DE2503259C3

DE2503259C3 - Method for non-contact remote measurement of temperature differences

Info

Publication number: DE2503259C3
Application number: DE2503259A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 2000 Hamburg Dreyer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-01-28
Filing date: 1975-01-28
Publication date: 1979-06-07
Also published as: DE2503259A1; DE2503259B2; NL7600853A; SE7600237L; GB1538594A

Description

Die trfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur berührungslosen Fernmessung von Temperaturdifferenzen zwischen einem Meßobjekt und einer Vergleichsstrahlungsquelle mit Hilfe eines IR-Detektors und einer Schwingspiegelanordnung in einem transportablen Gerät, insbesondere zur Me.^csung an Hochspannungs-Freileitungen. The trfindung relates to a method for contactless remote measurement of temperature differences between a measured object and a reference radiation source with the aid of an IR detector, and an oscillating mirror assembly in a transportable device, in particular for Me. ^C solution of high-voltage overhead lines.

Es sind sogenannte Strahlungspyrometer zur berührungslosen Messung von Temperaturen bekannt, bei denen die vom Meßgegenstand ausgehende Strahlung durch eine infrarc durchlässige Linse auf ein Bolometer geleitet wird. Diese Strahlung wir⁴ von einem vor der Blendenöffnung des Bolometers, angebrachten Motormodulator periodisch unterbrochen Bei jeder Unterbrechung wird dem Bolometer die Strahlung des Modulators, die nur von dessen Temperatur abhängt, zugeführt Die Wechselspannung am Ausgang des Modulators ist der Differenz der Strahlungsintensitäten von Meßgegenstand und Modulator proportional. Weiterhin ist sie vom Emissioinsgrad des Meßgegenstandes abhängig. (Nachtrag April 1973 zur Preisliste MP 1.1, Mai 1972 der Fa. Siemens AG.)So-called radiation pyrometers for the non-contact measurement of temperatures are known, at which the radiation emanating from the object to be measured is passed through an infrared-permeable lens onto a bolometer. This radiation we ⁴ from a front of the aperture of the bolometer, mounted engine modulator periodically interrupted during each interruption is the bolometer, the radiation of the modulator, which depends only on the temperature applied, the AC voltage at the output of the modulator to the difference in radiation intensities of measurement object and modulator proportional. It is also dependent on the degree of emission of the object to be measured. (Supplement April 1973 to the price list MP 1.1, May 1972 from Siemens AG.)

In der deutschen Patentanmeldung H 17 711, bekanntgemacht 21.7.1955 wird eine Anordnung zur laufenden Anzeige der Glühtemperatur einer glühenden Fläche mit der Strahlungsdichte eines Vergleichsnormals mit Hilfe einer fotoelektrischen Zelle und eines bewegten Spiegels beschrieben. Die Vergleichsnormale können entweder unmittelbar neben dem glühenden Flächen oder, wenn das nicht möglich ist, auf einer Bezugsebene angeordnet werden, auf der auch die glühenden Flächen mittels Linsen abgebildet werden. Bei dieser Anordnung ist der Abstand Meßanordnung/ Bezugsebene konstant, so daß die Größen von glühender Fläche und Normal so gewählt werden können, daß eine Verfälschung des Meßergebnisses nicht eintrifft.In the German patent application H 17 711, published July 21, 1955 an arrangement for Continuous display of the glow temperature of a glowing surface with the radiation density of a reference standard described with the help of a photoelectric cell and a moving mirror. The comparison standards can either be immediately next to the glowing surfaces or, if that is not possible, on one of them A reference plane can be arranged on which the glowing surfaces are also mapped using lenses. In this arrangement, the distance between the measuring arrangement and the reference plane is constant, so that the sizes of glowing surface and normal can be chosen so that a falsification of the measurement result does not arrive.

Bei einem solchen, vorzugsweise transportablen Meßgerät mit ständig wechselnden Meßentfernungen und Meßobjekten unterschiedlicher Größe ist es nicht immer gewährleistet, daß das Gesichtsfeld der IR-Optik vom Meßobjekt ausgefüllt wird. Wenn das Meßobjekt kleiner als das Gesichtsfeld des Meßgerätes ist, so entsteht durch den dann sichtbar werdenden Hintergrund ein Meßfehler. In Abhängigkeit von der Meßobjektgröße und von den StrahlungseigenschaftenWith such a preferably portable measuring device with constantly changing measuring distances and measuring objects of different sizes, it is not always guaranteed that the field of view of the IR optics is filled in by the object to be measured. If the measuring object is smaller than the field of view of the measuring device, so a measurement error occurs due to the background that then becomes visible. Depending on the Measurement object size and the radiation properties

ίο von Meßobjekt und Hintergrund kann dieser Mebiehler so groß werden, daß die Temperatur des Meßobjektes nicht mehr ermittelt werden kann.This Mebiehler can ίο the measurement object and background become so great that the temperature of the measurement object can no longer be determined.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Meßgerät zu schaffen, das unabhängig von der Entfernung und der Meßobjektgröße stets eine fehlerfreie Messung der Temperatur des Meßobjektes gewährleistetThe object of the invention is therefore to provide a measuring device that is independent of the distance and the Measurement object size always ensures error-free measurement of the temperature of the measurement object

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß als Vergleichsstrahlungsquelle ein in bestimmter Entfernung von dem Meßobjekt liegendes Teilstück des zu vermessenden Gegenstandes von gleicher Kontur und gleichem Strahlungshintergrund wie das MeBcbjekt gewählt wird und daß die Temperaturdifferenz aus dem Signal des IR-Detektors bei Kenntnis des Emissionsgrades des Meßobjektes und des Verhältnisses von Meßfeldgröße zu Meßobjektgröße ermittelt wird.According to the invention, this object is achieved proposed that as a reference radiation source a lying at a certain distance from the measurement object Part of the object to be measured with the same contour and the same radiation background how the measurement object is chosen and that the Temperature difference from the signal of the IR detector with knowledge of the emissivity of the measurement object and the ratio of the measurement field size to the measurement object size is determined.

Der wesentliche Vorteil des Meßgerätes nach der Erfindung besteht darin, daß es unabhängig von der Meßentfernung einwandfrei arbeitet. Wenn nämlich die sichtbare Fläche eines zu überprüfenden Meßobjektes kleiner als die Gesichtsfelder des Meßgerätes ist, so gelangt auch mehr oder weniger Strahlung des Hintergrundes auf den IR-Detektor. Dieser Strahlungsanteil ist in beiden Gesichtsfeldern gleich groß. Weil aber eine Differenzmessung der Strahlungsleistung vorgenommen wird, fällt der Anteil der Hintergrundstrahlung fort, wenn es sich in beiden Gesichtsfeldern um den gleichen Hintergrund handelt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt.The main advantage of the measuring device according to the invention is that it works perfectly regardless of the measuring distance. If the visible area of a test object to be checked is smaller than the field of view of the measuring device, more or less radiation from the background reaches the IR detector. This radiation component is the same in both fields of view. However, because a differential measurement of the radiation power is carried out, the component of the background radiation is omitted if the background is the same in both fields of view.
In the drawing, an embodiment according to the invention is shown.

Ein IR-Detektor 1 empfängt über einen schwingfähigen Spiegel 2 die von einem Meßobjekt und einem Vergleichsobjekt durch die Linse 3 des Gerätes einfallende Wärmestrahlung. Der Spiegel 2 lenkt das Gesichtsfeld des Detektors horizontal aus und wird von einem Antrieb 4 mit rechteckförmiger Ansteuerung bewegt Der Schwingspiegel-Antrieb ist an sich bekannt Durch die Endlagen des Spiegels wird ein Ablenkwinke! χ in der Größe von 20 mrad gebildet, was 1,1459° entspricht. Das Ausgangssignal des Detektors 1 wird über einen Verstärker 5 einem Anzeigegerät 6 zugeführt. Die Amplitude dieses Ausgangssignals stellt be^: Kenntnis des Emissionsfaktors des Meßobjektes und des Verhältnisses von Meßfeldgröße : Meßobjektgröße ein Maß für die Temperaturdifferenz des Meßobjektes innerhalb der beiden Gesichtsfelder des Gerätes dar. Das Anzeigegerät 6 kann unmittelbar in Grad Celsius geeicht sein.An IR detector 1 receives, via an oscillating mirror 2, the thermal radiation incident from a measurement object and a comparison object through the lens 3 of the device. The mirror 2 deflects the field of view of the detector horizontally and is moved by a drive 4 with a rectangular control. The oscillating mirror drive is known per se. The end positions of the mirror create a deflection angle! χ formed in the size of 20 mrad, which corresponds to 1.1459 °. The output signal of the detector 1 is fed to a display device 6 via an amplifier 5. The amplitude of this output signal is ^: knowledge of the emission factor of the measurement object and the ratio of measurement field size: measurement object size a measure of the temperature difference of the measurement object within the two fields of view of the device. The display device 6 can be calibrated directly in degrees Celsius.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Method for the non-contact remote measurement of temperature differences between a measurement object and a reference radiation source with the aid of a IR detector and an oscillating mirror assembly in a portable device, especially for Measurement on high-voltage overhead lines, characterized in that as a reference radiation source a valley section of the to be measured lying at a certain distance from the measurement object Object of the same contour and the same radiation background as the test object is selected, and that the temperature difference from the signal of the IR detector with knowledge of the Emissivity of the measurement object and the ratio of measurement field size to measurement object size is determined.