DE29518491U1

DE29518491U1 - Radiation measuring device

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Publication number: DE29518491U1
Application number: DE29518491U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2005-10-28

Description

Strahlungsmeßemrichtung
BeschreibungRadiation measuring device
Description

Geräte zur berührungslosen Temperaturmessung haben vielfältige Anwendungen gefunden. Bestandteile dieser Geräte sind u. a, die Empfängeroptik und der Strahlungsempfänger (Detektor). Als Strahlungsempfänger kommen Einzelempfänger sowie Zeilen- und Arrayanordnungen in Betracht. Die Empfängeroptik besteht in der Regel aus rotationssymmetrischen Linsen und/oder Spiegeln. Abweichend davon ist in der Patentschrift DE 4114367 ein Pyrometer fur schlingernde linienförmige Objekte unter Verwendung einer Zylinderlinse beschrieben. Zylinderlinsen und Zylinderspiegel haben gegenüber rotationssymmetrischen optischen Bauelementen den Vorteil, daß sie sehr viel kostengünstiger herzustellen sind. Während klar ist, was unter einer Zylinderlinse zu verstehen ist, soll der Begriff Zylinderspiegel hier konkretisiert werden:Devices for non-contact temperature measurement have found a wide range of applications. The components of these devices include the receiver optics and the radiation receiver (detector). Individual receivers as well as line and array arrangements can be considered as radiation receivers. The receiver optics usually consist of rotationally symmetrical lenses and/or mirrors. In contrast, patent DE 4114367 describes a pyrometer for rolling linear objects using a cylindrical lens. Cylindrical lenses and cylindrical mirrors have the advantage over rotationally symmetrical optical components that they are much more cost-effective to manufacture. While it is clear what is meant by a cylindrical lens, the term cylindrical mirror should be specified here:

Ein Zylinderspiegel ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine spiegelnde Zylinderfläche im mathematischen Sinn aufweist. Eine solche Zylinderfläche entsteht, wenn eine Gerade, ohne ihre Richtung zu verändern, längs einer Leitkurve im Raum gleitet. Als Leitkurven kommen Kegelschnitte in Betracht. Eine Scheitelgerade eines Zylinderspiegels ist diejenige Gerade, die senkrecht auf einer den jeweiligen Kegelschnitt enthaltenden Ebene steht und durch einen Scheitelpunkt des Kegelschnittes verläuft. Zylinderspiegel werden entsprechend ihrer Leitkurve bezeichnet (z. B. Zylinderspiegel mit Parabelprofil). Zylinderspiegel mit Kegelschnitt-Leitkurven besitzen eine oder zwei Brenngeraden. Eine Brenngerade ist diejenige Gerade, die senkrecht auf einer den jeweiligen Kegelschnitt enthaltenden Ebene steht und durch einen Brennpunkt des Kegelschnittes verläuft. Die spiegelnde Zylinderfläche kann so ausgebildet sein, daß sie eine oder mehrere Scheitelgeraden enthält oder daß diese Scheitelgeraden sämtlich außerhalb der Spiegelfläche liegen (Off-Axis-Spiegel). Zylinderspiegel werden u. a. zur Beeinflussung der Abstrahlung stabförmiger Lichtquellen eingesetzt. Beispielsweise wird in vielen Ausfuhrungen von Lötofen für die Leiterplattenfertigung ein Teil der Strahlung von Halogen-Infrarot-Rohr-Strahlern durch Zylinderspiegel mit Ellipsenprofil auf eine gemeinsame Brenngerade, die sogenannte Peakzone, konzentriert. Ein anderes Beispiel für die Verwendung von Zylinderspiegeln ist der in der Patentschrift DE 2726530 beschriebene Sonnenkollektor, bei dem ein Spiegel mit Parabelprofil zum Einsatz kommt.A cylindrical mirror is characterized by the fact that it has a reflective cylindrical surface in the mathematical sense. Such a cylindrical surface is created when a straight line slides along a guide curve in space without changing its direction. Conic sections can be considered as guide curves. A vertex line of a cylindrical mirror is the straight line that is perpendicular to a plane containing the respective conic section and runs through a vertex of the conic section. Cylindrical mirrors are named according to their guide curve (e.g. cylindrical mirrors with a parabolic profile). Cylindrical mirrors with conic section guide curves have one or two focal lines. A focal line is the straight line that is perpendicular to a plane containing the respective conic section and runs through a focal point of the conic section. The reflective cylindrical surface can be designed in such a way that it contains one or more vertex lines or that these vertex lines are all located outside the mirror surface (off-axis mirror). Cylindrical mirrors are used, among other things, to influence the radiation of rod-shaped light sources. For example, in many versions of soldering ovens for circuit board production, part of the radiation from halogen infrared tube radiators is concentrated by cylindrical mirrors with an elliptical profile onto a common focal line, the so-called peak zone. Another example of the use of cylindrical mirrors is the solar collector described in patent DE 2726530, which uses a mirror with a parabolic profile.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die Strahlung mißt, welche als Parallelstrahlung oder als Strahlung eines Objektes, das längs einer Geraden ausgedehnt ist, auf die Empfangeroptik fällt.The present invention is based on the object of creating a device that measures radiation that falls on the receiver optics as parallel radiation or as radiation from an object that is extended along a straight line.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Empfängeroptik der Strahlungsmeßeinrichtung ein Zylinderspiegel mit Kegelschnittprofil oder eine ZylinderlinseAccording to the invention, the object is achieved in that the receiver optics of the radiation measuring device are a cylindrical mirror with a conical section profile or a cylindrical lens

dient und als Strahlungsempfänger (im Falle zu messender Parallelstrahlung) eine Zeilenanordnung oder (im Falle der Messung der Strahlung eines längs einer Geraden ausgedehnten Objektes) ein Einzelelement verwendet wird. Die nachfolgenden Ausfuhrungsbeispiele erläutern dies.and a line arrangement is used as the radiation receiver (in the case of parallel radiation to be measured) or (in the case of measuring the radiation of an object extending along a straight line) a single element. The following examples explain this.

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The accompanying drawings show:

Fig. la
Prinzip eines Strahlungsmeßgerätes zur Messung der Strahlung eines längs einer Geraden ausgedehnten ObjektesFig. 1a
Principle of a radiation measuring device for measuring the radiation of an object extending along a straight line

Fig, IbFig. Ib

Anordnung nach Fig. la zur Messung der Löttemperatur der Pinreihe eines Schaltkreises Fig. 2a
Prinzip eines Strahlungsmeßgerätes zur Messung von einfallender Parallelstrahlung unter Verwendung eines ZylinderspiegelsArrangement according to Fig. la for measuring the soldering temperature of the pin row of a circuit Fig. 2a
Principle of a radiation measuring device for measuring incident parallel radiation using a cylindrical mirror

Fig. 2bFig. 2b

Prinzip eines Strahlungsmeßgerätes zur Messung von einfallender Parallelstrahlung unterPrinciple of a radiation measuring device for measuring incident parallel radiation under

Verwendung einer Zylinderlinse
20Using a cylindrical lens
20

In Fig. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel gezeigt, mit dem von einer Brenngeraden BGl ausgehende Strahlung gemessen werden kann. Die Anordnung in Fig. la besteht aus einem Zylinderspiegel 1 mit Ellipsenprofü. Der Spiegel 1 ist als Teilstück dieses Ellipsenprofils ausgebildet, das die Scheitelgerade Sl nicht enthält. Der Spiegel konzentriert die von seiner ersten Brenngeraden BGl kommende Strahlung auf seine zweite Brenngerade BG2, die länger ist als in der Fig. la gezeigt. Ein Teil dieser Strahlung, dessen jeweilige Randstrahlen dargestellt sind, geht durch den auf der zweiten Brenngeraden BG2 liegenden Punkt BP. In diesem Punkt kann ein Einelement-Strahlungsempfanger angebracht werden, der die einfallende Strahlung z. B. in ein elektrisches Signal wandelt.Fig. 1 shows a schematic of an embodiment with which radiation emanating from a focal line BG1 can be measured. The arrangement in Fig. la consists of a cylindrical mirror 1 with an elliptical profile. The mirror 1 is designed as a part of this elliptical profile, which does not contain the vertex line Sl. The mirror concentrates the radiation coming from its first focal line BGl onto its second focal line BG2, which is longer than shown in Fig. la. A part of this radiation, the respective edge rays of which are shown, passes through the point BP located on the second focal line BG2. A single-element radiation receiver can be attached at this point, which converts the incident radiation into an electrical signal, for example.

Auf diese Weise kann die Temperatur eines längs der Brenngeraden BGl ausgedehnten Objektes gemessen werden. Fig. Ib verdeutlicht dies. Beim Löten von Schaltkreisen 2 auf Leiterplatten (oder Entlöten von Schaltkreisen) werden die Bauelementanschlüsse (Pinreihen) z. B. mit Heißluft erhitzt. Um exakte Lötungen zu gewährleisten, ist es von Interesse, den Temperaturverlauf der Lötstellen zu messen. Zu diesem Zweck wird die Leiterplatte so angeordnet, daß eine Pinreihe des Schaltkreises 2 in der Brenngeraden BG des Spiegels 1 liegt. Wie oben beschrieben, wird die von der erhitzten Pinreihe ausgehende Infrarotstrahlung zum Teil auf den Punkt BP konzentriert, in dem sich ein Infrarot-Strahlungssensor 3 befindet. Das vom Sensor abgegebene Signal ist ein integralesIn this way, the temperature of an object extending along the focal line BGl can be measured. Fig. 1b illustrates this. When soldering circuits 2 on circuit boards (or desoldering circuits), the component connections (pin rows) are heated, e.g. with hot air. In order to ensure precise soldering, it is of interest to measure the temperature profile of the soldering points. For this purpose, the circuit board is arranged so that a pin row of the circuit 2 lies in the focal line BG of the mirror 1. As described above, the infrared radiation emanating from the heated pin row is partially concentrated on the point BP, where an infrared radiation sensor 3 is located. The signal emitted by the sensor is an integral

Maß fur die Temperatur der gesamten Pinreihe. Statt des Zylinderspiegels 1 kann in diesem Ausfuhrungsbeispiel auch eine Zylinderlinse verwendet werden. Zur Strahlungsmessung weit entfernter Objekte dient die in Fig. 2a dargestellte Anordnung. Einfallende Parallelstrahlung wird durch einen Zylinderspiegel 1 mit Parabelprofil auf eine Brenngerade BG fokussiert. In dieser Brenngeraden BG kann ein Strahlungsempfänger angeordnet werden, der als Empfängerzeile ausgebildet ist. In Fig. 2b ist eine äquivalente Ausführung unter Verwendung einer Zylinderlinse gezeigt.Measure of the temperature of the entire row of pins. Instead of the cylindrical mirror 1, a cylindrical lens can also be used in this embodiment. The arrangement shown in Fig. 2a is used to measure radiation from distant objects. Incident parallel radiation is focused by a cylindrical mirror 1 with a parabolic profile onto a focal line BG. A radiation receiver can be arranged in this focal line BG, which is designed as a receiver line. An equivalent embodiment using a cylindrical lens is shown in Fig. 2b.

&Lgr; m -J &lgr; &lgr; * - Λ m -J λ λ * -

Claims

Protection claims

1. Radiation measuring device
characterized in that

- the device's own optics consisting of a cylindrical mirror (1) or a cylindrical lens (4)
consists,

- the cylinder mirror (1) has a reflecting surface which has a cylinder surface in

mathematical sense and is created by a straight line sliding along a guide curve without changing its direction, which is a conic section in the mathematical sense, whereby at least one vertex line (Sl) and at least one focal line (BG), (BGl), (BG2) are defined for this reflecting cylinder surface, whereby the vertex line (Sl) or the vertex lines do not necessarily have to be part of the reflecting cylinder surface,

- the radiation falling on the optics from a measuring object extending along a straight line
is emitted or incident as parallel radiation,

- the linear measuring object with a focal line (BGl) of the cylindrical mirror (1)
or the cylindrical lens (4),

- the incident radiation from the cylindrical mirror (1) or from the cylindrical lens (4) onto a
Focal line (BG), (BG2) is concentrated and

- a radiation receiver is arranged on the focal line (BG), (BG2) of the cylindrical mirror (1) or the cylindrical lens (4), which is designed as a single-element radiation receiver (3) or as a line arrangement coinciding with the focal line (BG), (BG2).