DE2363428A1 - Emissionsfaktormeter - Google Patents

Description

DEUTSCHE GUI/J?ON GmbH 2o31 GU

Frankfurt/Main 12. Dezember 1973

Emissionsfaktormeter

Die Erfindung betrifft eine aus einem Infrarotstrahler, einem Infrarotempfänger und einem Gehäuse bestehende Anordnung zur Messung des Emissionsfakiors £ von Infrarotlicht aussendenden Flächen.

Es sind Emissionsfakfcormeter bekannt, bei denen geheizte·Proben des Messobjektes über eine aufwendige optische Anordnung mit einem schwarzen Körper der jeweils gleichen und genau geregelten Temperatur verglichen werden.

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Der Nachteil solcher Anordnungen liegt in ihrem sehr hohen Aufwand, Weiterhin ist es nachteilig, dass zur Messung jeweils eine eigens vorbereitete Probe verwendet werden muss.

Es stellt sich also die Aufgabe, ein möglichst einfaches.Emissionsfaktormeter zu schaffen, das unmittelbar am Messobjekt anzuwenden ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Infrarotstrahler eine Lumineszenzdiode, der Infrarot— empfänger ein auf die Wellenlänge des Strahlers angepasster Selektivempfänger ist, dass der Infrarotstrahler sowie der Selektivempfänger nebeneinander auf dem Boden des als Hohlraum ausgebildeten Gehäuses des Messkopfes angeordnet sind, dass eine Strahlungsabschirmung den direkten Strahlungsaustausch zwischen dem Infrarotstrahler und dem Selektivempfänger verhindert, und dass der Infrarotstrahler und der Selektivempfänger durch Diffusorplatten abgedeckt sind.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass nunmehr ein besonderer und aufwendiger Vergleichsstrahler entfallen kann. Da nämlich für undurchsichtige Körper der Emissionsfaktor E der Oberfläche nach der Beziehung £ am. ^- fr (4)

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In eindeutigem Zusammenhang mit dem Reflexionsfaktor r steht, kann als Vergleichsstrahler eine verspiegelte unbeheizte Oberfläche vor den Hohlraum gebracht werden, die wegen IT «ä Y den Emissionsfaktor £«· 0 hat. Dadurch werden, da die Äbstrahlung des Spiegels E-f^O ist, im wesentlichen nur Strahlungsanteile des im Messkopf angeordneten Infrarotstrahlers auf den Empfänger geleitet. Wird anschliessend die Probe vor den Messkopf gebracht, dann entspricht die Signalverringerung der Änderung des Reflexionsfaktors r und damit, wegen der Beziehung (i), der Änderung des Emissionsfaktors C . Der Fehler der Messung, der aus dem Beitrag der Eigenstrahlung der verspiegelten Fläche sowie auch aus den Strahlungs· beitragen der Wandungen des Hohlraumes des Messkopfes herrührt, ist dadurch vollständig bedeutungslos, dass die Strahlung der Lumineszenzdiode und die Strahlungsaufnahme des auf den Strahler angepassten Infrarotempfängers in einem sehr kleinen Wellenlängenbereich liegt. Dadurch sind die Beiträge des als schwarzer bzw. grauer Körper strahlenden Gehäuses und des Vergleichsstrahlers bei Zimmer- oder Me&stemperatur um Grössenordnungen kleiner als ^!<iie Strahlung der Lumineszenzdiode, denn ein

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schwarzer Körper, der im verwendeten Strahlungsbereich die Strahlungsdichte der Lumineszenzdiode hätte, müsste eine um mehrere Grössenordnungen über der Messtemperatur liegende Temperatur haben.

Der Vorteil der Diffusorplatten liegt darin, dass geometrische Abweichungen des Vergleichsstrahlers oder der Probenfläche von einer Planscheibe nicht mehr ins Gewicht fallen.

In der nachfolgenden Zeichnung sind weitere Einzelheiten der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Messkopf,
Fig. 2 eine Messanordnung.

In Fig.1 ist ein Gehäuse 1 mit einem einseitig offenen Hohlraum 2 an seinem der Öffnung gegenüber liegenden Boden mit zwei Hohlräumen 3 und 4 versehen, in denen eine Lumineszenzdiode oder eine andere Art von selektivem Infrarotstrahler 5 und ein auf den Infrarotstrahler 5 abgestimmter Selektivempfänger 6 jeweils angebracht sind. Die Hohlräume 3 und 4 sind so tief, dass eine gegenseitige Abschirmung gegen direkten Strahlungsübergang zwischen Infrarotstrahler und Selektivempfänger gewährleistet ist. Vor den Infrarotstrahler 5 und den Selektivempfänger 6 sind Diffusorplatten 5o und 6o angeordnet.

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¥lrd die Oberfläche eines Körpers, also ein Strahler S vor die als MessÖffnung wirkende Öffnung· des Hohlraumes 2 gebracht, dann wird die Strahlungsabschirmung zwischen Infrarotstrahler und Selektivempfänger 6 aufgehoben, weil nunmehr ein Teil der Strahlung des Infrarotstrahlers 5 von der zu messenden Fläche S auf den Selektivempfänger 6 reflektiert, also die gegenseitige Abschirmung zwischen Infrarotstrahler und Selektivempfänger durch die vor der MessÖffnung liegende Fläche überwunden wird.

Das im Selektivempfänger 6 entstehende und durch Leitungen 7 einem Anzeigeinstrument zugeführte Signal ändert sich deshalb durch die eingebrachte Fläche S.

¥ird vor der eigentlichen Messung eine verspiegelte Fläche mit /"**# A als Referenzfläche vor die Messöffnung gebracht, dann ist ein erster Referenzpttnkt auf dem Anzeigeinstrument festlegbar, der dem Emissionsfaktor £«sÖ entspricht. Die Änderung des Signals nach dem Anlegen der Probe entspricht einer Änderung des Reflexionsfaktors durch die Probe gegenüber dem Reflexionsfaktor der Referenzfläche und ist nach (i) unmittelbar als Änderung des

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Emissionsfaktors bestimmbar.

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Ein zweiter Referenzpunkt für β =» 4 ist dadurch bestimmbar-, dass die Messfläclie unabgedeckt bleibt (bzw. der Infrarotstrahler nicht eingeschaltet wird). In diesem Fall wird keine Energie vom Infrarotstrahler auf den Empfänger übertragen, und die offene Messfläche wirkt deshalb für den Selektivempfänger so, als sei sie mit einer Fläche des Absorbtionsfaktors oL^a abgedeckt. Da jedoch für strahlende Flächen im vorliegenden Fall die Beziehung <jCj= £ besteht, entspricht dieser Fall einer Messung mit. einer Fläche des Emissions- , faktors £ =* A ·

In Fig.2 ist ein Anzeigeinstrument 8 über elektrische Leitungen 7 mit dem mit einem Handgriff 9 versehenen Messkopfgehäuse 1 verbunden.

Das Anzeigeinstrument 8 ist unmittelbar in £—Werten geeicht.

In einer besonders einfachen Ausführung der Anordnung ist eine als Vergleichsstrahler verwendbare metallverspiegelte Fläche 1o im Gehäuse des Anzeigeinstrumentes 8 angeordnet. Die erste Referenzmessung wird bei dieser Anordnung dadurch vorgenommen, dass die Messöffnung des Messkopfgehäuses vor die Fläche Io gesetzt wird.

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Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE

1.J Aus einem Infrarotstrahler, einem Infrarotempfänger und einem Gehäuse bestehende Anordnung zur Messung des Emissionsfaktors £ von Infrarotlicht aussendenden Flächen, dadurch gekennzeichnet , dass der Infrarotstrahler eine Lumineszenzdiode, der Infrarotempfänger ein auf die Wellenlänge des Strahlers angepasster Selektivempfänger ist, dass der Infrarotstrahler sowie der Selektivempfänger nebeneinander auf dem Boden des als Hohlraum ausgebildeten Gehäuses des Messkopfes angeordnet sind, dass eine Strahlungsabschirmung, den direkten Strahlungsaustausch zwischen dem Infrarotstrahler und dem Selektivempfänger verhindert, und dass der Infrarotstrahler und der Selektivempfänger durch Diffusorplatten abgedeckt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c Ix- η 'e ~bf, dass ein als

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spiegelnde Fläclie ausgebildeter Vergleichsstrahler vorgesehen und vor die Messfläche bringbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Vergleichsstrahler am Messkopf angebracht und vor die Messöffiiung des Hohlraumes bewegbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch "I oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichsstrahler am Gehäuse des Anzeigeinstrumentes angebracht ist.

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