DE102006026920B4 - Device for the suppression of measured value distorting radiation components in non-contact IR measuring devices in high-temperature furnaces - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Unterdrückung von Messwert verfälschenden Strahlungsanteilen bei berührungslos arbeitenden Infrarotstrahlungsmesseinrichtungen in Hochtemperaturöfen, die zwischen dem Infrarotstrahlung messenden Gerät (15) und dem Messobjekt (1) im kleinstmöglichen Abstand (a) zum Messobjekt (1) berührungsfrei angeordnet ist, mit einem im Strahlengang angeordneten, rohrförmigen Abschirmsystem (2) mit einer Abfolge quer zum Strahlengang beabstandet angeordneter Abschirmschilde (4) mit zentralen Strahlendurchgangsöffnungen zum Eliminieren von Überlagerungen der nicht zur Messobjekteigenstrahlung gehörenden Messobjektumgebungsstrahlung, wobei die Innenwände (20) des rohrförmigen Abschirmsystems (2) zusammen mit den Abschirmschilden (4) mehrere koaxial angeordnete Strahlenabsorptionskammern (5) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmigen Innenwände (20) der Strahlungsabsorptionskammern (5) in Richtung auf das Infrarotstrahlung messende Gerät (15) schräg nach innen mit einem Winkel α > 0° zulaufen, so dass der nach Reflexionen in den Absorptionskammern (5) entstehende Strahlungsaustrittswinkelγ stets größer als der Strahlungseintrittswinkelβ ist.contraption for suppression distorting from reading Radiation shares in non-contact working infrared radiation measuring devices in high-temperature furnaces, the between the infrared radiation measuring device (15) and the measuring object (1) in the smallest possible Distance (a) to the measurement object (1) is arranged without contact, with a arranged in the beam path, tubular shielding (2) with a sequence transverse to the beam path spaced Abschirmschilde (4) with central beam ports for eliminating overlays the measurement object radiation not belonging to the measurement object's own radiation, the inner walls (20) of the tubular Shielding system (2) together with the Abschirmschilden (4) a plurality Coaxially arranged radiation absorption chambers (5) form, thereby characterized in that the tubular interior walls (20) the radiation absorption chambers (5) in the direction of the infrared radiation measuring device (15) oblique to run inwards with an angle α> 0 °, so that after Reflections in the absorption chambers (5) resulting Strahlungsaustrittswinkelγ always greater than is the radiation entrance angle β.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anwendung bei berührungslosen Messungen der Temperatur mittels Strahlungspyrometrie oder bei thermographischen Bildaufnahmen oder bei Messungen der spektralen Ausstrahlung mittels Spektroskopie, im infraroten Wellenlängenbereich der Oberflächenstrahlung eines Messobjektes. Beispielsweise ist das Messobjekt ein bewegter oder nicht bewegter fester infrarotstrahlungsundurchlässiger Körper in einem Hochtemperaturofen mit typischerweise mehr als 500°C Ofeninnentemperatur, bei dem die Oberflächentemperatur dieses Körpers auf der Grundlage der emittierten Infrarotstrahlung berührungslos, zum Beispiel durch Verwendung eines Pyrometers, gemessen wird.The The invention relates to a device for use in non-contact Temperature measurements by radiation pyrometry or thermographic Image recordings or measurements of the spectral emittance by means of Spectroscopy, in the infrared wavelength range of surface radiation a measurement object. For example, the measurement object is a moving one or non-moving solid infrared radiopaque body in a high temperature oven with typically more than 500 ° C oven internal temperature, at which the surface temperature this body based on the emitted infrared radiation contactless, For example, by using a pyrometer, is measured.
Eine
Vorrichtung zur Unterdrückung
von Messwert verfälschenden
Strahlungsanteilen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1, jedoch vorgesehen für
ein anderes Einsatzgebiet ist aus der
Es ist bekannt, dass die direkt von einem Messobjekt in einem Hochtemperaturofen ausgehende Infrarotstrahlung von Strahlungsanteilen, die ihren Ursprung in der Messobjektumgebung im Ofeninneren haben, überlagert sein kann und diese Strahlungsanteile in den überwiegenden praktischen Anwendungsfällen der Zielsetzung einer selektiven und möglichst genauen berührungslosen Messung der Messobjektstrahlung entgegenwirken. Praktische Untersuchungen an Hochtemperaturöfen der Industrie haben gezeigt, dass vielfach erhebliche nicht kalkulierbare Temperaturfehlmessungen entstehen. Die genannten Strahlungsanteile haben dabei ihren Ursprung in den Ausstrahlungen derjenigen Objekte, die das eigentliche Messobjekt umgeben und allgemein als Umgebungsstrahlung des Messobjektes bezeichnet werden. Befindet sich das Messobjekt im Inneren eines Hochtemperaturofens, so können beispielsweise innen angebrachte Heizelemente, die heißen Innenwände oder eine Flamme solche Objekte sein, wobei zumeist jeder Strahler für sich oder jede Teilfläche in dieser Umgebung eine vom Messobjekt verschiedene zumeist höhere Temperatur und einen anderen Emissionskoeffizienten haben kann. Die Umgebung kann auch, wie beispielsweise in zwischengeschalteten Ofenkühlzonen, aus umgebenden infrarotstrahlenden Objekten bestehen, die vorwiegend eine niedrigere Temperatur besitzen als das Messobjekt selbst. Die in praktischen Fällen zumeist inhomogene richtungs- und intensitätsabhängige Umgebungsstrahlung trifft auf das Messobjekt und wird dort zum Teil reflektiert und zum Teil absorbiert.It It is known that the direct from a test object in a high-temperature furnace outgoing infrared radiation from radiation components that have their origin in the measuring object environment in the furnace interior, can be superimposed and this Radiation shares in the vast majority practical applications the objective of a selective and as accurate as possible contactless Counteract measurement of the measurement object radiation. Practical examinations at high-temperature furnaces The industry has shown that often considerable incalculable Temperature error measurements arise. The radiation components mentioned have their origin in the emanations of those objects that surrounded the actual measurement object and generally as ambient radiation of the object to be measured. Is the measurement object located? inside a high-temperature furnace, so for example, can be mounted inside Heating elements that are hot interior walls or a flame may be such objects, with mostly each radiator for themselves or every subarea in this environment a temperature which is different from the object to be measured is usually higher and may have a different emission coefficient. The environment can also be done, such as in intermediate oven cooling zones, consist of surrounding infrared radiating objects, which are predominantly have a lower temperature than the measuring object itself in practical cases mostly inhomogeneous directional and intensity-dependent ambient radiation meets the object to be measured and is partially reflected there and partially absorbed.
Die am Messobjekt reflektierten Strahlungsanteile aus der Messobjektumgebung oder auch die von umgebenden Objekten ausgehende direkt gerichtete Umgebungsstrahlung überlagert sich teilweise und richtungsabhängig mit der direkten messobjekteigenen Strahlung. Gelangen diese überlagerten Messwert verfälschenden Strahlungsanteile in die Mündung des dem Messobjekt gegenüberstehenden Strahlenganges und besteht dieser Strahlengangeingangsbereich sowie die darauf unmittelbar folgen den Zonen des Strahlenganges, wie aus vorhandenen praktischen technischen Bauweisen her bekannt, nur aus einem innen glatten und zumeist für Infrarotstrahlung gut reflektierendem Rohr, so gelangen diese ungehindert zum Messgerät und bewirken zumeist schwerwiegende Fehlmessungen.The Radiation components reflected from the test object environment on the test object or the directly directed from surrounding objects Ambient radiation superimposed partially and directionally with the direct measurement object's own radiation. Get this superimposed reading falsifying Radiation shares in the mouth the beam path facing the measurement object and consists of this beam path input area and the thereon immediately follow the zones of the beam path, as from existing practical technical construction known her only from an inside smooth and mostly for Infrared radiation well reflective pipe, so they go unhindered to the meter and usually cause serious measurement errors.
Stand der TechnikState of the art
Ein als Sichtrohr benanntes Rohr mit glatten Innenwänden ist aus dem Produktangebot (Prospekt Nr. S4M100G/119) der Firma LAND Instruments GmbH, 51381 Leverkusen, bekannt. Beispielweise werden diese oftmals in Hochtemperaturöfen, Heizkammern und bei höheren Umgebungstemperaturen eingesetzt. Sichtrohre finden vorzugsweise Verwendung für das Betrachten des Messflecks an der Messobjektoberfläche durch Dampf, Rauch und Flammen usw. Hierzu ist zu bemerken, dass es bei Anwendungen mit zusätzlicher Kühlung der glatten Innenwände diese vorrangig zur Reduzierung der Intensität von Sekundärstrahlung dient, das heißt der temperaturabhängigen Eigenstrahlung dieser Innenwände, auf ein vergleichsweise zur Temperatur und Strahlung des Messobjektes geringes Niveau und damit der wesentlichen Verminderung der durch Eigenstrahlung der Innenwände verursachten Messfehler.One called tube with smooth inner walls called the sight tube is from the product range (Prospectus No. S4M100G / 119) of LAND Instruments GmbH, 51381 Leverkusen, known. For example, these are often used in high-temperature furnaces, heating chambers and at higher Ambient temperatures used. Sight tubes preferably find Use for viewing the measuring spot on the measuring object surface Steam, smoke and flames etc. It should be noted that in applications with additional cooling the smooth interior walls this primarily for reducing the intensity of secondary radiation serves, that is the temperature-dependent Own radiation of these inner walls, on a relative to the temperature and radiation of the measured object low level and thus the significant reduction in the Own radiation of the inner walls caused measurement errors.
In den meisten praktischen Anwendungsfällen einer berührungslos arbeitenden Infrarotstrahlungsmesseinrichtung liegen bereits im Eingangsbereich eines Strahlenganges Messwert verfälschende Strahlungsanteile vor.In most practical applications of a non-contact working infrared radiation measuring device are already in Input range of a beam path Measurement value of distorting radiation components in front.
Dadurch bedingt, dass keine Vorrichtung oder Struktur im Inneren des Strahlengangeingangsbereiches vorliegt, die bereits im Bereich nahe des Messobjektes bewirkt, dass die überlagerten Strahlungsanteile von der vom Messobjekt ausgehenden direkten Eigenstrahlung getrennt werden bzw. diese Messwert verfälschenden Strahlungsanteile unterdrückt werden, führt dazu, dass diese überlagerten Messwert verfälschenden Strahlungsanteile fast ungehindert zu dem am anderen Ende des Strahlenganges befindlichen Infrarotmessgerät gelangen.Thereby requires no device or structure inside the beam path input area present, which already causes in the area near the measurement object, that the superimposed Radiation components of the emitted direct radiation from the object to be measured be separated or this measured value falsifying radiation components repressed be leads to that this superimposed reading falsifying Radiation shares almost unhindered to that at the other end of the beam path located infrared measuring device reach.
In einem angeschlossenen Infrarotstrahlung messenden Gerät, beispielsweise einem Pyrometer, ist es sodann nicht mehr möglich, die aus verschiedenen Strahlungsquellen der Messobjektumgebung empfangene überlagerte Infrarotstrahlung von der zu messenden eigentlichen direkten Messobjekteigenstrahlung zu unterscheiden. Der dadurch entstehende und zumeist nicht unerhebliche Temperaturmessfehler ist hauptsächlich vom Temperaturunterschied zwischen Messobjekt und den Strahlungsquellen der Messobjektumgebung sowie von der Größe des Emissions- bzw. Reflexionskoeffizienten des Messobjektes abhängig. Diese den Temperaturmessfehler bestimmenden Größen sind zumeist noch von temporärer Art, das heißt, dass sich beispielsweise die Temperatur der umgebenden Heizungsstrahler sowie die Temperatur der umgebenden Wände während des technologischen Prozesses ändern.In a connected infrared radiation measuring device, such as a pyrometer, it is then no longer possible, the received from different sources of radiation Meßobjektumgebung superimposed infrared radiation from the actual direct measurement objects to be measured to distinguish radiation. The resulting and mostly not insignificant temperature measurement error is mainly dependent on the temperature difference between the measurement object and the radiation sources of the measurement object environment and on the size of the emission or reflection coefficient of the measurement object. These variables determining the temperature measuring error are mostly of a temporary nature, that is to say that, for example, the temperature of the surrounding heating radiators and the temperature of the surrounding walls change during the technological process.
Um die Verfälschung der Messwerte durch die genannten Messwert verfälschenden Strahlungsanteile wesentlich zu minimieren oder auszuschalten, sind insbesondere im Bereich der pyrometrischen Temperaturmessung verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt geworden.Around the adulteration of the measured values by the measured values which distort the radiation To minimize or eliminate significantly, in particular Range of pyrometric temperature measurement various methods and Devices have become known.
Bei einigen handelt es sich um zumeist komplizierte mathematische Auswerteverfahren, bei denen aus einer Vielzahl von Strahlungsmesswerten, bekannten Randbedingungen und notwendigen Annahmen über den Zustand der das Messobjekt umgebenden Infrarot strahlenden Objekte zur Bestimmung der Temperatur des Messobjektes herangezogen wird. Diese Verfahren sind jedoch zu ungenau und für dynamische Prozesse, die beispielsweise mit dem Wechsel der Oberflächeneigenschaften an bewegten Messobjekten oder mit Änderungen der Umgebungsstrahlung einhergehen, völlig unbrauchbar.at some are mostly complicated mathematical evaluation methods, where from a variety of radiation measurements, known Boundary conditions and necessary assumptions about the state of the DUT surrounding infrared radiating objects for determining the temperature of the measured object is used. These procedures are however too inaccurate and for dynamic processes, for example, with the change of surface properties on moving objects or with changes in ambient radiation go along, completely unusable.
Des
Weiteren ist aus der
Aus
der
Zur Unterdrückung der Messobjektumgebungsstrahlung bei der Strahldichtemessung wird eine langgestreckte Winkelfilter-Baugruppe genutzt. Sie besteht, so wie dargestellt, aus einem Satz von einfach hintereinander geschalteten Lochblenden, in der die Strahlung der Umgebungsstrahler unterdrückt wird. Diese einfache Bauform einer Winkelfilterbaugruppe ist für den Einsatz in Hochtemperaturöfen nicht geeignet. Bei den für Hochtemperaturöfen geeigneten Dimensionen dieser Baugruppe wird die Abschirmwirkung für Messwert verfälschende Strahlungsanteile wesentlich geringer ausfallen, als dies nach Angabe der Erfinder bei kleinerer Dimensionierung und der geometrischen Anordnung, mit der Beobachtung eines kleinen Messflecks und vorhandenem kleinem Durchmesser des freien Strahlendurchgangs bei Strahlungsmessungen an Wafern der Fall ist. Es sind in Hochtemperaturöfen auch wesentlich höhere Dauer-Strahlungsintensitäten von einigen kW zu erwarten. Dies wiederum erfordert, dass es in der verwendeten Abschirmeinrichtung verstärkte Möglichkeiten für eine ausreichende Anzahl von Reflexionen und damit einhergehender Energieabsorption für die Messwert verfälschenden Strahlungsanteile und eine ausreichende Kühlung geben müsste. Bei der einfachen parallelen Anordnung der Lochblenden liegt der bekannte nachteilige Effekt vor, dass die Größe des Eintrittswinkels einer Strahlung in die Blendenzwischenräume gleich der des Austrittswinkels ist und dadurch größere Reste der Messwert verfälschenden Strahlung in das Infrarotstrahlung messende Gerät gelangen können. Dass solche einfachen Systeme nur eine relativ geringe Abschirmwirkung besitzen, ist bereits aus Versuchen an Hochtemperaturöfen bekannt.to suppression the measured object ambient radiation in the radiance measurement becomes a elongated angle filter assembly used. It consists, as shown, of a set of simple connected in series pinholes, in which the radiation of the Ambient radiator suppressed becomes. This simple design of an angle filter assembly is for use in high-temperature furnaces not suitable. At the for Suitable for high-temperature furnaces Dimensions of this assembly will be the shielding effect for reading falsifying Radiation shares significantly lower than this, as stated the inventor with smaller dimensions and the geometric Arrangement, with the observation of a small spot and available Small diameter of the free beam passage in radiation measurements on wafers. It's in high-temperature furnaces too much higher Duration radiation intensities to expect from a few kW. This in turn requires that it be in the shielding used reinforced opportunities for adequate Number of reflections and associated energy absorption for the Falsifying the measured value Radiation shares and a sufficient cooling would have to give. at the simple parallel arrangement of the pinhole is the well-known adverse effect that the size of the entrance angle of a Radiation in the aperture interspaces equal to the exit angle is and therefore larger leftovers distort the measured value Radiation can enter the infrared radiation measuring device. That such simple systems only a relatively low shielding effect own, is already known from experiments on high-temperature furnaces.
Des
Weiteren ist eine Anordnung eines inneren Abschirmkörpers bei
einer Infrarotstrahlungseinrichtung aus der
Ferner
basiert eine andere Entwicklung gemäß der
Bei einem anderen Verfahren werden zwecks Verringerung des Einflusses von Messwert verfälschenden Strahlungsanteilen auf die Temperaturmessung beispielsweise zwei Pyrometer benutzt, wobei das erste Pyrometer die Strahlung des Messobjektes misst und das zweite Pyrometer die Strahlung von einer ausgewählten Fläche der Messobjektumgebung. Aus den Signalen beider Pyrometermessungen wird die Temperatur des Messobjektes bestimmt. Bei diesem Verfahren sind große Temperaturmessfehler zu erwarten, weil vorausgesetzt wird, dass die Temperaturen der umgebenden strahlenden Objekte konstant sind und die Werte von Reflexion, Absorption und Emission sowohl beim Messobjekt als auch bei den Objekten der Umgebung konstant bleiben. Beispielsweise ist das Verfahren bei typischen dynamisch verlaufenden Aufheizprozessen, mit wechselnden Temperaturen bei Heizstrahlern und Messobjekt und sich ändernden Emissionskoeffizienten, wegen des dabei zu erwartenden großen Temperaturmessfehlers nicht geeignet.at Another method is to reduce the influence distorting from reading Radiation components on the temperature measurement, for example, two Pyrometer used, with the first pyrometer, the radiation of the measured object measures and the second pyrometer measures the radiation from a selected area of the Measurement object environment. From the signals of both pyrometer measurements becomes the temperature of the measured object is determined. In this process are size Temperature measurement error expected, because it is assumed that the temperatures of the surrounding radiating objects are constant and the values of reflection, absorption and emission both at Measured object as well as remain constant with the objects of the environment. For example, the method is typical for dynamic ones Heating processes, with changing temperatures in radiant heaters and DUT and changing Emission coefficient, because of the expected large temperature measurement error not suitable.
Eine andere zum Zweck der Verringerung des Einflusses von Messwert verfälschenden Strahlungsanteilen auf die Temperaturmessung verwendete Vorrichtung besteht aus einem gekühlten Sichtrohr mit glatten Innenflächen, um dessen Mündung herum zusätzlich ein mit dem Sichtrohr verbundenes und meist kreisförmiges ebenfalls gekühltes Abschirmschild angebracht ist, ist aus dem Report Nr. EUR 20463 EN, ISBN 92-894-4237-9, 2002, S. 107 46, 87, der European Commission/Steel Research bekannt. Das Sichtrohr ist dabei samt Abschirmschild nahe der Messobjektoberfläche innerhalb eines Hochtemperaturofens angeordnet, ohne diese zu berühren. Es besteht dabei ein notwendiger und zumeist geringer Zwischenraum, der eine sichere berührungsfreie Messobjektbewegung parallel zur Abschirmschildfläche zulässt. Mittels dieses Abschirmschildes, in dessen Mitte sich die Mündung des Sichtrohres befindet, wird eine Abschirmung der Messfleckumgebung am Messobjekt erreicht, sodass die Strahlung der umgebenden Objekte nicht mehr direkt auf die Messfleckumgebung treffen kann; kurze Reflexionswege zur Mündung des Sichtrohres sind nicht möglich.A distorting others for the purpose of reducing the influence of reading Radiation components used on the temperature measurement device consists of a cooled Sight tube with smooth inner surfaces, around its mouth in addition a connected to the sight tube and usually circular also chilled Shield is attached, is from the report no. EUR 20463 EN, ISBN 92-894-4237-9, 2002, p. 107 46, 87, European Commission / Steel Research known. The sight tube is close together with shield the target surface arranged inside a high temperature furnace without touching it. It there is a necessary and mostly small gap, the safe non-contact measuring object movement parallel to the shielding surface allows. By means of this shield, in the middle of which the mouth of the Sight tube is a shield of the measuring spot environment achieved on the measuring object, so that the radiation of the surrounding objects can no longer hit the spot spot environment directly; short Reflection paths to the mouth the sight tube are not possible.
Dennoch gelangen weiterhin Anteile der Umgebungsstrahlung durch mehrfache Reflektionen zwischen Abschirmschild und Messobjekt in den Strahlengang und somit zum Infrarotstrahlung messenden Gerät.Yet continue to get shares of ambient radiation by multiple Reflections between the shield and the object to be measured in the beam path and thus to the infrared radiation measuring device.
Bei Verwendung eines kleinen Abschirmschildes oder bei einem zu großen Abstand zum Messobjekt ist der Effekt einer Abschirmung der Umgebungsstrahlung unzureichend. Andererseits erfordern Abschirmschilde mit großem Durchmesser am Messort aufwendige bautechnische Maßnahmen. Bei Verwendung in Hochtemperaturöfen wird dadurch zumeist auch energetisch gegensinnig zum Aufheizprozess eine nicht unerhebliche Kühlung vorgenommen.at Use of a small shield or at too great a distance the object of measurement is the effect of shielding the ambient radiation insufficient. On the other hand, large diameter shields require at the location complex construction measures. When used in High-temperature furnaces This is usually also energetically opposite to the heating process a not inconsiderable cooling performed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Anwendung bei berührungslosen Messungen der Temperatur mittels Strahlungspyrometrie oder bei thermografischen Bildaufnahmen oder bei Messungen der spektralen Ausstrahlung mittels Infrarotspektroskopie zu schaffen, mit der die unmittelbar aus der Messobjektumgebung abstammenden Messwert verfälschenden Strahlungsanteile bereits nahe des Messobjektes möglichst vollends eliminiert werden. Die insbesondere durch diese Strahlungsanteile bei einem am anderen Ende des zugehörigen Strahlenganges entfernt angebrachten Infrarotstrahlung messenden Gerät üblicherweise hervorgerufenen Messfehler sollen durch Verwendung dieser Vorrichtung nicht mehr entstehen können. Die Vorrichtung soll vorgenannte Nachteile hinsichtlich Anwendbarkeit nicht aufweisen und für den Einsatz bei rauen und extremen industriellen Umgebungsbedingungen, typischerweise innerhalb von Hochtemperaturöfen, bei Umgebungstemperaturen von 500°C und mehr, geeignet sein. Die Vorrichtung soll insbesondere durch eine vorteilhaft kompakte Ausführung in bestehende Infrarotmesseinrichtungen integrierbar sein.task It is the object of the present invention to provide a device for use at non-contact Temperature measurements by radiation pyrometry or thermographic Image recordings or measurements of the spectral emittance by means of Infrared spectroscopy, with which the directly from the Measurement object derived measuring value falsifying radiation components as close as possible to the measurement object be completely eliminated. The particular by these radiation components removed at one at the other end of the associated beam path attached infrared radiation measuring device commonly evoked Measurement errors should not occur by using this device can arise. The device is intended to meet the aforementioned disadvantages with regard to applicability do not have and for the Use in harsh and extreme industrial environments, typically within high temperature furnaces, at ambient temperatures of 500 ° C and more, be suitable. The device is intended in particular by an advantageous compact design be integrable in existing infrared measuring devices.
Diese Aufgabe wird mit Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält in ihrem Inneren ein rohrförmiges, vorteilhaft profiliertes Abschirmsystem. Dieses besteht aus mehreren nacheinander koaxial angeordneten und gekühlten bzw. geregelt temperierten Strahlungsabsorptionskammern und Abschirmschilden und diese Vorrichtung ist zwischen dem Infrarotstrahlung messenden Gerät und dem Messobjekt im kleinstmöglichen Abstand zum Messobjekt berührungsfrei angeordnet. Durch die spezielle Form und Dimensionierung der Strahlungsabsorptionskammern und Abschirmschilde bedingt, wird für die in dieses Abschirmsystem einfallenden Messwert verfälschenden Strahlungsanteile eine stets vom Infrarotmessgerät weg führende Strahlungswinkeländerung zu anderen Strahlungsabsorptionskammern bewirkt und damit eine wesentliche Erhöhung der Anzahl stattfindender und mit dem Abbau von Strahlungsintensität verbundener Reflexionen erzwungen, was zu einer Elimination dieser Messwert verfälschenden Strahlungsanteile führt. Zugleich werden dadurch bedingt fast ausschließlich nur die der tatsächlichen infraroten Eigenstrahlung des Messobjektes entsprechenden direkt emittierten Strahlungsanteile durch diese Vorrichtung hindurchgelassen, so dass nur diese unverfälschten Strahlungsanteile zum entfernt angebrachten Infrarotstrahlung messenden Gerät gelangen und dessen Messwerte folglich wesentlich genauer der tatsächlichen Messobjekteigenstrahlung entsprechen.This object is achieved with features of claim 1. The device according to the invention contains in its interior a tubular, advantageously profiled shielding system. This consists of several successively coaxial angeord Neten and cooled or regulated tempered radiation absorption chambers and Abschirmschilden and this device is arranged without contact between the infrared radiation measuring device and the measurement object in the smallest possible distance from the measurement object. Due to the special shape and dimensioning of the radiation absorption chambers and shielding shields, a radiation angle change to other radiation absorption chambers is always effected by the infra-red measuring device resulting in a substantial increase in the number of reflections associated with the reduction of radiation intensity , which leads to an elimination of these measured value distorting radiation components. At the same time, almost exclusively only the directly emitted radiation components corresponding to the actual infrared radiation of the measurement object are transmitted through this device, so that only these unadulterated radiation components reach the remotely mounted infrared radiation measuring device and its measured values consequently correspond substantially more precisely to the actual measurement object intrinsic radiation.
Durch die Abschrägung der Zylindermantel-Innenflächen der Absorptionskammern wird die Anzahl der Reflektionen der Messwert verfälschenden Strahlungsanteile wesentlich erhöht und damit im Wesentlichen absorbiert.By the bevel the cylinder jacket inner surfaces of the absorption chambers, the number of reflections is the reading falsifying Radiation shares significantly increased and thus essentially absorbed.
Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 angegeben.advantageous Embodiments of this device according to the invention are in the dependent claims 2 to 11 indicated.
Erfindungsdarlegunginvention exposition
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform im Einzelnen erläutert. Es zeigtfollowing the invention will be with reference to the accompanying drawings based on a preferred embodiment explained in detail. It shows
Das
in
Bei sich bewegenden Messobjekten, beispielsweise erhitzten Stahlbändern im Hochtemperaturofen in einem Walzwerk, wird der minimale Abstand durch abweichende Bewegung des Bandes und durch andere technische Anforderungen begrenzt. Eine Berührung des Sichtrohres (SR) mit dem vorbeilaufenden Band muss ausgeschlossen werden.at moving measuring objects, for example heated steel strips in the High temperature furnace in a rolling mill, becomes the minimum distance by deviant movement of the band and by other technical Requirements limited. A touch The sight tube (SR) with the passing band must be excluded become.
Das
in
Bei
dieser messobjektnahen Anordnung des Sichtrohres (SR) mit innerem
Abschirmsystem (
Die
bereits oben genannten Messwert verfälschenden Strahlungsanteile
entstehen, dargestellt am Beispiel
Es
ist hervorzuheben, dass wegen der messobjektnahen Anordnung des
Sichtrohres (SR) die aus der Messobjektumgebung stammende Strahlung immer
nur mit Strahlungsrichtungen, die wesentlich von der Richtung der
Messobjektoberflächennormalen
abweichen, zum Sichtrohreingang gelangen kann. Beispielhaft ist
hierfür
die Strahlung eines einzelnen Umgebungsstrahlers (
Das
Sichtrohr (SR) besteht in seinem inneren Kern aus einem Abschirmsystem
(
Das
Abschirmsystem (
Zwischen
dem äußeren rohrförmigen hitzebeständigen Mantel
(
Die
in
Dem
Fachmann ist bekannt, dass das Infrarotstrahlung messende Gerät (
Die
von der optischen Achse (
Alle
die nach
Diese
Messwert verfälschenden
Strahlungsanteile treffen infolge ihrer außeraxialen Strahlungsrichtungen
auf die Abschirm schilde (
In
Es
kann berechnet werden, nach wie vielen Reflexionen die Anfangsintensität einer
einfallenden Messwert verfälschenden
Strahlung auf ein bestimmtes im Vergleich zur direkten Strahlung
des Messobjektes erforderliches, nicht mehr Messfehler beeinflussendes
Minimum reduziert wird. Dabei wird die für dieses Minimum erforderliche
Anzahl von Reflexionen sowohl durch die konstruktiven Maße des Abschirmsystems
(
Die
Absenkung der Energie von Messwert verfälschenden Strahlungsanteilen
auf ein für
die Messung unerhebliches niedriges Niveau ist auch dadurch gegeben,
dass infolge ausreichender Kühlung
bzw. geregelter Temperatur dieser Abschirmschilde (
Es
besteht ferner eine gegenseitige und mehrfache Abschattung durch
Abschirmschilde (
Nachfolgend
wird anhand von
In
der schematischen Detaildarstellung
In
Durch
die besondere Form der Strahlungsabsorptionskammer (
Außerdem bewirkt
die besondere Form der Strahlungsabsorptionskammer (
Eine
stark absorbierende zusätzliche
Oberflächenbeschichtung
der Abschirmschilde ist bei besonderen Messbedingungen vorgesehen.
Durch die Aufteilung der für
ausreichende Strahlungsenergieabsorption notwendigen Anzahl von
Reflexionen auf mehrere Strahlungsabsorptionskammern (
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| Prospekt Nr. 5411 100 G/119 der Firma Land Instruments GmbH 51381 Leverkusen * |
| Report Nr. EVR 20463 EN, ISBN 92-894-4239-9, 2002, S. 107, 46, 87, der European Commission/ Steel Research * |
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