DD159816A1 - METHOD AND DEVICE FOR LAYERING INDEPENDENT SALES DETERMINATION ON SHOE TRAYS - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR LAYERING INDEPENDENT SALES DETERMINATION ON SHOE TRAYS Download PDF

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Hans-Wolf Thuemmel
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Thuemmel Hans Wolf
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  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein radiometrisches Verfahren und Vorrichtungen zur schichtdickenunabhaengigen Gehaltsbestimmung an Schuettguetern auf Transportbaendern, insbesondere zur Aschegehaltsbestimmung von Braunkohlen, unter Anwendung der Vorwaertsstreuung von Quantenstrahlung mit grossen Messbereich. Sie loest die Aufgabe, den Einfluss von Dickenschwankungen auf die Eichkurven zu beseitigen. Das wird erreicht, indem bei jedem Messzyklus zusaetzlich und unabhaengig die Schichtdicke bestimmt und die zu dieser Schichtdicke gehoerige aktuelle Eichkurve aus der vorher ermittelten Eichkurvenschar ausgewaehlt und zur Auswertung herangezogen wird.The invention relates to a radiometric method and devices for coating thickness-independent content determination on Schuettguetern on Transportbaendern, in particular for determining the ash content of lignite, using the Vorwaertsstreuung of quantum radiation with a large measuring range. It solves the task to eliminate the influence of thickness variations on the calibration curves. This is achieved by additionally and independently determining the layer thickness during each measuring cycle and selecting the current calibration curve belonging to this layer thickness from the previously determined calibration curve family and using it for the evaluation.

Description

_ A __ A _

Erfinder: Dr. se. Thümmel, Hans-Wolf Inventor: Dr. se. Thümmel, Hans Wolf

Verfahren und Vorrichtung zur schichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern Method and device for coating thickness-independent content determination of bulk solids

Anwendungsgebiet der Erfindung Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein radibmetrisches Verfahren und Vorrichtungen zur schichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern auf Transportbändern, insbesondere zur schichtdiekenunabhängigen Aschegehaltsbestimmung von Braunkohlen, unter Anwendung der Vorwärtsstreuung von Quantenstrahlung mit großem Gehaltsmeßbereich. .The invention relates to a radar-metric method and apparatus for layer thickness-independent content determination on bulk materials on conveyor belts, in particular for layer density-independent ash content determination of lignite, using the forward scattering of quantum radiation with a large content measuring range. ,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known technical solutions

Unter den für. Gehaltsbestimmungen an Schüttgütern auf Transportbändern geeigneten radiometrischen Verfahren-unter Anwendung von Quantenstrahlung ist in neuerer Zeit das Verfahren der Vorwärt.sst reuung ausgearbeitet worden« Dabei wird zwischen den Detektor und die Strahlenquelle eine Blende gebracht, die den direkten Eintritt des Strahlenbündels in den Detektor praktisch vollständig verhindert. In den Detektor können nur die Gairanaquänten einfallen, die im Volumen des Meßgutes so f gestreut werden, daß sie die Blende "umgehen". Durch Einstellung einer geeigneten Meßgeometrie kann eine weitgehende Unabhängigkeit der Zählrate von der Schichtdicke des Meßgutes erzielt werden (A. M. Onischenko u. a., Koks i chimia 1980, Heft 4, S. 7/10; A* M..Onischenko uo a., Patent UdSSR Mr.. 507 773 (1976);. A. M. Onischenko und. P. I* Grabov, Koks iAmong the for. Determination of the content of bulk materials on conveyor belts using suitable radiometric methods-the use of quantum radiation has recently developed the method of forward control. In this process, a diaphragm is brought in between the detector and the radiation source, which virtually completely eliminates the direct entry of the radiation beam into the detector prevented. In the detector, only the Gairanaquänten come in, the scattered in the volume of the sample so f that they "circumvent" the aperture. By setting a suitable measuring geometry, a largely independent count rate of the layer thickness of the material to be measured can be achieved (AM Onischenko et al, Koks i chimia 1980, Issue 4, pp. 7/10, A * M..Onischenko u o a., Patent USSR Mr .. 507 773 (1976); AM Onischenko and P. I * Grabov, Koks i

~2- ^a υ ^ j u ~ 2- ^ a ^ ju L ·

chimia'i979j Heft ΊΟ, S. 7/15)· Bei einer Schichtdicke von 200 ram kann "beispielsweise eine Schwankung der Dicke um-+ 30 mm: zugelassen werden, ohne daß die Zählratenschwankungen i % übersteigen. Bei einer einfachen Transmissions-Meßstrecke würden dabei. Zählratenänderungen um. einen Faktor von .2 bis 3 auftreten»chimia'i979j stapling ΊΟ, S. 7/15) · At a layer thickness of 200 ram may environmentally + 30 mm ", for example, a variation in thickness: be permitted without the Zählratenschwankungen% i exceed In a simple transmission test section would. count rate changes by a factor of .2 to 3 occur »

Das Verfahren der Vorwärtsstreuung eliminiert den Einfluß der Schichtdicke auf die Zählrate I, hat aber trotzdem eine schichtdickenabhängige Empfindlichkeit, da die Steigung der Eichkurve als Funktion des Gehaltes c des zu bestimmenden Stoffes in der Matrix, d. h. S = dl/dc, dickenabhängig bleibte Das äußert sich darin, daß nur für eine ganz bestimmte mittlere Konzentration c eine minimale Dickenabhängigkeit der Zählraten durch Wahl einer geeigneten Streugeometrie einstellbar isto Für kleinere (c_) oder größere (c+) Konzentrationen tritt.eine steigende oder fallende Abhängigkeit der Zählrate von der Schichtdicke auf. Das wird durch die Figur 1 illustriert« .The method of forward scattering eliminates the influence of the layer thickness on the count rate I, but nevertheless has a layer thickness-dependent sensitivity, since the slope of the calibration curve as a function of the content c of the substance to be determined in the matrix, ie S = dl / dc, the thickness-dependent remained expressed Das The fact that only for a very specific mean concentration c is a minimum thickness dependence of the count rates adjustable by choosing a suitable scattering geometry. For smaller (c_) or larger (c + ) concentrations occurs .An increasing or decreasing dependence of the count rate on the layer thickness. This is illustrated by FIG.

Die Konsequenz davon ist, daß im Dickenbereich von x__ bis X+, in dem für den Gehalt ο die Dickenunabhängigkeit der Zählrate eingestellt werden kann, für jede aktuelle Schichtdicke *x eine Eichkurve mit anderer Steigung gilt·The consequence of this is that in the thickness range from x to X + , in which for the content ο the thickness independence of the count rate can be set, for each current layer thickness * x a calibration curve with a different gradient applies ·

Die für die Mitte (x) sowie für die beiden Grenzen (x__ und χ ) eines Dickenbereiches, für den die Zählratenunabhängigkeit von der Schichtdicke für die Konzentration c eingestellt wurde, gemessenen Eichkurven schneiden sich für alle Dicken X^ = const in einem Punkte (siehe Figur 2). Der für c auftretende Meßfehler ist durch die Zählstatistik, durch Eichanalysen uswo gegeben, aber nicht durch Dickenschwankungen vergrößert. Für andere Konzentrationen.(c 4 c) tritt jedoch ein zusätzlicher systematischer Fehler auf., der proportional der Differenz zwischen der gemessenen Konzentration c und der mittleren Konzentration c ist. Dieser Fehler kann auf zwei Weisen entstehen*The calibration curves measured for the center (x) as well as for the two limits (x__ and χ) of a thickness range for which the count rate independence of the layer thickness for the concentration c has been set intersect for all thicknesses X ^ = const in one point (see Figure 2). The measurement error occurring for c is given by the counting statistics, by calibration analyzes, etc., but not increased by thickness variations. For other concentrations (c 4 c), however, an additional systematic error occurs which is proportional to the difference between the measured concentration c and the mean concentration c. This error can arise in two ways *

-3- COUOOV C -3- COUOOV C

1. Wenn unter Nichtbeachtung dieses Einflusses bei der Eichung der Meßstrecke "bei unterschiedlichen Dicken χ im Bereich x__ < .x <C x gemessen wird. Pur eine konstante Konzentration c^ 4 c wird dann eine Zählrate zwischen I (c^, x_) und I. (c. 9 χ ) gemessen. Bei unterschiedlichen Konzentrationen c wird also der gesamte Bereich zv-zischen den "beiden für x_ und χ geltenden'Eichkurven mit Eichwerten telegt«1. If non-observance of this influence is measured in the calibration of the test section "at different thicknesses χ in the range x__ <.x <C x, then a constant concentration c ^ 4 c becomes a count rate between I (c ^, x_) and I. (c . 9 χ) At different concentrations c, the entire range zv-zischen is then "calibrated" to the two "calibration curves" valid for x_ and χ.

2« Die Eichung erfolgt "bei konstanter Dicke, z, B. "bei xe . Es wird eine einzige Eichkurve erhalten. Diese gilt a"ber nicht für die Auswertung von Messungen bei anderen Dicken: vielmehr entstehen Mißweisungen. Bei einer Dicke x, wird &. B0 statt der tatsächlichen Konzentration, die für χ gemessen würde, die Konzentration "bei der Dicke x> aus der Eichkurve abgelesen» Die Mißweisungen,, die bei zulässigen Dickenschwankungen zwischen "x und x, auftreten, können etwa 40 %> der Abweichung des Gehaltswertes vom mittleren Gehalt, für den die Dickenunabhängigkeit eingestellt wird, betragen« . ; 2 "The calibration is done" at constant thickness, z, B. "at x e . A single calibration curve is obtained. This applies a "famous not for the evaluation of measurements at different thicknesses.. Rather arise misdirections With a thickness x, B 0 instead of the actual concentration that would be measured for χ, the concentration" in the thickness x> from the calibration curve read "the misdirections ,, that occur in permissible thickness variations between" x and x, may be about 40%> of the deviation of the content value from the median salary for which the thickness independence is set be ".

Ziel der Erfindung Aim of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, die obengenannten Störein*-· flüsse zu beseitigen.»It is the object of the invention to eliminate the aforementioned disturbances. »

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht-darin, ein radiometrisches Verfahren und Vorrichtungen zur schichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimimmg an Schüttgütern auf Transportbändern zu entwickeln, mit denen der Einfluß von Dickenschwankungen auf ' die Eichkurven beseitigt werden kann«The object of the invention is to develop a radiometric method and apparatus for coating thickness-independent content determination on bulk materials on conveyor belts with which the influence of thickness variations on the calibration curves can be eliminated.

Das erfindungsgemäße radiometrische Verfahren zur schichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern auf Transportbändern -.unter Anwendung der Vorwärtsstreuung vonThe inventive radiometric method for coating thickness-independent content determination on bulk materials on conveyor belts -.unter applying the forward scatter of

Quantenstrahlung ist dadurch charakterisiert, daß "bei jedem Meßzyklus zusätzlich die Schichtdicke "bestimmt und die zu dieser Schichtdicke gehörige aktuelle Eichkurve aus der vorher ermittelten Eichkurvenschar ausgewählt und zur Auswertung her-' angezogen wird« · .Quantum radiation is characterized by the fact that "in each measurement cycle additionally determines the layer thickness" and the current calibration curve associated with this layer thickness is selected from the previously determined calibration curve family and used for evaluation ".

Die Eichkurvenschar hat im einfachsten (linearen) Pall die FormThe set of calibration curves has the form in the simplest (linear) Pall

I (c, x) - α (χ) · (ο - c) + I (c) mitI (c, x) - α (χ) · (ο - c) + I (c) with

Die aktuelle Schichtdicke 3c wird in der Steigung et (x) = I (χ» Q-) ~ I Cx9 o)The current layer thickness 3c is in the slope et (x) = I (χ »Q-) ~ I Cx 9 o)

der zugehörigen Eichkurve "berücksichtigt*the associated calibration curve "*

Das erfindungsgemäße Yerfahren "besteht somit aus der Kombination der Messung einer Vorwärtsstreuung von Quantenstrahlung mit einer Dickenmessung, z. B«, durch Transmission von Gammastrahlung, sowie der dazugehörigen Ausvrertung, die darin "besteht, die die Schichtdicke "beschreibende Anzeigegröße (Zählrate) unter Benutzung der zugehörigen Eichkurve mit der Anzeigegröße (Zählrate) der Vorwärtsstreuung zu verknüpfen, so daß ein korrigierter Meßwert erhalten wird.The method of the invention thus consists of the combination of the measurement of forward scattering of quantum radiation with a thickness measurement, for example by transmission of gamma radiation, as well as the associated transmission, which consists therein of the display thickness (counting rate) describing the layer thickness the associated calibration curve with the display size (count rate) of the forward scattering, so that a corrected measured value is obtained.

Die "bei Schüttgütern außer- den Dickenschwankungen außerdem noch auftretenden DichteSchwankungen sind im allgemeinen so gering (+ 5 $), äa,ß ungeachtet dieser Dichtesohwankungen Dickenmessungen mit ausreichender Genauigkeit erfolgen können«In addition, the variations in density which still occur in the case of bulk goods apart from fluctuations in thickness are generally so low (+ 5 $), aa, ß regardless of these density fluctuations, thickness measurements can be carried out with sufficient accuracy. "

Die Vorrichtungen, zur sohichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern auf Transportbändern "bestehen aus der Kombination einer Vorwärtsstreu-Meßstrecke mit einem Meßfühler für die Schichtdicke und einer elektronischen Auswerteeinrichtung, zi B* einem Mikroprozessor..Als Meßfühler für dieThe devices for the so-thickness-independent content determination of bulk materials on conveyor belts "consist of the combination of a forward scattering test section with a probe for the layer thickness and an electronic evaluation, zi B * a microprocessor..Alsfühler for the

- 5 - £'ö U Zf O U *.- 5 - £ 'ö U Zf O U *.

Schichtdicke eignen sich Verschiedene Meßeinrichtungen. Eine erste Möglichkeit stellt z. B. ein Sohleifkontaktgeber dar, der mit der Meßgutoberfläche in Berührung steht. Dabei wird über ein Potentiometer .ein zur Dicke des Meßgutes proportionales Signal abgegriffen» Eine zweite Variante für die Dikkenmessung besteht in der Anwendung einer an sich bekannten Gamma-Transraissions-Meßstrecke· Eine dritte Möglichkeit beruht auf dem Rückstreuverfahren unter Ausnutzung der Abhängigkeit des Meßsignals vom Abstand zwischen Meßgutoberfläche und Sonde, z· B. unter Ausnutzung von Quantenstrahlung, Betastrahlung oder auch UltraschalleLayer thickness are Various measuring devices. A first option is z. B. is a Sohleifkontaktgeber, which is in contact with the Meßgutoberfläche. A signal proportional to the thickness of the measured material is picked up by a potentiometer. A second variant for the thickness measurement consists in the use of a known gamma transmission measuring path. A third possibility is based on the backscatter method utilizing the dependence of the measuring signal on the distance between Meßgutoberfläche and probe, z. B. Using quantum radiation, beta radiation or ultrasound

Die Vorwärtsstreu-Meßstrecke liefert den nichtkorrigierten Gehalt der durchstrahlten Schicht, die zusätzliche Meßstrecke die aktuelle Schichtdicke· Beide Meßgrößen werden in der elektronischen Auswerteeinrichtung, die die vorher experimentell ermittelte Eichkurvenschar in geeigneter Weise, s„ B, in Form einer mathematischen Gleichung, enthält, verknüpft, so daß ein korrigierter Wert für den Gehalt angezeigt wird0 The forward scattering measurement path supplies the uncorrected content of the irradiated layer, the additional measurement path the actual layer thickness. Both measured variables are linked in the electronic evaluation device, which contains the previously experimentally determined set of calibration curves in a suitable manner, s "B, in the form of a mathematical equation so that a corrected value for the salary is displayed 0

Die von den Korrekturmeßstrecken abgegebenen Signale sind im allgemeinen keine lineare Punktion der Schichtdicke x«. Der exakte funktioneile'Zusammenhang ergibt sich aus Eichmessungen· Die Linearisierung des Meßsignals bezüglich der Schichtdicke kann durch Widerstandsnetzwerke oder einfacher mit Hilfe der elektronischen Auswerteeinrichtung, also z· B* des Mikrorechners, selbst vorgenommen werden. Die Erfassung und Verknüpfung der beiden Signale muß in so kurzen Zeitabständen erfolgen, daß sich während der Zeit zwischen den Messungen die Schichtdicke jeweils nur so wenig ändert, daß ein vorgegebener Fehler (Mißweisung) nicht überschritten wird, The signals emitted by the correction measuring sections are generally not a linear puncture of the layer thickness x. The exact functional parts are the result of calibration measurements. The linearization of the measurement signal with respect to the layer thickness can be carried out by resistance networks or, more simply, by means of the electronic evaluation device, ie, for the microcomputer itself. The detection and connection of the two signals must take place in such short time intervals that during the time between the measurements, the layer thickness only changes so little that a predetermined error (miss) is not exceeded,

Ausführungsbeispiel .. . . Implementation example ... ,

Figur 3 zeigt die Kombination einer Vorwärtsstreu-Meßstrecke mit einem Schleifkontaktgeber·FIG. 3 shows the combination of a forward scatter measuring path with a sliding contact transmitter.

Die Vorwärtsstreu—'Meßstrecke besteht aus einer Strahlungs—The forward scattering measuring line consists of a radiation

quelle 1 (Amerizium~241 ) in einem Arbeitsbehälter 2 mit einem einstellbaren Öffnungswinkel 3 für die Quantenstrahlung, aus dem Detektor 7 für die Quantenstrahlung, vor dem sich eine Meßblende 6 "befindet, und aus der für den Detektor erforder~ liehen Elektronik 8. Zur Korrekturraeßstrecke gehören.ein Schleifkontaktgeber 9, e.in Potentiometer 10 und eine Versorgungseinheit 11. Zur Gesamtvorrichtung gehören außerdem ein Mikrorechner 12 und ein Anzeigegerät 13.source 1 (America ~ 241) in a working container 2 with an adjustable opening angle 3 for the quantum radiation, from the detector 7 for the quantum radiation, in front of which an orifice 6 "is located, and from the electronics required for the detector 8 Korrekturraeßstrecke include a sliding contactor 9, e.in potentiometer 10 and a supply unit 11. The overall device also includes a microcomputer 12 and a display device 13th

Die "beschriebene Vorrichtung wird an einem Transportband 4, auf dem sich Braunkohle 5 als Schüttgut befindet, zur Aschegehaltsbestimmung der Braunkohle eingesetzt» Die von der Strahlenquelle 1 ausgehende Quantenstrahlung (Energie 60 keV) durchdringt das Transportband 4 sowie die Kohleschicht 5 und trifft nach Ausblendung durch die Blende 6 auf den Detektor 7, der die Quantenstrahlung in Verbindung mit der ElektronikThe "described device is on a conveyor belt 4, on which lignite 5 is as bulk material, used to determine the ash content of brown coal." The emanating from the radiation source 1 quantum radiation (energy 60 keV) penetrates the conveyor belt 4 and the carbon layer 5 and applies after suppression by the aperture 6 on the detector 7, the quantum radiation in conjunction with the electronics

8 in ein Signal umwandelt, das den Aschegehalt der durchstrahlten Kohleschicht kennzeichnet. Der Schleifkontaktgeber8 converts into a signal that characterizes the ash content of the irradiated carbon layer. The sliding contactor

9 ist auf geeignete Weise mit dem Potentiometer 10 verbunden, so daß vom Potentiometer 10 ein der Schichtdicke entsprechendes analoges Signal,.ze B, ein Bruchteil der Versorgungsspannung aus der Versorgungseinheit 11, als Ausgangssignal zur Verfugung steht» Dieses Signal wird dem Mikrorechner 12 zuge~ führt, dort bezüglich der Dickenabhängigkeit linearisiert und mit dem Meßsignal für die Asche der Vorwärtsstreu-Meßstrecke verknüpft, so daß am Anzeigegerät 13 ein auf Dickenschwankun~ gen korrigierter Meßwert zur Verfügung steht·9 is connected to the potentiometer 10 in a suitable manner, so that the potentiometer 10 is an analog signal corresponding to the layer thickness, .z e B, a fraction of the supply voltage from the supply unit 11, as an output signal available »This signal is the microcomputer 12 supplied ~, where it is linearized with respect to the thickness dependence and linked to the measurement signal for the ash of the forward scattering measurement path, so that a measured value corrected for thickness fluctuations is available at the display device 13.

Claims (2)

Erfindungsanspruoh He findsungsanu 1. Radiorcetrisches Verfahren zur schichtdickenunabhängigen Gehalt sbeStimmung, an Schüttgütern auf Transportbändern unter
Anwendung der Vorwärtsstretfung von Quantenstrahlung, dadurc' gekennzeichnet, daß "bei jedem Meßzyklus unabhängig von der
Vorwärtsstreuung zusätzlich die Schichtdicke "bestimmt und d: zu dieser Schichtdicke gehörige aktuelle Eichkurve aus der
vorher ermittelten Eichkurvenschar ausgewählt und zur Auswe: tung herangezogen wird.
1. Radiorcetric method for layer thickness-independent content determination, on bulk materials on conveyor belts under
Application of the forward leakage of quantum radiation, characterized in that "at each measurement cycle, independent of the
Forward scattering additionally determines the layer thickness "and d: the actual calibration curve belonging to this layer thickness
previously determined set of calibration curves was selected and used for the purpose of evalution.
2β Vorrichtung zur schichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern auf Transportbändern, dadurch gekennzeichne· daß eine Vorwärtsstreu-Meßstrecke fair Quantenstrahlung mit
einem Meßfühler für die Schichtdicke und mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung, die die experimentell ermittel· Eichkurvenschar in geeigneter Weise enthält, kombiniert ist
2β Apparatus for coating thickness-independent content determination on bulk goods on conveyor belts, characterized in that · a forward scattering measuring path has a fair quantum radiation
a sensor for the layer thickness and with an electronic evaluation device, which contains the experimentally determined calibration set in a suitable manner combined
3» Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Meßfühler für die Schichtdicke ein Sohleifkontaktgeber in
Verbindung mit einem Potentiometer eingesetzt ist.
3 »Device according to point 2, characterized in that as
Probe for the layer thickness of a sole plate contactor in
Connection is used with a potentiometer.
4. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Meßfühler für die Schichtdicke eine Gamma-Transmissions-Meßstrecke dient.
4. Device according to item 2, characterized in that as
Sensor for the layer thickness serves a gamma transmission measuring path.
5·. Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Meßfühler für die Schichtdicke eine Rückstreu-Meßstrecke
eingesetzt ist·
· 5. Device according to point 2, characterized in that as
Probe for the layer thickness of a backscatter test section
is used ·
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
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