DE3036682C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein faseroptisches Temperaturmeßgerät
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Tempera
turmeßgerät ist bekannt aus der US-PS 40 75 493.
Es ist häufig wichtig, eine Temperaturmessung auf nicht elektri
schem Wege durchführen zu können. Eine Möglichkeit hierfür bietet
die Transmission von Licht in optischen Fasern. Solche Meßmetho
den sind insbesondere in Umgebungen vorteilhaft, in denen Ex
plosionsgefahr besteht oder starke elektrische oder magnetische
Felder auftreten können.
Einige der auf Fotolumineszenz basierenden bekannten Temperatur
meßgeräte haben den Nachteil, daß sie nicht überall anbringbar
sind. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß man die erwünsch
ten temperaturabhängigen Transmissionsänderungen nicht von ande
ren Transmissionsänderungen unterscheiden kann, die auf Dämpfun
gen oder anderen Einflüssen beruhen können. In der Praxis müssen
solche Meßgeräte mit einer bekannten Temperatur geeicht werden,
nachdem sie im Meßobjekt eingebaut worden sind, was Komplika
tionen mit sich bringt.
Eine Lösung dieser und anderer verwandter Probleme wird in der
EP-OS 00 06 530 beschrieben. Nach dieser Lösung wird das tempe
raturabhängige, spektrale Absorptionsvermögen eines Materials
gemessen, das der zu messenden Temperatur ausgesetzt ist, wobei
optische Fasern zur Zuleitung von Licht zu dem genannten Mate
rial und zur Fortleitung von wenigstens eines Teils dieses Lich
tes nach der Absorption im Material verwendet werden. Hierbei
ist das Meßgerät mit Anordnungen zur Bestimmung des genannten
Absorptionsvermögens in mindestens zwei Wellenlängenbereichen
des auf das Material geleiteten Lichtes versehen.
Ein anderes Meßgerät, das zur faseroptischen Temperaturmessung
verwendet werden kann, ist Gegenstand der DE-PA 30 19 020.6.
Dieses Meßgerät wird in Thyristoren verwendet, wobei eine opti
sche Faser in optischem Kontakt mit dem Thyristor angeordnet ist,
und ein vom Thyristor emittiertes Lichtsignal ein Maß für u. a.
die Temperatur des Thyristors ist. Mit "Licht" ist nachstehend
und in den Patentansprüchen eine elektromagnetische Strahlung in
dem Wellenlängenbereich von 0,1-10µm gemeint.
Bei dem aus der US-PS 40 75 493 bekannten Temperaturmeßgerät
wird als fotolumineszierendes Material Phosphor verwendet.
Für die Auswertung wird das Lumineszenzlicht in zwei vonein
ander getrennten schmalen Frequenzbändern erfaßt, in denen
sich die Intensität des Lumineszenzlichtes in Abhängigkeit
der Temperatur unterschiedlich verändert. Aus diesen beiden
Meßwerten wird ein Wert für die Temperatur gewonnen. Dieses
bekannte Meßergerät arbeitet mit Anregungslicht im sichtbaren
und ultravioletten Bereich. In diesen Wellenlängenbereichen
ist die Transparenz von optischen Fasern relativ klein, und
für die Erzeugung des Lichtes müssen relativ aufwendige
Quellen, wie zum Beispiel Xenonröhren, verwendet werden.
Aus der US-PS 41 36 566 ist es grundsätzlich bereits be
kannt, für die Temperaturmessung ein Halbleitermaterial am
Meßort anzubringen. Der Halbleitersensor arbeitet dort je
doch in der Weise, daß er einen von der Temperatur abhängi
gen Teil des ihm zugeleiteten Lichtes absorbiert und einen
entsprechend veränderten Teil reflektiert. Die Größe des am
Meßort gemessenen reflektierten Lichtes ist dann ein Maß für
die Temperatur. Eine Kompensation von Verfälschungen des
Meßergebnisses durch variierende Dämpfungen der optischen
Fasern und ihrer Umlenkstellen ist nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Temperatur
meßgerät der eingangs genannten Art zu entwickeln, welches
den Einsatz preiswerter Lichtquellen, wie Leuchtdioden, ge
stattet und eine hohe Ausnutzung der optischen Fasern und
der Fotodetektoren ermöglicht. Zugleich soll eine Messung
über ein sehr breites Frequenzband ermöglicht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein faseroptisches Tempera
turmeßgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorge
schlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Als alternative Lösung der gestellten Aufgabe wird ein fa
seroptisches Temperaturmeßgerät vorgeschlagen, welches er
findungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 2
genannten Merkmale hat.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der beiden Erfindungsalternati
ven sind in den Unteransprüchen 3 bis 16 genannt.
Das Meßgerät gemäß der Erfindung stellt eine sichere, wirt
schaftliche und unempfindliche Meßanordnung dar, die mit Vor
teil in schwieriger und/oder schwer zugänglicher Umgebung
verwendet werden kann, wie beispielsweise in spannungsfüh
renden Anlagen, und die einen Meßwert über einen sehr brei
ten Meßbereich liefert.
Als Beispiel für ein geeignetes Halbleitermaterial kann GaP,
das vorzugsweise mit Zn und O oder Cd und O dotiert ist,
oder ZnSe genannt werden, das vorzugsweise mit Cu oder Mn
dotiert ist.
Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele
soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1a die Anordnung eines Temperaturmeßgerätes gemäß der
Erfindung, bei der sowohl das durch Lumineszenz
emittierte Licht wie auch das von der Oberfläche
des Halbleiters reflektierte Anregungslicht verwen
det wird,
Fig. 1b für die Anordnung nach Fig. 1a wichtige Kurvenver
läufe in Abhängigkeit der Wellenlänge,
Fig. 2a eine Anordnung eines Meßgerätes gemäß der Erfindung,
bei der das durch Lumineszenz emittierte Licht in
zwei Wellenlängenbereichen erfaßt wird,
Fig. 2b entsprechende Kurven wie Fig. 1b für die Anordnung
nach Fig. 2a,
Fig. 3 die Anordnung eines anderen Ausführungsbispieles
eines Meßgerätes gemäß der Erfindung,
Fig. 4 eine der Ausführungsform gemäß Fig. 3 verwandte wei
tere Ausführungsform der Erfindung.
Ein faseroptisches Temperaturmeßgerät kann dort angebracht wer
den, wo man die Fotolumineszenz in Halbleitern oder in anderen
Körpern aus festem Material mit Fotolumineszenzeigenschaften
ausnutzt. Dabei können alternativ zwei verschiedene Effekte an
gewandt werden, nämlich zum einen die Temperaturabhängigkeit des
Lumineszenzeffektes und zum anderen die Temperaturabhängigkeit
der spektralen Verteilung der Lumineszenz. Durch gleichzeitiges
Erfassen der Reflexion des anregenden Lichtes können durch
Faserbiegung bedingte Intensitätsvariationen durch Bildung des
Quotienten aus dem Lumineszenzsignal und des dem reflektierten
Anregungslichtes entsprechenden Signal kompensiert werden. Der
Vorteil des Meßgerätes gemäß der Erfindung im Vergleich zu den
bekannten faseroptischen Meßgeräten besteht darin, daß die Tempe
raturabhängigkeit des Meßgerätes durch Wahl geeigneten Materials
und durch zweckmäßige Dotierung innerhalb weiter Grenzen variiert
werden kann.
In den Figuren und im nachfolgenden Text werden verschiedene al
ternative Ausführungsformen eines Meßgerätes gemäß der Erfindung
beschrieben, bei denen bekannte Phänomene ausgenutzt werden.
In dem ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1a gezeigt ist,
ist ein Körper 1 aus festem Material, beispielsweise Halbleiter
material "optisch" mit einer lichtleitenden Faser 2 verbunden,
die sich an der Verzweigungsstelle 2 a in die Fasern 3 und 4 ver
zweigt. Die Faser 4 wiederum verzweigt sich an der Verzweigungs
stelle 4 a in die Fasern 5 und 5 a. An die Faser 3 ist eine Leucht
diode 6 "optisch" angeschlossen. Das von ihr emittierte Licht ge
langt über die Fasern 3 und 2 auf den Halbleiterkörper 1 und
regt diesen zur Fotolumineszenz an. An die Faser 5 ist eine Foto
diode 7 optisch angeschlossen, wobei zwischen der Faser 5 und
der Fotodiode 7 ein optisches Filter 9 angeordnet ist, welches
nur das von der Leuchtdiode 6 stammende, vom Halbleiterkörper
1 reflektierte Licht der Leuchtdiode 6 hindurchläßt. Es wird
nämlich von der Leuchtdiode 6 emittiertes Licht durch die Fasern
3 und 2 auf den Körper 1 geleitet, von diesem reflektiert und
dann durch die Fasern 4 und 5 geleitet. Wenn die Dämpfung der
Strahlung beim Passieren des Fasersystems in einer Richtung
gleich B ist, so ist das von der Fotodiode 7 erfaßte Signal
proportional B 2 · L 0, wobei L 0 die Intensität des von der Leucht
diode 6 in die Faser 3 emittierten Lichtes ist.
Eine Fotodiode 8 ist optisch mit der Faser 5 a verbunden, und
zwischen der Faser 5 a und der Fotodiode 8 ist ein Filter 10 an
geordnet, welches nur Licht passieren läßt, das durch die Lumi
neszenz des Körpers 1 emittiert wird. Wenn Licht mit geeigneter
Wellenlänge auf den Körper 1 gestrahlt wird, so erhält man be
kanntlich durch Fotolumineszenz Licht, das im gezeigten Falle
durch die Fasern 2, 4 und 5 a gesandt wird.
Wenn η die Stärke des Lumineszenzprozesses ist, so wird das von
der Fotodiode 8 erfaßte Signal proportional B · η · BL 0. Die
Signale der beiden Fotodioden werden einem Quotientenbilder 11
zugeführt, dessen Ausgangssignal somit proportional η ist. Auf
grund der Temperaturabhängigkeit dieser Größe (η (T)) kann man
die zu messende Temperatur erhalten, und zwar unabhängig von
einer Faserbiegung oder Änderungen von L 0 aufgrund von Tempera
turänderungen oder Alterung der Leuchtdiode 6.
Fig. 1b zeigt die Spektren für ein System, das aus einer grün
leuchtenden GaP-Leuchtdiode 6 und einem GaP-Kristall 1, der mit
Zink und Sauerstoff dotiert ist, besteht, wobei man Silizium
dioden als Fotodioden (7, 8) benutzen kann.
Weitere verwendbare Materialien für den Sensorkörper 1 sind
GaP : Cd, O (d. h. mit Kadmium oder Sauerstoff dotiert) oder ZnSe : Cu
(d. h. mit Kupfer dotiert) oder ZnSe : Mn (d. h. mit Mangan dotiert).
Bei dem Halbleitermaterial kann es sich um AlP, AlAs, GaP, GaAs,
InP, InAs, In1- x Al x P, In1- x Ga x P, Ga1- x Al x P, In1- x Al x As,
In1- x , Ga x As, Ga1- x Al x As, In As1- y P y , Ga As1- y P y , wobei x
bzw. y zwischen 0 und 1 liegen, oder um ZnTe, ZnSe, ZnS, ZnO,
CdSe, CdTe oder CdS handeln.
In Fig. 1b ist die voll ausgezogene Kurve 12 das Lumineszenz
spektrum, während die gestrichelte Kurve 13 das Exzitations
spektrum für das lumineszierende Material des Körpers 1 ist.
Die Kurve 14 ist die Transmissionskurve für das Filter 10, die
Kurve 15 ist die Transmissionskurve für das Filter 9, und die
Kurve 16 ist die Spektralkurve für eine grüne Leuchtdiode.
Die Anordnung gemäß Fig. 1a kann man sich auch derart abgewan
delt vorstellen, daß das anregende Licht von der Leuchtdiode 6
über eine separate Faser auf den Körper 1 geleitet wird und das
durch die Lumineszenz emittierte und/oder das reflektierte Licht
in eine andere separate Faser gesandt wird, die mit den erfor
derlichen Verzweigungen versehen ist.
Fig. 2a zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem von einer
Leuchtdiode 6 über die Fasern 3 und 2 Licht zum Körper 1 gesandt
wird, wodurch man an diesem Körper eine Fotolumineszenz erhält.
Das hierdurch emittierte Licht wird über die Faser 2, die Ver
zweigungsstelle 2 a, die Faser 4 und die Verzweigungsstelle 4 a
in die beiden Fasern 5 und 5 a geleitet. Bei diesem Ausführungs
beispiel hat das Filter 9 eine andere Transmissionskurve wie im
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a. Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 2a bildet der Quotientenbilder 11 den Quotienten
aus dem Lumineszenzsignal für zwei verschiedene Wellenlängen
intervalle mit Hilfe der beiden Filter 9 und 10 (siehe Fig. 2b).
Wenn sich die Temperatur des Sensormaterials des Körpers 1 än
dert, ändert sich zugleich die Form und Lage des Lumineszenzspek
trums. Dadurch wird der gebildete Quotient ein Maß für die Tem
peratur des Sensormaterials. Aus den Ausgangssignalen der beiden
Fotodioden 7 und 8 wird auch in diesem Falle im Quotientenbildner
11 der Quotient gebildet, so daß das Ausgangssignal des Gliedes
11 ein Maß für die Temperatur des Sensormaterials ist. Auch in
diesem Falle ist das gewonnene Meßsignal von Faserbiegungen so
wie von Änderungen der Intensität des von der Leuchtdiode 6 aus
gesandten Lichtes usw. unabhängig.
Fig. 2b stimmt mit Fig. 1b überein mit Ausnahme der anders ver
laufenden Transmissionskurve 15 a für das Filter 9. Die Trans
missionskurve 15 a für das Filter 9 ist gegenüber der entsprechen
den Kurve 15 in Fig. 1b nach links, d. h. in einen anderen Wellen
längenbereich verschoben. Verlauf und Lage der Transmissionskur
ve 14 für das Filter 10 sind unverändert geblieben. Die Kurven
in Fig. 1b und 2b sind über der Größe h · ν aufgetragen, wobei
h die Plancksche Konstante und ν die Frequenz des Lichtes ist,
während auf der Ordinate die Transmission der betreffenden Filter,
die Intensität des durch die Lumineszenz emittierten Lichtes,
die Intensität des von der Leuchtdiode emittierten Lichtes und
die spektrale Empfindlichkeit des lumineszierenden Materials des
Körpers 1 aufgetragen sind. Das Lumineszenzspektrum wird somit
längs der Abszisse verschoben und ändert seine Form in Abhängig
keit der Temperatur des festen Körpers 1. Auf diese Weise er
hält man also am Ausgang des Quotientenbildners 11 ein Maß für
die Temperatur des Körpers 1.
Eine alternative Anordnung zur Temperaturmessung gemäß der Er
findung zeigt Fig. 3. Die Leuchtdiode 17 sendet Licht mit der
Intensität L 17, das mit der Frequenz f 17 amplitudenmoduliert
ist, in die Faser 18 und weiter über die Faser 19 auf das lumi
neszierende Material A. Zwischen der Faser 19 und dem lumines
zierenden Material A ist ein teilweise lichtdurchlässiger Spie
gel 20 angebracht. Das durch die Lumineszenz des Materiales A
emittierte Licht wird durch die Fasern 19 und 22 und das Filter
22 a zum Fotodetektor 21 geleitet. Das Filter 22 a läßt kein Licht
mit Wellenlängen hindurch, die den Wellenlängen des Anregungs
lichtes entsprechen. Die Intensität des vom Fotodetektor 21
empfangenen Lichtes ist somit K 1 · L 17 · B2 · η (T A ). Dieses
Signal hat die Frequenz f 17 · T A ist dabei die Temperatur des Materials A, von der
die Größe η abhängig ist.
Die Leuchtdiode 23, die der Leuchtdiode 17 gleich ist, emittiert
Licht mit der Intensität L 23, das mit der Frequenz f 23 amplitu
denmoduliert ist, auf ein lumineszierendes Material B, dessen
Eigenschaften mit denen des Materials A identisch sind. Das
durch die Lumineszens des Materials B emittierte Licht wird
durch ein Filter 24, das eine mit dem Filter 22 a identische
Transmissionskurve hat, und durch die Fasern 25 und 19 geleitet.
Es wird dann teilweise am Spiegel 20 reflektiert und durch die
Fasern 19 und 22 zum Fotodetektor (Fotodiode) 21 geleitet. Die
vom Fotodetektor 21 hierdurch erfaßte Lichtintensität beträgt
K 2 · L 23 · B 2 · η (T B ) · L 17 oder L 23 werden so eingestellt, daß
K 1 · L 17 = K 2 · L 23 wird. Das Signal vom Fotodetektor 21 wird
im Verstärker 26 verstärkt. Durch die elektrischen Filter 27
und 28 werden die beiden Signale mit den Frequenzen f 17 bzw.
f 23 getrennt und dem Regler 29 zugeführt. Dieser steuert ein
Leistungsstellglied 30 derart, daß die Leistung in der Heiz-
und/oder Kühlwicklung 31 so verändert wird, daß die Eingangs
signale des Reglers 29 auf dem gleichen Wert gehalten werden.
Dies ist der Fall, wenn η (T B ) = η (T A ), d. h. wenn T B = T A ist.
Durch Messung von T B , beispielsweise unter Anwendung von Ther
moelementen, erhält man also direkt T A . Die Temperatur des lu
mineszierenden Materials A, also T A , kann somit bestimmt werden,
ohne daß der Wert des Faktors B bekannt ist, welcher die Dämp
fung in den Teilen des Systems darstellt, die von beiden opti
schen Signalen durchlaufen werden. Dies bedeutet also, daß bei
spielsweise eine Dämpfung des optischen Signals infolge einer
Biegung der Faser 19 keinen Einfluß auf die Genauigkeit der
Messung hat.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 skiz
ziert. Licht von einer Leuchtdiode 32 wird durch ein Fasersystem
einerseits auf ein lumineszierendes Material A geleitet, welches
der zu messenden Temperatur ausgesetzt ist, und andererseits
auf ein mit A identisches Material B, dessen Temperatur geregelt
werden soll. Der Fotodektor 33 A, der mit einem optischen Fil
ter 34 A versehen ist, welches das Anregungslicht transmittiert,
liefert ein Ausgangssignal, das L 0 · B 2 proportional ist, wobei
B die Dämpfung des optischen Signals beim einmaligen Passieren
des Fasersystems 35 ist. Das System aus dem Fotodetektor 33 B
und dem Filter 34 B ist mit dem System aus Fotodetektor 33 A und
Filter 34 A identisch. Dem System 33 B-34 B wird das vom Mate
rial B reflektierte Anregungslicht zugeführt. Das Ausgangs
signal dieses Systems ist dann L 0 proportional. Dem System 33 A
-34 A wird das vom Material A reflektierte Anregungslicht zuge
führt, so daß das Ausgangssignal dieses Systems B 2 · L 0 propor
tional ist. Nach der Verstärkung in den Verstärkern 36 und 37
werden diese beiden Signale im Quotientenbildner 38 durchein
ander dividiert, wodurch man ein Signal erhält, das B 2 propor
tional ist. Die Systeme Fotodetektor 39 A - Filtr 40 A sowie
Fotodetektor 39 B - Filter 40 B haben untereinander identische
Eigenschaften. Die Filter 40 A, 40 B transmittieren das durch die
Lumineszenz emittierte Licht. Die Ausgangssignale der Verstär
ker 41 und 42 sind somit L 0 · B 2 · η (T A ) bzw. L 0 · η (T B ) pro
portional. Das Ausgangssignal des Quotientenbilders 43, dem
das Signal des Verstärkers 41 und das Signal des Quotientenbil
ders 38 zugeführt werden, ist somit L 0 · η (T A ) proportional.
Dieses Signal wird zusammen mit dem Ausgangssignal des Verstär
kers 42 dem Regler 44 zugeführt. Die Funktion dieses Reglers
sowie des Leistungsstellgliedes 45 und der Wicklung 46 ent
spricht der Funktion der entsprechenden Glieder in Fig. 3.
Auch für dieses System wird der Temperatur des Materials B mit
konventionellen Methoden gemessen, wobei man die Temperatur des
Materials A erhält.
Die vorstehend beschriebenen Anordnungen können im Rahmen des
offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise
variiert werden. So kann das Meßgerät nach der Erfindung bei
spielsweise statt mit zwei Detektoren 7, 8 zu arbeiten, auch mit
mehr als zwei Detektoren, die untereinander unterschiedliche
spektrale Ansprechkurven haben, arbeiten. Erhält man bei Ver
wendung von drei Fotodetektoren für verschiedene Wellenlängen
bereiche drei Signale S A , S B und S C , so kann der Quotient S A /
(S B + S C ) gebildet werden, der ein Maß für die Temperatur ist.
In entsprechender Weise kann gearbeitet werden, wenn auch re
flektiertes Licht verarbeitet wird.
Claims (3)
1. Faseroptisches Temperaturmeßgerät, das auf der Fotolumi
neszenz eines festen Materials (1) beruht, welches der zu
messenden Temperatur ausgesetzt ist und dessen Lumineszenz
von der Temperatur abhängig ist, mit mindestens einer opti
schen Faser (2-3), die mit dem lumineszenzfähigen Material
in Kontakt steht und durch die Anregungslicht auf das lumi
neszenzfähige Material geleitet wird, mit mindestens einer
optischen Faser (2-4-5), die ganz oder teilweise die erstge
nannte Faser sein kann und durch die das durch Lumineszenz
von dem Material (1) emittierte Lumineszenzlicht zu einer
elektronischen Meßstelle (11) mit mindestens zwei Fotodetek
toren (7, 8) geleitet wird, die unterschiedliche Ansprechkur
ven haben und aus deren Ausgangssignalen ein Maß für die
Temperatur gebildet wird, wobei mindestens das Ausgangssi
gnal eines Fotodetektors (8) vom Lumineszenzlicht abhängiges
ist, dadurch gekennzeichnet, daß das
fotolumineszierende Material ein Halbleitermaterial ist und
daß das Ausgangssignal des anderen Fotodetektors (7) ein Maß
für das vom Halbleitermaterial reflektierte Anregungslicht
ist, welches über separate Fasern oder über die gleiche Fa
ser wie das Lumineszenzlicht und eventuell zusätzlich über
eine Faserverzweigung den Fotodetektoren zugeführt wird.
2. Faseroptisches Temperaturmeßgerät, das auf der Fotolumi
neszenz eines festen Materials (1) beruht, welches der zu
messenden Temperatur ausgesetzt ist und dessen Lumineszenz
von der Temperatur abhängig ist, mit mindestens einer opti
schen Faser (2-3), die mit dem lumineszenzfähigen Material
in Kontakt steht und durch die Anregungslicht auf das lumi
neszenzfähige Material geleitet wird, mit mindestens einer
optischen Faser (2-4-5), die ganz oder teilweise die erstge
nannte Faser sein kann und durch die das durch Lumineszenz
von dem Material (1) emittierte Lumineszenzlicht zu einer
elektronischen Meßstelle (11) mit mindestens zwei Fotodetek
toren (7, 8) geleitet wird, die unterschiedliche Ansprechkur
ven haben und aus deren Ausgangssignalen ein Maß für die
Temperatur gebildet wird, wobei mindestens das Ausgangssi
gnal eines Fotodetektors (8) vom Lumineszenzlicht abhängiges
ist, dadurch gekennzeichnet, daß das
fotolumineszierende Material ein Halbleitermaterial ist, und
daß der zweite Fotodetektor (7) einen Teil des Lumineszenz
lichtes erfaßt, der mit dem vom ersten Fotodetektor (8) er
faßten Teil des Lumineszenzlichtes nicht identisch ist.
3. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial (1) AlP, AlAs,
GaP, GaAs, InP, InAs, In1- x Al x P, In1- x Ga x P, Ga1-t x Al x P,
In1- x Al x As, In1- x Ga x As, Ga1- x Al x As, InAs1- y P y , GaAs1- y
P y mit x bzw. y zwischen 0 und 1, oder ZnTe, ZnSe, ZnS, ZnO,
CdTe, CdSe oder CdS ist.
4. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß GaP mit Zn und O oder Cd und O dotiert
ist.
5. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ZnSe mit Cu oder Mn dotiert ist.6. Faseroptisches Temperaturmeßgrät nach einem der vorherge
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein teilweise
lichtdurchlässiger Spiegel zwischen der Faser (2) und dem
lumineszierenden Material (1) angebracht ist.7. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale
der Fotodetektoren (7, 8) einem Funktionsbilder (11) zuge
führt werden, dessen Ausgangssignal ein Maß für die Tempe
ratur des lumineszierenden Materials (1) ist.8. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach einem der Ansprüche 1
oder 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß Licht in zwei getrenn
ten Wellenlängenbereichen durch das ganze oder durch Teile
des Fasersystems (2-5) geleitet wird, wobei nur einer der
beiden Wellenlängenbereiche ganz oder teilweise mit dem
Wellenlängenbereich zusammenfällt, in dem das lumineszie
rende Material angeregt werden kann.9. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der optischen Faser (2) und dem
lumineszierenden Material (1) ein optisches Element ange
bracht ist, welches ganz oder teilweise Licht hindurchläßt
in dem Wellenlängenbereich, in dem das lumineszierende Ma
terial (1) unter Erzielung einer Lumineszenz beleuchtet wer
den kann, und in dem Wellenlängenbereich, in dem Licht durch
die Lumineszenz emittiert wird, während Licht in einem ande
ren Wellenlängenbereich ganz oder teilweise reflektiert wird.10. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß einer oder beide Fotodetektoren zur
Beeinflusung ihrer spektralen Ansprechkurve mit ent
sprechenden optischen Filtern versehen sind.11. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das
lumineszierende Material (1) geleitete Licht von mindestens
einer Leuchtdiode und/oder mindestens einer Laserdiode er
zeugt wird.12. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode und/oder Laserdiode
temperaturstabilisiert sind/ist.
13. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach einem der Ansprüche 2-7
oder 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß dem lumineszierfähigen
Materialkörper (1, A) außerdem durch Fotolumineszenz emit
tiertes Licht von einem zweiten lumineszierfähigen Material
körper (B) zugeführt wird, dessen Lumineszenzfähigkeit mit
der des Materialkörpers (1, A) identisch ist und dessen Tem
peratur regelbar ist (Fig. 3).14. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das von dem erstgenannten Materialkör
per (A) emittierte Licht einem Fotodetektor (21), der mit ei
nem Filter (22 a) versehen sein kann, zugeführt wird, dessen
Ausgangssignal nach eventueller Verstärkung (26) in zwei
Signale aufgeteilt wird (27, 28), von denen das eine dem
vom erstgenannten Materialkörper (A) und das andere dem vom
zweiten Materialkörper (B) durch Lumineszenz emittierte
Licht entspricht. 15. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach einem der Ansprüche
13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem erst
genannten Materialkörper (A) und dessen einleitender Faser
(19) ein teilweise lichtreflektierendes Glied (20) zur Re
flektion des von dem zweiten Materialkörper (B) emittierten
Lichtes angeordnet ist.
16. Faseroptisches Temperaturmeßgerät nach einem der Ansprüche
13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeteilten Sig
nale einem Regler (29) zugeführt werden, dessen Ausgangs
signal einem Leistungsstellglied (30) und/oder einem Heiz
glied (51) oder einem Kühlglied zur Temperaturbeeinflussung
des zweiten Materialkörpers (B) zugeführt wird.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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DE3036682A1 DE3036682A1 (de) | 1981-04-23 |
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