DE1277584B

DE1277584B - Kompensationsstrahlungspyrometer

Info

Publication number: DE1277584B
Application number: DEN23526A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Pieter Euser
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Current assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date: 1962-08-14
Filing date: 1963-07-25
Publication date: 1968-09-12

Description

Kompensationsstrahlungspyrometer Zusatz zum Patent: 1 163 048 Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausbildung der im Patent 1 163 048 geschützten Erfindung.
Gegenstand des Hauptpatents ist ein Kompensationsstrahlungspyrometer mit einem aus einem beheizten Vielfachdifferentialthermoelement bestehenden Strahlungsempfänger und mit Hilfsthermoelementen zur Messung der sich aus der Bestrahlung und der Erwärmung ergebenden Mitteltemperatur unter Verwendung eines bekannten Vielfachdifferenüalthermoelementes als Strahlungsempfänger, bestehend aus einem bandförmigen Trägerkörper aus Isoliermaterial mit den Trägerkörper umgebenden Drahtwindungen, die abschnittsweise derart plattiert sind, daß die Ubergangsstellen mittig auf den beiden Flachseiten des Trägerkörpers liegen, wobei der aus Isoliermaterial geringer Leitfähigkeit bestehende Trägerkörper in zwei sich mit den Flachseiten gegenüberliegende Streifen unterteilt ist und das Thermoelement zur Bestimmung der Mitteltemperatur in bekannter Weise ebenfalls streifenförmig ausgebildet und zwischen den beiden Isolierstreifen des Trägerkörpers gelagert ist und ein ebenfalls streifenförmig ausgebildetes Erwärmungselement, auf der Rückseite des Strahlungsempfängers parallel zu einer Flachseite des Trägerkörpers verlaufend, angeordnet ist und sämtliche Teile der Anordnung, gegeneinander elektrisch isoliert, zu einem einzigen blockartigen Element vereinigt sind.
Das Kompensationsstrahlungspyrometer gemäß dem Hauptpatent hat sich in weiten Anwendungsbereichen bewährt. Seine Einstellzeit beträgt ungefähr 30 Sekunden.
Der Gegenstand des Hauptpatents wird nunmehr in Richtung einer Verkürzung der Einstellzeit weitergebildet, so daß auch die Temperatur von sich schnell fortbewegenden Gegenständen gemessen werden kann.
Dies wird dadurch erreicht, daß zum Messen der Temperatur sich schnell fortbewegender Gegenstände ein Differentialwiderstandselement als Strahlungsempfänger verwendet ist, bestehend aus einer dünnen Platte aus elektrisch und thermisch isolierendem Werkstoff, auf dem beiderseitig im Zickzack ein elektrischer Leiter aus temperaturempfindlichem Widerstandsmaterial vorgesehen ist, wovon die Zickzackpatrone sich aus zwei gleichen Teilen zusammensetzt und ein Widerstandsthermometer oder ein Thermoelement in der Mitte zwischen diesen Teilen angeordnet ist, und hinter und parallel zu der Rückseite des Strahlungsempfängers ein Erwärmungselement vorgesehen ist, dessen Oberfläche mindestens viermal so groß ist als die Oberfläche des Strahlungsempfängers und mit einer elektrisch und thermisch isolierenden Platte abgedeckt ist, die im Zentrum mit einer Aussparung zur Aufnahme des Strahlungsempfängers versehen ist, der mittels einer sehr dünnen Platte aus isolierendem Material vom Erwärmungselement getrennt ist.
Die Erfindung wird dadurch nicht berührt, daß es bei Vorrichtungen, die Beheizungsprobleme betreffen, an sich bekannt ist, die Heizung so anzuordnen, daß keine Wärmeverluste in den Randgebieten und keine Konvektionsströmungen auftreten; denn bei der an sich bekannten Vorrichtung wird die Meßplatte mit einem Thermoelement an der Vorder- und Rückseite auf die Temperatur der wärmeabgebenden Fläche beheizt. Diese Meßplatte ist von einer gesondert beheizten Platte umgeben, und diese Platte ist wiederum von einer Platte aus die Wärme schlecht leitendem Stoff umgeben, weil die ganze zusammengesetzte Platte von einem streifenreflektierenden Stoff umgeben ist. Aus diesem Aufbau ergibt sich jedoch keinerlei Hinweis auf die geschützte Merkmalskombination.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 das Pyrometer in vergrößertem Maßstab in Draufsicht, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, wobei aneinanderliegende Teile im Abstand voneinander gezeichnet sind.
Auf einem Träger 1 aus z. B. keramischem Material ist ein Erwärmungselement 2, das z. B. aus einer eingeschnittenen Folie aus Widerstandsmaterial gebildet sein kann, vorgesehen. Das Erwärmungselement 2 ist mit einer dünnen Platte aus elektrisch und thermisch isolierendem Material, wie z. B. Glas, abgedeckt. Genau im Zentrum der Abdeckplatte 3 befindet sich eine viereckige Aussparung4, in die das Differentialwiderstandselement 5, dessen Oberfläche den neunten Teil der Oberfläche des Erwärmungselementes 2 beträgt, gerade hineinpaßt.
Um einen Kontakt mit dem Erwärmungselement 2 auszuschließen, ist zwischen diesem Element und dem Differentialwiderstandselement 5 eine sehr dünne, isolierende Platte 6, z. B. aus Glimmer, angeordnet. Das Differentialwiderstandselement 5 ist aus einer sehr dünnen Platte 7 aus elektrisch und thermisch isolierendem Material, z. B. aus einer Glasplatte von etwa 0,2mm Dicke, aufgebaut; auf dieser Platte ist beiderseitig im Zickzack ein sehr flacher und aus zwei Teilen bestehender elektrischer Leiter 8 und 9 aus stark temperaturempfindlichem Widerstandsmaterial angeordnet. Die vier so angeordneten Teile bilden zusammen die Widerstände für die Brückenschaltung. zwischen je zwei Teilen 8 und 9 ist ein Widerstandsthermometer 10 bzw. 11 angeordnet.
Weil die sehr dünn ausgeführten zusammengesetzten Teile an beiden Seiten der dünnen Glasplatte 7 praktisch in ein und derselben Ebene liegen, wird eine sehr einfache, vor allen Dingen homogene Konstruktion, welche eine genaue und schnelle Kompensation ermöglicht, erzielt.
Statt der beiden Widerstandsthermometer 10 und 11 kann auch ein dünn ausgeführtes Thermoelement verwendet werden.
Die Form des erfindungsgemäßen Kompensationsstrahlungspyrometers beschränkt sich nicht auf die als Beispiel dargestellte viereckige Form; es kann vielmehr jede gewünschte Form haben, auch eine gebogene oder zylindrische.
Zum Messen der Temperatur bei Gegenständen mit gebogener Oberfläche, wie z. B. Drähten u. dgl., können mehrere flach ausgeführte Pyrometer rund um das zu messende Objekt herum aufgestellt werden.
Der Vorteil der gebogenen Form ist, daß der Krümmungsradius demjenigen des zu messenden Objektes angepaßt sein kann.

Claims

Patentanspruch: Kompensationsstrahlungspyrometer mit einem aus einem beheizten Vielfachdifferentialthermo- element bestehenden Strahlungsempfänger und mit Hilfsthermoelementen zur Messung der sich aus der Bestrahlung und der Erwärmung ergebenden Mitteltemperatur unter Verwendung eines bekannten Vielfachdifferentialthermoelementes als Strahlungsempfänger, bestehend aus einem bandförmigen Trägerkörper aus Isoliermaterial mit den Trägerkörper umgebenden Drahtwindungen, die abschnittsweise derart plattiert sind, daß die Übergangsstellen mittig auf den beiden Flachseiten des Trägerkörpers liegen, wobei der aus Isoliermaterial geringer Leitfähigkeit bestehende Trägerkörper in zwei sich mit den Flachseiten gegenüberliegende Streifen unterteilt ist und das Thermoelement zur Bestimmung der Mitteltemperatur in bekannter Weise ebenfalls streifenförmig ausgebildet und zwischen den beiden Isolierstreifen des Trägerkörpers gelagert ist und ein ebenfalls streifenförmig ausgebildetes Erwärmungselement auf der Rückseite des Strahlungsempfängers parallel zu einer Flachseite des Trägerkörpers verlaufend, angeordnet ist und sämtliche Teile der Anordnung, gegeneinander elektrisch isoliert, zu einem einzigen blockartigen Element vereinigt sind, nach Patent 1 163 048, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Temperatur sich schnell fortbewegender Gegenstände ein Differentialwiderstandselement als Strahlungsempfänger verwendet ist, bestehend aus einer dünnen Platte aus elektrisch und thermisch isolierendem Werkstoff, auf dem beiderseitig im Zickzack ein elektrischer Leiter aus temperaturempfindlichem Widerstandsmaterial vorgesehen ist, wovon die Zickzackpatrone sich aus zwei gleichen Teilen zusammensetzt und ein Widerstandsthermometer oder ein Thermoelement in der Mitte zwischen diesen Teilen angeordnet ist, und hinter und parallel zu der Rückseite des Strahlungsempfängers ein Erwärmungselement vorgesehen ist, dessen Oberfläche mindestens viermal so groß ist als die Oberfläche des Strahlungsempfängers und mit einer elektrisch und thermisch isolierenden Platte abgedeckt ist, die im Zentrum mit einer Aussparung zur Aufnahme des Strahlungsempfängers versehen ist, der mittels einer sehr dünnen Platte aus isolierendem Material vom Erwärmungselement getrennt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 401 050; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 047 911, 1122739; schweizerische Patentschrift Nr. 198 185; britische Patentschrift Nr. 692 581; USA.-Patentschriften Nr. 2707 881, 2 705 274, 2 666 089, 2 305 396.