DE914909C

DE914909C - Verfahren zur Anzeigeberichtigung bei der Farbtemperaturmessung an nicht schwarz- oder graustrahlenden Koerpern

Info

Publication number: DE914909C
Application number: DES7249D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Adolf Jagersberger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1941-10-12
Filing date: 1941-10-12
Publication date: 1954-07-12

Description

Verfahren zur Anzeigeberichtigung bei der Farbhemperaturmes sung an nicht schwarz- oder graustrahlenden Körpern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anzeigeberichtigung bei der Farbtemperaturmessung an nicht schwarz- oder graustrahlenden Körpern mittels Strahlungspyrometern nach dem Prinzip des Helligkeitspyrometers. Für derartige Pyrometer wurde bereits vorgeschlagen, die an einem schwarzen Strahler geeichte Farbtemperaturskala um einen berechenbaren oder auch experimentell bestimmbaren Betrag gegen das mit ihr verbundene zur Abgleichung dienende Lichtschwächungsmittel (Vorwiderstand der Vergleichslichtquelle, Graukeil od. dgl.) zu verschieben, der dem Unterschied der Emissionskoeffizienten der beiden zur Messung benutzten Spektralgebiete des jeweils zu beobachtenden Strahlers entspricht.
Bei den bekannten Anordnungen handelt es sich dabei insbesondere um Farbpyrometer, bei denen die Abgleichung in den verschiedenen Spektralgebieten, z. B. Grün und Rot, nacheinander erfolgt. Dabei kommt es darauf an, den Durchlässigkeitsverlauf des die Farbtemperatur bestimmenden Lichtschwächungsmittels (Farb- oder Graukeil) logarithmisch zu machen, um die erstrebte Anzeigeberichtigung zu erhalten.
Die bekannte Anordnung läßt sich nun in vorteilhafter Weise auch anwenden auf Farbpyrometer, bei denen die Farbtemperaturmessung durch Verändern eines in zwei Spektralgebieten durchlässigen Farbkeiles erfolgt, die Farbtemperaturmessung also in erster Linie nicht durch einen Helligkeitsabgleich, sondern durch einen Farbabgleich erfolgt. Bei einer Ausführungsform von Pyrometern dieser Art sucht man nun den Fehler, welcher durch nicht vollständig grau- oder schwarzstrahlende Meßobjekte entsteht, dadurch auszuschalten, daß man den zum Helligkeitsabgleich dienenden Graukeil auf Grund empirischer Versuche anfärbt. Dieses Verfahren hat aber den großen Mangel, daß die Anfärbung schwierig herzustellen ist und daß die Anfärbung jeweils nur für den gerade verwendeten Farb- und Graukeil und für Meßobjekte mit einem bestimmten Farbemissionsvermögen gilt, so daß bei Verwendung von Keilen mit anderen Konstanten oder bei Meßobjekten mit anderem Farbemissionsvermögen stets wieder eine neue Anfärbung erforderlich ist.
Gemäß der Erfindung wird der zwischen Strahler und Vergleichslichtquelle liegende Farbkeil 2 so ausgebildet, daß der Anstieg des Schwächungsverhältnisses r: g des Farbkeiles für die beiden verwendeten Spektralgebiete derart erfolgt, daß der Logarithmus des Schwächungsverhältnisses des Farbkeiles linear ansteigt, wodurch bei Verdrehung des Keiles gegen die Skala um einen berechenbaren oder experimentell bestimmbaren Betrag eine Anzeigeberichtigung bewirkt wird, welche unabhängig von der Temperatur ist. Die umständliche Anfärbung des Graukeilesist somit nicht mehr erforderlich.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel in schematischer Form ein derartiges Farbpyrometer, Die Funktion dieses Pyrometers ergibt sich aus der Zeichnung. Die vom Strahler S kommende Strahlung geht über das Objektiv B durch den Graukeil I und den Farbkeil 2. Seitlich wird von einer mit konstanter Helligkeit leuchtenden Lampe L über eine optische Vorrichtung 3 eine Vergleichsfläche in den Strahlengang gespiegelt, welche durch das Okular K beobachtet wird. Vor der Lampe L befindet sich ein für zwei Farben, in der üblichen Weise Rot und Grün, durchlässiges Filter 4. Mit dem Farbkeil 2, welcher für dieselben Farben durchlässig ist, wird das vom Strahler kommende Licht so verändert, daß es mit der Vergleichslampe gleichfarbig wird. Mit dem Graukeil I werden die Helligkeiten sodann aufeinander abgeglichen, da nur bei gleicher Helligkeit der Farbvergleich mit kleinstem Fehler durchgeführt werden kann.
Bezeichnet man mit R und G die Helligkeiten einer einfallenden schwarzen Strahlung bei Rot und Grün, mit R0 und G0 die gleichen Strahlungen der Vergleichslampe, mit p die Durchlässigkeit des neutral absorbierenden Graukeiles, ferner mir r, g die Durchlässigkeiten des Farbkeiles für Rot und Grün, so ist die Bedingung für den Farbabgleich: R/G # r/g = R0/G0. (I) Bei einer selektiven Strahlung, d. h. einer nicht völlig grauen oder schwarzen Strahlung und derselben wahren Temperatur des Strahlers hat man statt R und G 8B R und 8G G zu setzen, wobei eg und es die Emissionskoeffizienten des Strahlers bei den beiden Strahlungen bedeuten. Man muß den Farbkeil auf ein anderes Durchlässigkeitsverhältnis ff, g stellen, um den Farbabgleich mit der Vergleichslampe zu erzielen. Die Bedingungen lauten in diesem Falle: #R # R/#G # G # γ'/g' = R0/G0. (2) Bei derselben wahren Temperatur sind daher die Einstellungen des Farbkeiles bei schwarzer und selektiver Strahlung: r R0 G r' r0 G #G = # und = # # # (3) g G0 R b G0 R #R #R Wenn man den Farbkeil so gestaltet, daß das Schwächungsverhältnis nach der folgenden Formel ansteigt, r = a # ebα (4) g a = 1/b # In l/a # r/g, (5) wobei e die Basis des natürlichen Logarithmus, a und t die Farbkeilkonstanten, in der natürliche Logarithmus sind und den Drehwinkel bedeutet, so kann die Berichtigung der Farbtemperatur auf die wahre Temperatur bei selektiven Strahlern durch eine Verschiebung des Farbkeiles gegen die mit ihm verbundene und am schwarzen Strahler geeichte Farbtemperaturskala erreicht werden. Durch diese Verschiebung erfolgt die Berichtigung über die ganze Temperaturskala exakt. Man sieht dies, wenn man Formel (4) in die Formeln (3) einsetzt und gleichzeitig logarithmiert: ln a+b#α = ln R0/G0 # G/R in a + b. a = in G0 R In a + b # a' = In = -l/b In #G/#R. (6) Durch Subtraktion der beiden Ausdrücke erhält man die Differenz der Einstellungen # a, die sich bei der Temperaturmessung eines schwarzen und selektiven Strahlers von derselben Temperatur ergibt: #a = a - a' = -l/b In #G/#R. (6) Die Differenz ist, wie man aus Formel (6) erkennt, nur abhängig von der Farbkeilkonstanten b und dem Verhältnis der Emissionskoeffizienten des selektiven Strahlers bei den Durchlässigkeitsbanden des Farbkeiles. Sie ist aber damit unabhängig von der Temperatur des Strahlers, da in dem Ausdruck (6) für #α das Grün-Rot-Verhältnis G/R, durch welches die Farbtemperatur bestimmt ist und - das daher temperaturabhängig ist, nicht vorkommt. Die Berich- tigung kann daher für den ganzen Temperaturbereich durch eine einmalige Verschiebung Aa erfolgen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Anzeigeberichtigung bei Farbtemperaturmessung an nicht schwarz- oder graustrahlenden Körpern mittels Strahlungspyrometern nach dem Prinzip des Helligkeitspyrometers, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Strahler und Vergleichslichtquelle liegende Farbkeil (2) so ausgebildet wird, daß der Anstieg des Schwächungsverhältnisses r: g des Farbkeiles für die beiden verwendeten Spektralgebiete derart erfolgt, daß der Logarithmus des Schwächungsverhältnisses des Farbkeiles linear ansteigt, wodurch bei Verdrehung des Keiles gegen die Skala um einen berechenbaren oder experimentell bestimmbaren Betrag eine Anzeigeberichtigung bewirkt wird, welche unabhängig von der Temperatur ist.