DE3710486C1 - Vorrichtung zur Messfleckmarkierung bei einem Strahlungsmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Meßfleckmar­ kierung bei einem Strahlungsmeßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Geräte werden vielfach zum Messen von Tempera­ turen an unzugänglichen Stellen oder in Temperaturberei­ chen verwendet, in denen Thermoelemente oder Widerstands­ thermometer nicht mehr eingesetzt werden können. Dabei ergibt sich insbesondere bei Verwendung von Infrarot- Strahlungspyrometern das Problem der genauen Einstellung auf den gewünschten Meßpunkt.

Zu diesem Zweck wird vielfach eine Meßfleckmarkierung, z. B. ein Lichtpunkt, verwendet, die auf das Meßobjekt projiziert wird. Außerdem besteht die Möglichkeit, die genaue Einstel­ lung mit Hilfe eines Visierstabs und einer Aufstecklampe oder mit einem Visierkegel zu bestimmen.

Die letztgenannten Lösungsmöglichkeiten mit vorwiegend me­ chanischen Mitteln eignen sich jedoch nur für verhältnismä­ ßig kurze Abstände vom Meßobjekt, wobei außerdem bei Verwen­ dung von Visierstab und Aufstecklampe das gleichzeitige An­ visieren und Messen nicht möglich ist.

Beim Einspiegeln eines Lichtpunktes auf die optische Achse, z. B. über halbdurchlässige Spiegel, ergibt sich der Nachteil, daß das Meßobjektiv für sichtbares Licht durchlässig sein muß. Außerdem besteht dabei die Möglichkeit einer Verfäl­ schung des Meßwerts durch das sichtbare Licht. Die Verwen­ dung eines Zielfernrohrs bedingt eine aufwendige Optik, Ju­ stierung, sowie Signalverluste durch halbdurchlässige Spie­ gel, da zum gleichzeitigen Anvisieren und Messen die Anzeige in das Sichtfeld des Suchers gebracht werden muß. Bei Ver­ wendung einer Laseroptik erhöhen sich Aufwand und Platzbe­ darf noch weiter.

Aus der US-PS 43 15 150 ist bereits eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, wobei parallel zum eigentli­ chen Strahlugsmeßgerät eine Laserröhre vorgesehen ist, die mittels einer teilweise in der optischen Achse der Laserröh­ re und teilweise in der optischen Achse des Strahlungsmeßge­ räts angeordneten Doppeloptik zwei leuchtende kreisförmige Meßfleckmarkierungen unterschiedlichen Durchmessers und un­ terschiedlicher Helligkeit erzeugt, die bei konzentrischer Ausrichtung genau in der Mitte eines dieselben umgebenden, kreisringförmigen und auf die Empfängerfläche des Strah­ lungsmeßgeräts fokussierten Meßbereiches angeordnet sind. Diese Anordnung ist relativ platzraubend, da zu dem eigent­ lichen Strahlungsmeßgerät noch eine Laserröhre etwa glei­ cher Größe sowie eine Doppeloptik erforderlich ist, wobei auch die von der Doppeloptik erzeugten Strahlen einen ver­ hältnismäßig großen Abstand voneinander haben, so daß bei schwer zugänglichen Meßstellen der hierfür erforderliche Raum oft nicht zur Verfügung steht. Zudem ist der eigentli­ che Meßfleck des Strahlungsmeßgerätes eine kreisringförmi­ ge Fläche, während es oft erwünscht ist, die Temperatur in einem sehr kleinen, nahezu punktförmigen Meßfleck zu mes­ sen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung zu schaffen, die bei einfachem Auf­ bau und geringem Platzbedarf sowie ohne Verfälschung der zu messenden Temperatur ein genaues Anvisieren des ge­ wünschten Meßpunktes und gleichzeitiges Messen seiner Tem­ peratur ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruchs 1 gelöst.

Diese Anordnung der gesamten Vorrichtung zur Meßfleckmar­ kierung hinter dem Spiegelobjektiv ergibt eine kompakte Baueinheit, wobei durch ausschließliche Ausnützung des Raumes im toten Winkel der Optik der Platzbedarf auf ein Minimum reduziert ist. Da hier der eigentliche Meßfleck als von einem Lichtring umgebene unbeleuchtete Kreisfläche erscheint, ist somit auch eine Verfälschung der Meßergeb­ nisse ausgeschlossen.

Die Anordnung der Meßfleckmarke auf oder vor der Lichtquelle gemäß Anspruch 2, insbesondere auf der Spitze der gemäß An­ spruch 3 als Lichtquelle dienenden Lumineszenzdiode, trägt weiterhin zur Vereinfachung und zur Reduzierung des Platz­ bedarfs bei. Der Aufbau der Justiereinrichtung ergibt bei Verwendung weniger und einfacher Bauteile eine äußerst hohe Stabilität z. B. bei Stoßbelastungen, infolge des hohen Rei­ bungskoeffizienten zwischen dem angepreßten Spezialkunst­ stoff und der Auflagefläche.

Die Ansprüche 4 und 5 betreffen weitere vorteilhafte Ausge­ staltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein vereinfachtes Schnittbild durch ein Infrarot- Strahlungspyrometer mit der Vorrichtung zur Meß­ fleckmarkierung gemäß der Erfindung, mit einge­ zeichnetem optischem Strahlengang,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer als Lichtquelle dienenden Lumineszenzdiode mit einer in deren Spitze eingesetzten Meßfleckmarke.

Das in Fig. 1 allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeich­ nete Infrarot-Strahlungspyrometer besteht im wesentlichen aus einem Cassegrain-Spiegelobjektiv 12, einer Detektor­ einheit 14 und der Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung 16 gemäß der Erfindung. In der Detektoreinheit 14 ist eine Empfängerfläche 18 angeordnet, welche die von einem (nicht gezeigten) Meßobjekt abgestrahlte Energie erfaßt und zur Messung weiterleitet. Das Bild dieser Empfängerfläche 18 wird über Sekundärspiegel 20 und Primärspiegel 22 des Cassegrain-Spiegelobjektivs 12 auf dem zu messenden Be­ reich des Meßobjekts als Meßfleck 24 abgebildet.

Die Aufgabe der Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung 16 besteht nun darin, die genaue Lage und auch den Durch­ messer dieses Meßflecks 24 auf dem Meßobjekt zu bestim­ men, da der Meßfleck 24 ja an sich nicht sichtbar ist und die Verwendung aufwendiger Zielfernrohre oder sonsti­ ger optischer Systeme vermieden werden soll. Zu diesem Zweck ist in der Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung 16 eine Lichtquelle 26 vorgesehen, deren Strahlenbündel über ein Objektiv 28 auf das Meßobjekt gerichtet wird. Die gesamte Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung 16 ist auf der Rückseite des Sekundärspiegels 20 im toten Win­ kel des Strahlengangs des Cassegrain-Spiegelobjektivs 12 untergebracht und liegt in der optischen Achse desselben. Durch entsprechende Anordnung des Objektivs 28 wird er­ reicht, daß die Abbildungsebene der Meßfleckmarke 30 mit derjenigen der Empfängerfläche 18 der Detektoreinheit 14 zusammenfällt.

Um zu verhindern, daß durch die Beleuchtung des Meß­ flecks 24 mit sichtbarem Licht das Meßergebnis ver­ fälscht wird, ist zwischen die Lichtquelle 26 und das Objektiv 28 eine für sichtbares Licht undurchlässige Meßfleckmarke 30 eingesetzt, welche aus dem Strahlenbündel der Lichtquelle 26 eine mittlere Kreisfläche ausblen­ det, so daß nur noch ein diese Kreisfläche umgebender Lichtring sichtbar bleibt. Größe und Lage der Meßfleck­ marke werden derart gewählt, daß deren Abbildung auf dem Meßobjekt mit der Abbildung der Empfängerfläche 18 der Detektoreinheit 14 identisch wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtquelle 26 eine Lumineszenzdiode 32, deren Spitze eine kreisförmige Vertiefung aufweist, die mit einem für das von der Leuchtfläche 34 der Lumineszenzdiode ausge­ strahlte Licht undurchlässigen Material 36 ausgefüllt ist, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt wird. Das lichtun­ durchlässige Material 36 bildet die Meßfleckmarke 30, deren Durchmesser durch den Durchmesser der Vertiefung in der Spitze der Lumineszenzdiode 32 festgelegt und auf den Durchmesser des Meßflecks 24 abgestimmt wird.

Zur genauen Justierung der Vorrichtung zur Meßfleckmar­ kierung 16 auf die optische Achse des Cassegrain-Spiegel­ objektivs ist die Vorrichtung auf einer Federplatte 38, z. B. aus Spezialkunststoff, mit drei in Dreiecksform angeordne­ ten Justierschrauben 40 befestigt, durch deren Verstellung eine Kippbewegung der Vorrichtung erzielt wird, bis die Abbildung der Meßfleckmarke 30 mit derjenigen der Empfän­ gerfläche 18 der Detektoreinheit 14 zusammenfällt. Die elastischen Eigenschaften und der Reibungskoeffizient des für die Federplatte 38 verwendeten Spezialkunststoffs werden derart ausgewählt, daß eine größtmögliche Stabili­ tät und Unempfindlichkeit z. B. gegen Stoßbelastungen sichergestellt ist.

Bei der Benützung wird die Lage des Infrarot-Strahlungs­ pyrometers in Bezug zum Meßobjekt sowie der Abstand von demselben solange verändert, bis die Abbildung der Meßfleckmarke 30 bzw. der sie umgebende Lichtring 42 an dem gewünschten Meßpunkt auf der Oberfläche des Meß­ objekts scharf erscheint. Damit ist dann der kleinste Meßfleckdurchmesser des Infrarot-Strahlungspyrometers eindeutig festgelegt und sichergestellt, daß die Emp­ fängerfläche 18 der Detektoreinheit 14 nur die zu mes­ sende Wärmestrahlung aufnimmt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Meßfleckmarkierung bei einem Strah­ lungsmeßgerät, insbesondere einem Infrarot-Strah­ lungspyrometer, wobei zum Ausrichten des Meßgeräts auf ein Meßobjekt eine Optik zum Projizieren einer Meßfleckmarkierung auf das Meßobjekt vorgesehen ist und wobei die Optik den optisch nicht genutzten Mittel­ bereich eines Cassegrain-Spiegelobjektivs ausnützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (28) voll­ ständig im Mittelbereich des Objektivs (12) und in der optischen Achse desselben angeordnet ist und daß eine durch die Optik (28) auf das Meßobjekt ab­ zubildende kreisscheibenförmige, für sichtbares Licht undurchlässige Meßfleckmarke (30) vorgesehen ist, wobei Lage und Größe des Bildes der Meßfleck­ marke der Empfängerfläche (18) des Strahlungsmeß­ geräts entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die zu projizierende Meßfleckmarke (30) auf oder vor einer Lichtquelle (26) angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßfleckmarke (30) auf der Spitze einer als Lichtquelle (26) dienenden Lumineszenz­ diode (32) angebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spitze der Lumineszenzdiode (32) eine Vertiefung aufweist, deren Durchmesser dem Durch­ messer der Meßfleckmarke (30) entspricht und die mit einem für sichtbares Licht undurchlässigen Material (36) ausgelegt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Kipp- Justiereinrichtung versehen ist, die im wesentli­ chen aus einer Federplatte (38) aus elastischem Kunststoffmaterial besteht, gegen welche die Vor­ richtung (16) mit drei Schrauben (40) kippbar an­ gepreßt ist.