Text-Bild-Ansicht Band 334

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Ein wunder Punkt des Féry-Pyrometers dürfte namentlich der Spiegel sein, da ja die auf das Thermoelement fallende Strahlung im wesentlichen durch sein Reflektionsvermögen bedingt ist. Nun besitzt Gold glücklicherweise im Ultrarot von 1 μ ab ein nahezu konstantes Reflexionsvermögen von 95 bis 98 v. H. Nach dem sichtbaren Spektrum hin dagegen verringert sich sein Reflexionsvermögen, so daß es bei 0,65 μ nur noch 89,6 v. H. beträgt. Da sich nun mit wachsender Temperatur das Maximum der ausgestrahlten Energie immer mehr vom Ultrarot nach dem sichtbaren Spektrum hin verschiebt und von diesem im Pyrometer ein kleinerer Teil zur Wirkung kommt, so kann die Skala nicht mehr ganz streng proportional der vierten Potenz der absoluten Temperatur bleiben; allerdings wären diese Fehler durch eine empirische Eichung zu beseitigen. Nicht so leicht zu erledigen ist dagegen die Frage nach dem Einfluß einer Aenderung der Oberfläche des Spiegels, etwa durch Zerkratzen oder durch Ablagerung von Staub. Burgess und Le Chatelier geben an, daß der Spiegel beträchtlich schlechter werden kann, ohne daß die Angaben des Pyrometers erheblich beeinflußt werden. Dieses wird sicherlich zutreffen, so lange die Unebenheiten des Spiegels nicht groß gegen die Wellenlänge der reflektierten Strahlung sind; sobald aber diese Grenze überschritten ist, muß die reflektierte Energie eine beträchtliche Verringerung erfahren, so daß die angezeigten Temperaturen zu tief ausfallen müssen. Das gilt naturgemäß auch, wenn der Spiegel durch irgend welche Umstände verschmutzt wird. Ein weiterer Nachteil des Féry-Pyrometers dürfte darin liegen, daß auch bei ihm naturgemäß der Ausschlag des Millivoltmeters nicht ein Maß für die Temperatur des Thermoelementes selbst ist, sondern nur für die Differenz zwischen seiner erwärmten Lötstelle und den am Gehäuse außen angebrachten Verbindungsklemmen. Man muß also darauf achten, daß das Instrument lange genug an seinem Ort bleibt, damit das unbestrahlte oder abgeschlossene Pyrometer außen und innen dieselbe Temperatur annimmt.

Aus den verschiedenen angegebenen Gründen scheinen Strahlungspyrometer im allgemeinen und somit auch das Féry-Pyrometer bisher noch keine wesentliche Verwendung in Deutschland gefunden zu haben. In der Literatur ist nur eine Stelle aufzufinden gewesen. Zschimmer7) gibt an, daß sich bei Messungen in der Jenaer Glashütte zwischen dem Wanner- und dem Féry-Pyrometer eine Differenz von etwa 50° ergab, während dieses nach Messung in der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt bei 1000° gegenüber dem Wanner- Pyrometer (bei einer bestimmten Meßanordnung) um 35° zu niedrig an zeigte. Eine genaue Untersuchung des Pyrometers und der verschiedenen Einflüsse auf seine Angaben scheint bisher nicht vorgenommen zu sein. Es wurden deshalb im Physikalischen Laboratorium der Optischen Anstalt C. P. Goerz A.-G., Berlin-Friedenau, an einem Féry-Pyrometer eine Reihe von Versuchen angestellt, mit dem Zweck, ein Urteil über seine Verwendbarkeit im praktischen Betriebe (außerhalb des Laboratoriums) zu gewinnen. Die Messungen erfolgten zunächst an einem Silitrohrofen von etwa 50 mm innerem Durchmesser und 620 mm Länge, bei welchem die Temperatur auf einen mittleren Bereich von etwa 50 mm konstant war. Hierhin wurde ein Kohlezylinder gebracht, der von der Rückseite bis nahe an seine Vorderfläche angebohrt wurde. In diese hinein kam ein (geschütztes) Thermoelement, welches mit einem in der Physikalisch Technischen Reichsanstalt geeichten verglichen war, und bei welchem die Temperatur der kalten Lötstelle gemessen und berücksichtigt wurde. Dieser Ofen ist mit für die Praxis genügender Genauigkeit als schwarzer Körper anzusehen. Es wurde zunächst untersucht, wie weit das Thermoelement wirklich die Temperatur der vorderen strahlenden Fläche des Kohlestückes anzeigte, welche dazu mit einem Wanner-Pyrometer gemessen wurde. Der Vergleich der Angaben des Thermoelementes mit denen des Wanner-Pyrometers ist in Tab. 1 wiedergegeben.

Wie man daraus ersieht, bleiben die Abweichungen durchaus innerhalb der Meßgenauigkeit, die auf etwa ±10° zu veranschlagen ist; im Mittel ergibt sich eine vollständig zu vernachlässigende Differenz zwischen Thermoelement und Wanner-Pyrometer von 2 ½.

Tabelle 1.

Vergleich von Thermoelement und Wanner-Pyrometer.


Th.-El.

W.-Pyr.
Th.-El.
Korr.
874 874 0
918 908 – 10
936 925 – 11
1067 1065 – 2
1293 1265 + 2
1328 1334 + 6

Um von dem Einfluß einer Temperaturänderung der äußeren Anschlußstellen des kleinen Thermoelementes im Pyrometer unabhängig zu sein, wurde dieses in einen Hohlmantel gesetzt, welcher ständig von Wasser durchspült wurde. Wie die Messungen des inneren Luftraumes des Pyrometers in der Nähe des Thermoelementes und des ein- und austretenden Wassers zeigten, war die Temperatur innen und außen dieselbe und blieb auch während der Messung gut konstant. In Tab. 2 sind die als Mittel aus mehreren Beobachtungen erhaltenen

Tabelle 2.

Korrektionen des Féry-Pyrometers (1. Eichung); Ofen wagerecht.


Temp.
Volle Skala Abgeblend. Skala Diff.
Korr. Ausgegl. Korr. Ausgegl. Korr. Ausgegl.
400 (+ 37) + 30
500 + 27 + 29
600 + 29 + 28
700 + 23 + 27
800 + 23 + 26
900 + 23 + 25 + 26 + 32 + 3 + 7
1000 + 28 + 24 + 35 + 30 + 7 + 6
1100 + 27 + 23 + 31 + 29 + 4 + 6
1200 + 18 + 21 + 25 + 28 + 7 + 7
1300 + 21 + 20 + 26 + 27 + 5 + 7
1400 (+ 4) + 20
Mittel + 24 + 25 + 30 + 5,2 + 6,6

Korrektionen des Féry-Pyrometers, und zwar sowohl für die von 400 bis 1300° als auch für die von 900 bis 2000° reichende Skala für die Temperaturen von 400 bis 1400° wiedergegeben; von diesen gilt jene für das Pyrometer mit voller Oeffnung, die letztere für die auf einen bestimmten Betrag abgeblendete (demgemäß sollen die beiden Skalen als „volle“ und „abgeblendete“ Skala bezeichnet werden). Bei der Beurteilung der Korrektionen ist zu beachten, daß die Beobachtungen bei 400° nicht genau sind, und deshalb außer Betracht bleiben können, da hier die Skala nur die Teilstriche 400 und 450° enthält; selbst von 500° ab liegen indessen die Zehnerstriche noch so eng beieinander, daß kaum eine genaue Ablesung möglich ist. Wegen der mangelhaften Empfindlichkeit des Thermoelementes liegt danach die untere Grenze des Meßbereiches des Féry-Pyrometers nicht wesentlich tiefer als die der optischen Pyrometer, so daß sein Vorteil

7)

E. Zschimmer in Doelter, Handbuch der Mineral-Chemie, I, 865, 1912.