DE1423195C - Anordnung zum Messen einer physikali" sehen Eigenschaft. Ana»: Siemens AG, Berlin und München, 8000 München - Google Patents

Description

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Zum Messen physikalischer Eigenschaften von Meß- Messen meßaktiver Eigenschaften wird der physikaJi-

objekten werden in der Praxis verschiedene Anordnun- sehe Zustand des Meßobjektes im wesentlichen nicht

gen verwendet. Bei vielen dieser Anordnungen findet verändert. Es kann daher auch bei der Messung keine

im Augenblick der Messung ein Energieaustausch zwi- Veränderung am Meßobjekt auftreten. Eine Zerstö-

schen dem Meßobjekt und dem Meßgerät statt. Solche 5 rung des ursprünglichen Zustandes des Meßobjektes

Meßanordnungen werden im folgenden ausschließlich oder gar des Meßobjektes selber kann daher schon

betrachtet. Ein Teil dieser physikalischen Eigenschaf- wegen des Prinzips, auf dem diese Messungen beruhen,

ten ist so geartet, daß wegen des Vorhandenseins dieser im allgemeinen nicht eintreten. Beim Messen von meß-

Eigenschaften das Meßobjekt als Energiequelle Ener- passiven Eigenschaften wird jedoch dem Meßobjekt

gie an das Meßgerät liefern kann. Diese Energie wird to Energie zugeführt. Diese Energie muß sich beim Meß-

dann zur Beeinflussung des Meßgerätes benutzt. Auf objekt in irgendeiner Weise auswirken. Sie kann dabei

Grund dieser Beeinflussung kommt dann die Anzeige die ursprüngliche Größe der zu messenden Eigenschaft

des betreffenden Meßwertes durch das Meßgerät zu- verändern, diese Veränderung kann dabei auch irre-

stande. Eine derartige Eigenschaft ist z. B. die elektri- versibel sein, oder es kann auch sogar eine Zerstörung

sehe Spannung oder z. B. die Temperatur, die an dem 15 des Meßobjektes selber dabei herbeigeführt werden.

Meßobjekt vorhanden ist. So liefert z. B. vermöge sei- Diese Gefahren für das Meßobjekt sind aber im allge-

ner elektrischen Spannung das Meßobjekt elektrische meinen strikt zu vermeiden.

Leistung an das Voltmeter, dessen Anzeige dieser In der neueren Technik beginnen sich Anordnungen

Spannung entspricht. Sollte im Voltmeter eine zu- für sogenanntes digitales Messen einzuführen. Hierbei

sätzliche Verstärkung vorgesehen sein, die mit einem »o erhält man den betreffenden Meßwert nicht durch eine

gewissen Energieumsatz verknüpft ist, so ist dies offen- Anzeige über eine sich kontinuierlich erstreckende,

sichtlich eine zusätzliche Maßnahme, die mit dem hier wenn auch abschnittsweise eingeteilte Skala, sondern

betrachteten Prinzip der Messung nichts zu tun hat. direkt als ziffernmäßige Angabe. Bei einer derartigen

Bei einer Temperaturmessung wird z. B. auf Grund Anordnung entfallen die Probleme der Ablesegenauig-

der Temperaturdifferenz zwischen Meßobjekt und »5 keit, da durch die ziffernmäßige Angabe der betreffende

Meßgerät Energie dem Thermometer zugeführt, wo- Meßwert in einem bestimmten Zahlensystem direkt an-

durch dessen Anzeige hervorgerufen wird. gegeben wird.

Physikalische Eigenschaften von Meßobjekten,, die Die Erfindung betrifft also eine Anordnung zum

unmittelbar einen Energiefluß vom Meßobjekt zum Messen einer physikalischen Eigenschaft eines Meß-

Meßgerät verursachen können, sollen hier als meß- 30 Objektes, die nicht unmittelbar mit einer Energieabgabe

aktive Eigenschaften bezeichnet werden. Offensicht- verbunden ist (z. B. elektrischer Widerstand), jedoch

lieh gibt es nun auch physikalische Eigenschaften von bei Zufuhr einer bestimmten Energie (z. B. durch

Meßobjekten, durch die kein derartiger Energiefluß Stromzufuhr) eine meßbare Reaktion (z. B. Spannungs-

ausgelöst werden kann. Dies sind z. B. der elektrische abfall) zeitigt, die von der Art und Stärke der zu-

Widerstand oder z. B. die Zugfestigkeit eines Meßob- 35 geführten Energie und von der zu messenden Eigen-

jektes. Derartige Eigenschaften mögen hier als meß- schaft abhängt und die den zeitlichen Schwankungen

passive Eigenschaften bezeichnet werden. Die Quelle der Energiezufuhr unmittelbar folgt,

für den Energiefluß, der mit der Messung derartiger Diese Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß

meßpassiven Eigenschaften verknüpft sein muß, kann die Energiezufuhr durch einen Impulsgenerator in hier nicht das Meßobjekt sein. Man kann jedoch auch 40 Form von Impulsen erfolgt, die nach einem vorgege-

in diesem Fall Messungen vornehmen, und zwar indem benen Gesetz zunehmend größer werden, da die

man das Meßgerät selber auch als Quelle für den Impulszufuhr gesperrt wird, sobald der Wert der meß-

Energiefluß wirken läßt. Es findet hier also primär ein baren Reaktion einen voreingestellten Schwellwert er-

Energiefluß vom Meßgerät zum Meßobjekt statt. reicht hat, und daß der die Sperrung auslösende Impuls

Wenn z. B. der elektrische Widerstand eines Meß- 45 durch Zählung festgestellt wird.

Objektes zu messen ist, so kann man durch das Meß- Wenn der Schwellwert hinreichend niedrig vorgerät während des Meßvorganges zugleich einen elek- eingestellt wird, wird vermieden, daß eine störende trischen Strom dur<~h das Meßobjekt schicken, und es Veränderung der zu messenden Eigenschaft eintritt, kann dann festgestellt werden, wie groß die infolge- Außerdem erhält man durch Ausnutzung dieses dessen als Reaktion am Meßobjekt auftretende elek- 50 Schwellwertes bei der Feststellung des erwähnten austrische Spannung ist. Diese Spannung ist dann ein Maß lösenden Impulses durch Zählung eine Angabe des für den zu ermittelnden elektrischen Widerstand. Es Meßwertes für die zu messende Eigenschaft in digitaler wird hier also dem Meßobjekt Energie zugeführt, um Weise, ohne daß dafür eine besondere Umformung des eine bestimmte meßpassive Eigenschaft zu messen. Meßwertes erforderlich ist, wie sie beispielsweise eine Infolge dieser Energiezufuhr tritt eine Reaktion in 55 zusätzliche Umsetzung einer kontinuierlichen Anzeige Form des Auftretens einer meßaktiven Eigenschaft, in eine digitale Anzeige sein würde,
nämlich der elektrischen Spannung am Meßobjekt auf, Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Anwelche das Meßgerät entsprechend der Größe der zu Ordnung werden im folgenden an Hand mehrerer Figumessenden Eigenschaft beeinflussen kann. In ähnlicher ren erläutert.

Weise kann man z. B. auch bei der Ermittlung der 60 F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild für eine derartige

Zugfestigkeit vorgehen. In diesem Fall wäre das Meß- Anordnung;

objekt durch Energiezufuhr einer mechanischen Zug- F i g. 2 zeigt eine Anordnung für Widerstandskraft zu unterwerfen, worauf bei ihm eine Reaktion in messungen;

Form einer Dehnung auftritt, welche das Meßgerät F i g. 3 und 4 zeigen Verteilungskurven für die erbeeinflußt und dort die Anzeige hervorrufen kann. 65 haltenen Meßwerte bei Messung einer großen Anzahl

Beim Messen von meßpassiven Eigenschaften treten von gleichartigen Meßobjekten;

nun gewisse Schwierigkeiten auf, die beim Messen von F i g. 5 zeigt die schaltungstechnische Ausführung

meßaktiven Eigenschaften nicht vorhanden sind. Beim eines Teiles der Anordnung gemäß F i g. 2.

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Zunächst wird die erfindungsgemäße Anordnung eine Maßzahl für die betreffende Eigenschaft. Die an Hand des Blockschaltbildes gemäß F i g. 1 im Energieimpulse können aber auch anders gestuft sein, einzelnen erläutert. In dieser Figur ist eine Anordnung z. B. exponentiell. In diesem Fall gibt die Anzahl der mit dem Meßobjekt MO, dem Meßgenerator MG nötigen Energieimpulse einen Logarithmus der Maß- und dem Meßfühler MF gezeigt. Außerdem ist noch S zahl für die betreffende Eigenschaft an. der Digitalanzeiger DA vorhanden. Es ist hier Zur Anzeige der Maßzahl ist in dem Blockschaltbild eine meßpassive physikalische Eigenschaft des Meß- gemäß F i g. 1 der Digitalanzeiger DA vorgesehen; er Objektes zu messen. Das Meßobjekt kann daher von besteht z. B. aus einer Zähleinrichtung, die jeweils mit sich aus an den Meßfühler MF keine Energie zu dessen den vom Meßgenerator gelieferten Impulsen wciter-Beeinflussung abgeben. Der Meßfühler kann daher io geschaltet wird und vom Meßfühler nach dessen Anzunächst nicht reagieren. Zur Messung führt nun der sprechen nach einer gewissen vorgesehenen Ablesezeit Meßgenerator MG als Impulsgenerator dem Meß- zurückgestellt wird. Der Digitalanzeiger kann auch objekt nacheinander abgestufte Energieimpulse zu, die ganz anders arbeiten. Ein Beispiel für einen Digitalnach einem vorgegebenen Gesetz von Impuls zu Im- anzeiger ist in der Schaltung gemäß F i g. 2 mit darpuls zunehmend größer werden. Die Energieform, in 15 gestellt und wird im Zusammenhang mit der Beschreider diese Energieimpulse dem Meßobjekt zugeführt bung dieser Schaltung im einzelnen erläutert, werden, ist nun so gewählt, daß infolge der Energie- Die Energieimpulse können nun, wie auch im Zuzuführung am Meßobjekt eine Reaktion und damit sammenhang mit den eingangs erwähnten Beispielen zusätzlich eine physikalische Eigenschaft auftritt, die von Messungen von meßpassiven Eigenschaften hervon der zu messenden meßpassiven Eigenschaft und ao vorgeht, nicht nur in verschiedener, und zwar jeweils von der Größe der Energieimpulse abhängig und außer- in geeigneter Energieform, also etwa als elektrische dem eine meßaktive Eigenschaft ist. Bei dem einen Energie, als mechanische Dehnungsenergie usw., gebereits erwähnten Beispiel wird dem Meßobjekt, bei liefert werden, sondern es ist auch notwendig, daß die dem der elektrische Widerstand zu messen ist, Lei- Art der Zuteilungsweise der Energie an das Meßobjekt stung mit Hilfe von Stromimpulsen zugeführt, so daß 35 in geeigneter Weise gewählt wird. Bei der Messung der infolgedessen am Meßobjekt eine elektrische Span- Zugfestigkeit mit der erfindungsgemäßen Anordnung nung auftritt. Diese Spannung ist dabei proportional sind die Energieimpulse in der Weise dem Meßobjekt dem Widerstandswert des Meßobjektes und der je- . zuzuführen, daß zunächst ein gewisser Energiebetrag weils vorhandenen Stromstärke. Bei dem anderen be- zugeführt wird, der in Form einer Dehnung des Meßreits erwähnten Beispiel, bei dem die Zugfestigkeit des 30 Objektes bis zum Ende des Energieimpulses gespeichert Meßobjektes festzustellen ist, wird dem Meßobjekt wird. Nach Entspannung des Meßobjektes wird der mechanische Energie zur Dehnung zugeführt. Diese nächste größcre_rEnergiebetrag zugeführt, so daß nun-Dehnung ist einerseits umgekehrt proportional der mehr eine größere Dehnung zustande kommt. In Zugfestigkeit und andererseits proportional·' dem je- dieser Weise ist fortzufahren, bis der Meßfühler anweils zugeführten Energiebetrag. Sie ist also sowohl 35 spricht. Anstatt jeweils den betreffenden Energiebetrag von der Zugfestigkeit als auch von dem zugeführten neu zu Hefern, kann auch der jeweils vorher gespeicherte Energiebetrag abhängig. Durch den Dehnungsvorgang Betrag im Meßobjekt erhalten bleiben, so daß beim wird dann Energie auf den Meßfühler übertragen, wo- nächsten Energieimpuls nur der noch notwendige durch dessen Beeinflussung zum Zwecke der Anzeige Differenzbetrag nachzuliefern ist. Bei der Messung des des Meßwertes bewirkt wird. 40 elektrischen Widerstandes mit der erfindungsgemäßen

Der bei der erfindungsgemäßen Anordnung zu vcr- Anordnung ist zunächst dem Meßobjekt ein Energiewendende Meßfühler kann sehr einfach aufgebaut impuls in der Weise zuzuführen, daß für eine gewisse sein. Es ist lediglich erforderlich, daß er auf die durch Zeitspanne, nämlich für die Impulsdauer, elektrische den Meßgenerator beim Meßobjekt hervorgerufene Leistung in bestimmter Höhe zugeführt wird, wodurch Reaktion, also die betreffende meßaktive Eigenschaft, 45 am Meßobjekt eine bestimmte elektrische Spannung als reagiert und gerade dann anspricht, wenn diese meß- meßaktive Eigenschaft auftritt. Danach ist elektrische aktive Eigenschaft bzw. die meßbare Reaktion einen Leistung in etwas größerer Höhe zuzuführen, und zwar voreingestellten Schwellwert erreicht hat. Infolge seines zweckmäßigerweise für die gleiche Zeitspanne. Dies Ansprechens beeinflußt danach der Meßfühler den ist zu wiederholen bis der Meßfühler infolge der am Meßgenerator und unterbindet, daß von dort weiterhin 50 Meßobjekt auftretenden elektrischen Spannung an-Energieimpulse dem Meßobjekt zugeführt werden/ spricht.

Der Schwellwert wird nun zweckmäßigerweise so ge- Die F i g. 2 zeigt den Aufbau einer Schaltungsanordwählt, daß die Energieimpulse, welche sie hervorrufen, nung, mit der eine meßpassive elektrische Eigenschaft, beim Meßobjekt die zu messende Eigenschaft noch nämlich der ohmsche Widerstand eines Meßobjektes, nicht in störender Weise verändert und daß das Meß- 53 gemessen werden kann. Das Meßobjekt wird hier objekt nach Beendigung der Messung seinen Ursprung- durch den Widerstand MO dargestellt. Zur Messung liehen Zustand wieder einnehmen kann. Hierdurch seines Widerstandswertes wird dem Meßobjekt Enerwird vermieden, daß noch größere Energieimpulse dem gie mit Hilfe von Stromimpulsen zugeführt. Die Meßobjekt zugeführt werden. Auf diese Weise wird Stromimpulse werden von einem Meßgenerator gezugleichauf jeden Fall vermieden, daß eine unzulässige *o liefert, der aus dem Impulsgenerator PG, den VerBeanspruchung des Meßobjektes auftreten kann. zögerungsgliedern t\ ... tn, den Verstärkern Vl ... Als Maß für die Größe der zu messenden Eigen- Vn und dem gegebenenfalls verwendeten Mischgatter M schaft kann nun zugleich die Anzahl der bei der Mes- besteht. Um im Ablauf einer Messung die Zuführung sung zugeführten Energieimpulse verwendet werden, von Stromimpulsen an das Meßobjekt unterbinden zu bis zu der gegangen werden mußte, um den Meßfühler Sj können, sind noch Sperrgatter vorgesehen. In diesem zum Ansprechen zu bringen. Wenn die Energieimpulse Schaltungsbeispiel ist jedem einzelnen Verstärker ein linear gestuft sind, so erhält man in der Anzahl der je- Sperrgatter vorgeschaltet. Es sind dies die Sperrgatter weils notwendigen Energieimpulse auch unmittelbar Sl ... Sn. An den Impulsgenerator PG sind in

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Reihenschaltung die Verzögerungsglieder/1 .. .man- einen weiteren Impuls abgibt, die Meßkippstufe A geschlossen. An die Ausgange der Verzögerungsglieder wieder in die Ruhelage gebracht wird. Zu diesem /1 ...in sind einzeln die Signaleingänge der Sperr- Zweck ist das zusätzliche Verzögerungsglied t (n-fl) gatter 51 ... Sn und an die Ausgänge dieser Sperr- vorgesehen. Es ist an das Verzögerungsglied tn angatter sind jeweils einzeln die Verstärker Vl ... Vn s geschlossen und liefert den Rückstellimpuls für die angeschlossen. Die Verstärker Vl ... Vn arbeiten Meßkippstufe A. Deren Rückstellung findet daher erst . über das Mischgatter M auf das Meßobjekt MO. Das . nach diner weiteren Verzögerungszeit statt, die so groß Mischgatter ist deshalb vorgesehen, um, falls not- gewählt ist, daß danach kein Steuerimpuls mehr für die wendig, Rückwirkungen der einzelnen Verstärker auf- Verstärker zu erwarten ist. Es wird dadurch auch vereinander zu vermeiden. Die Sperreingänge der Sperr- io mieden, daß in unzulässiger Weise Stromimpulse an gatter Sl ... Sn sind parallel geschaltet und werden das Meßobjekt abgegeben werden. vom Meßfühler her gesteuert. Der Digitalanzeiger DA besteht bei diesem Schal-Wenn der ImpulsgeneratorPG einen Steuerimpuls tungsbeispiel aus den ZählschaltungenZl ... Zn, abgibt, so gelangt dieser jeweils nach einer gewissen denen die Zweierkoinzidenzgatter Kl ... ATn einzeln Verzögerungszeit wegen der dazwischenliegenden Ver- 15 vorgeschaltet sind. Die einen Eingänge der Zweierzogerungsglieder /1 ... tn zu den Sperrgattern Si... koinzidenzgatter Kl ... Kn sind in Parallelschaltung Sn und von dort zu den Verstärkern Vl ... Vn. Die an den Ausgang der Meßkippstufe A angeschlossen. Verzögerungszeiten der einzelnen Verzögerungsglieder Es ist nun jede Zählschaltung einem der η Verstärker sind hier zweckmäßigerweise gleich. Sie geben die Sl ... 5« bzw. dem jeweils bei einer Messung von Steuerimpulse mit unveränderter Länge nach der Ver- ao diesem Verstärker gelieferten Stromimpuls zugeordnet. zögerungszeit weiter. Die Steuerimpulslange und die Der Steuerimpuls, der jeweils für einen dieser Verstär-Verzögerung sind so aufeinander abgestimmt, daß die ker bestimmt ist, wird zugleich dem anderen Eingang Verstärker ■ in der Bezifferungsreihenfolge nachein- des zugehörigen Zweierkoinzidenzgatters zugeleitet. ander je einen Steuerimpuls zugeführt erhalten und in- Damit die an einem Zweierkoinzidenzgatter angeschlosfolgedessen einen Stromimpuls Ober das Misch- «3 sene Zählschaltung um eine Einheit weitergeschaltet gatter A/ an das Meßobjekt MO liefern. Es gelangen wird, müssen nun an den beiden Eingängen des Zweierdie Stromimpulse also nacheinander zum Meßobjekt. koinzidenzgatter zwei Impulse in Koinzidenz vor-Es kann übrigens das Verzögerungsglied /1 auch ein- handen sein. Mit dem Eintreffen von Steuerimpulsen gespart werden. Der Innenwiderstand der Verstärker bei den Verstärkern treffen nun jeweils nacheinander Vl ... Vn, wie er vom Meßobjekt her gesehen er- 30 bei den einen Eingängen der Zweierkoinzidenzgatter scheint, soll nun in jedem Fall sehr groß gegen den ebenfalls Impulse ein. Am jeweils zweiten Eingang Eigenwiderstand des Meßobjektes sein. Die Strom- liegt jedpch erst dann gleichzeitig ein Impuls, wenn die stärke eines vom Verstärker gelieferten Stromimpulses Meßkippstufe A angesprochen hat. Wenn die Meßist daher unabhängig vom Eigenwiderstand des Meß- kippstufe A beispielsweise beim zweiten Stromimpuls Objektes. Durch passende Einstellung des Verstärkungs- 35 anspricht, so erhält das Zweierkoinzidenzgatter K2 grades eines jeden Verstärkers kann man daher errei- in diesem Augenblick an beiden Eingängen einen Imchen, daß diese Verstärker jeweils einen Stromimpuls puls zugeführt, und die Zählschaltung Zl wird um mit bestimmter Stromstärke liefern, und diese Strom- eine Einheit weitergeschaltet. Die Zählschaltung Zl impulse lassen sich in ihrer Stärke in gewünschter konnte dagegen nicht weitergeschaltet werden. Die Weise abstufen. Damit sind zugleich die jeweils dem 40 anderen Zählschaltungen werden im Verlauf der be-Meßobjekt zugeführten elektrischen Leistungen in treffenden Messung bei diesem Digitalanzeiger ebenenUprechcnder Weise abgestuft. falls weitergeschaltet. Die in der Reihenfolge erste Infolge der zugeführten Stromimpulse tritt jeweils weitergeschaltete Zählschaltung gibt durch ihre Lage am Meßobjekt eine bestimmte Spannung auf. An das in der Reihenfolge der Zählschaltungen an, bei welchem Meßobjekt ist nun auch der Meßfühler angeschlossen, 45 Stromimpuls die Meßkippstufe A angesprochen hat der hier aus der Meßkippstufe A besteht Diese Meß- und wie groß demnach der Widerstandswert des Meßkippstufe hat die Eigenschaft, daß sie durch eine an Objektes MO ist.

ihrem Eingang auftretende Spannung von der Ruhe- Wiederholt man eine derartige Messung für daslage in die Arbeitstage gebracht wird, sofern diese selbe Meßobjekt in bestimmten Zeitabständen, so Spannung eine bestimmte Ansprechschwelle der Meß- so kann die Konstanz bzw. die Änderung der untersuchkippstufe überschreitet. Diese Ansprechschwelle ist ten Eigenschaft in Abhängigkeit von der Zeit ermittelt nun hier gleich der Grenzhöhe der am Meßobjekt auf- werden. Die Meßanlage gemäß F i g. 2 ist unter Vertretenden elektrischen Spannung. Wenn diese vor- Wendung eines Impulsgenerators PG aufgebaut. Daher geschriebene Grenzhöhe der Spannung sehr klein ist können für diesen Zweck periodische Messungen ohne oder wenn sie in Abhängigkeit vom Meßobjekt ver· 53 besonderen Aufwand durchgeführt werden. schieden zu wählen ist, so kann in diesem Fall ein zum Der hier vorgesehene Aufbau des Digitalanzeigers Ausgleich dafür vorgesehener Verstärker zwischen das ist ferner von besonderem Vorteil bei der Durchfüh-Meßobjekt MO und die Meßkippstufe A eingefügt rung von Messungen an einer großen Zahl von gleichwerden. Wenn nun die Meßkippstufe A in die Arbeits- artigen Meßobjekten nach statistischen Gesichtspunklage gebracht worden ist, so liefert sie von diesem Zeit- 60 ten. Um Messungen an mehreren Meßobjekten bepunkt ab an die Sperreingänge der Sperrgatter 51 ... quem durchführen zu können, ist zwischen den Meß-Sn eine Sperrspannung, mit deren Hilfe diese Sperr- generator und den Meßfühler einerseits und das Meßgatter in den Sperrzustand versetzt werden, wodurch objekt andererseits bei der Schaltung gemäß F i g. 2 die weitere Zuführung von Steuerimpulsen an die Ver- der Drehschalter W eingefügt. An die Kontaktanstirker Vl ... Vn und infolgedessen auch von Strom- 63 Schlüsse dieses Drehschalters können nun außer dem impulsen an das Meßobjekt MO unterbunden wird. dargestellten Meßobjekt MO noch weitere Meßob-Es ist noch dafür zu sorgen, daß vor dem Beginn einer jekte angeschlossen werden. Wenn in der Pause zwiweiteren Messung, also bevor der Impulsgenerator PG sehen zwei aufeinanderfolgenden Steuerimpulsen, die

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durch den Impulsgenerator PG abgegeben werden, die- gatter Kl ... Kn liefert. Bei einem der Zweierkoinziser Drehschalter jeweils zum nächsten Kontakt weiter- denzgatter, und zwar bei demjenigen, welches dem ausgeschaltet wird, so kann man mit dieser Einrichtung lösenden Stromimpuls zugeordnet ist, werden in diesem nacheinander die angeschlossenen Meßobjekte messen. Augenblick beide Eingänge mit einem Impuls beliefert, Werden nach einem Umlauf des Drehschalters die 5 so daß die zugehörige Zählschaltung um eine Einheit Meßobjekte nicht gegen andere ausgetauscht, so er- weitergeschaltet wird. Weitere Zählschaltungen werden folgt in gewissen Abständen eine wiederholte Messung aber diesmal im Verlauf derselben Messung nicht derselben Meßobjekte. Dies kann z. B. zur Unter- weitergeschaltet, da der von der monostabilen Kippsuchung der Beständigkeit von Meßobjekten von Be- stufe B gelieferte Impuls so kurz ist, daß er beendet ist, deutung sein. Ein Beispiel dafür ist die Untersuchung io bevor der nächste Steuerimpuls einsetzt. Wenn die von Kontakten. Hier ist der Übergangswiderstand der Zählschaltungen jeweils nach einer Messung nicht in Kontaktstelle zu messen. Zwischen den einzelnen Mes- die Nullstellung zurückgeschaltet werden, sondern im sungen können in der Meßpause die Kontakte betätigt Verlauf der Messungen immer wieder weitergeschaltet werden, so daß auch Abnutzungserscheinungen an werden, so wird durch die Zählschaltungen angezeigt, diesen Kontakten mit der hier angegebenen Meßein- 15 bei wieviel Messungen die zu ermittelnden Meßwerte richtung festgestellt und genau untersucht werden in den Bereich fallen, der zwischen dem Meßwert liegt, können. bei dem gegebenenfalls die in der Reihe vorhergehende

Bei der Meßanlage gemäß F i g. 2 wird ein einpoliger Zählschaltung weitergeschaltet wird und bei dem die Drehschalter W zur Umschaltung auf die verschiede- betreffende Zählschaltung selber weitergeschaltet wird, nen Meßobjekte verwendet. Die Widerstände des to Der Anteil dieser Messungen kann auch in Prozenten Drehschalterkontaktes und auch zum Teil der Zulei- umgerechnet und angegeben werden, tungen gehen bei dieser Schaltung in die Messung mit In der F i g. 3 ist ein Beispiel für eine derartige Häu-

ein. Sollte der Widerstand des Meßobjektes so klein figkeitsverteilung dargestellt. Längs der Ordinatenachse sein, daß im Vergleich dazu die erwähnten Widerstände erstreckt sich der Anteil der jeweils anfallenden Mesbereits eine merkliche Größe haben und deshalb stö- tj sungen. In gewissen Abständen längs der Abszissenren, so kann man dem abhelfen, indem man einen achse, wobei die Abstände der Stufung der Stromzweipoligen Drehschalter benutzt und dann dessen impulse und damit der Stufung der Meßwertbereiche zweite Schaltstrecke zur getrennten Anschaltung der entsprechen, sind diese Anteile aufgetragen. Durch ge· Meßkippstufe verwendet. Die Zuleitungen vom Meß- strichelte Linien parallel zur Abszissenachse ist jeweils objekt zur Meßkippstufe sind zweckmäßigerweise so f angegeben, zu welchem Meßwertbereich die einzelnen zu legen, daß lediglich das Meßobjekt selber zugleich aufgetragenen Anteile gehören. So stellt z. B. der Abim Stromkreis für die ihm zuzuführenden Strömimpulse szissenpunkt 2 die Einstellung der Zählschaltung Z2 und im Stromkreis für die Meßkippstufe liegt. In nach einer abgeschlossenen Meßserie dar. Der dazudiesem Fall sind außer dem Meßobjekt keine- anderen gehörige Meßwertbereich wird eingegrenzt dadurch, gemeinsamen Teile von Zuleitungen vorhanden, die in 85 daß bei seiner einen Grenze die Meßkippstufe A bei den beiden erwähnten Stromkreisen zugleich liegen. einem Stromimpuls anspricht, der vom Verstärker Vl Bei Anwendung dieser Schaltung lassen sich auch stammt, und bei seiner anderen Grenze bei einem Fernmessungen durchführen. Stromimpuls anspricht, der vom Verstärker Vl

Bei der Ermittlung der statistischen Verteilung der stammt. Werden, wie es hier beschrieben wurde, mit erhaltenen Meßwerte für gleichartige Meßobjekte 40 einer derartigen Meßanlage Widerstände durch Zuinteressiert meistens insbesondere die Häufigkeits- führung von Stromimpulsen und Feststellung der verteilung der Meßwerte über mehrere Meßbereiche. dabei auftretenden Spannung gemessen, so liegt bei Um diese Häufigkeitsverteilung zu ermitteln, muß fest- dem Abszissenpunkt 2 der niedrigste Widerstandswert gestellt werden, bei wieviel Messungen unter einer hin- und beim Abszissenpunkt 1 der höchste Widerstandsreichend großen Anzahl von Messungen jeweils die er- 45 wert dieses zugehörigen Bereiches. In entsprechender haltenen Meßwerte in die einzelnen festgelegten Meß- Weise sind die anderen Bereiche durch die betreffenden bereiche fallen. Um mit der Meßanlage gemäß F i g. 2 Widerstandswerte eingegrenzt.

eine derartige Häufigkeitsverteilung ermitteln zu kön- Wenn der Umschaltekontakt ν sich in Ruhelage be-

nen, ist dort zwischen dem Ausgang der Meßkipp- findet, so werden, wie bereits beschrieben wurde, jestufe A und den parallelgeschalteten Eingängen der 50 weils außer derjenigen Zählschaltung, die dem Ver-Zweierkoinzidenzgatter die monostabile Kippstufe B stärker zugeordnet ist, der gerade den Stromimpuls eingefügt, weiche bei Einstellung der Arbeitslage der liefert, auch die in der Reihenfolge folgenden Zähl-Meßkippstufe A ihrerseits in Arbeitslage gebracht wird schaltungen im Verlauf derselben Messung um eine und in Ruhelage zurückkehrt, bevor der nächste Einheit weitergeschaltet. Die Einstellungen der Zahl-Steuerimpuls bei einem der Verstärker auftritt. Mit 55 schaltungen sind daher nach Ablauf der Meßserie Hilfe des Umschalters ν können die parallelgeschalte- anders als vorstehend beschrieben. Man erhält dann ten Eingänge der Zweierkoinzidenzgatter Kl ... Kn eine Verteilung der Anteile, wie sie in F i g. 4 dargewahlweise an den Ausgang der Meßkippstufe A oder stellt ist. Es soll sich dabei um dieselbe Meßserie wie an den Ausgang der monostabilen Kippstufe B an- bei der in F i g. 3 dargestellten handeln. Wenn bei gelegt werden. Die Arbeitsweise des Digitalanzeigers 60 einer Messung bereits beim ersten Stromimpuls die ist bei Mitwirkung der monostabilen Kippstufe B Meßkippstufe A anspricht, so wird die Zählschaltung anders als vorher. Wenn der jeweils an das Meßobjekt Zl weitergeschaltet und im weiteren Verlauf derselben gelieferte Stromimpuls groß genug ist, so spricht infolge Messung auch die anderen Zählschaltungen Zl ... der am Meßobjekt auftretenden Spannung, wie bei den Zn. Wenn bei einer Messung erst beim zweiten Strombereits beschriebenen Messungen, die Meßkippstufe A 65 impuls die Meßkippstufe A anspricht, so wird die an und bringt die monostabile Kippstufe B vorüber- Zählschaltung Zl nicht weitergeschaltet, wohl aber gehend in Arbeitslage, welche einen Impuls zu den die Zählschaltung Zl sowie die Zählschaltungen parallelgeschalteten Eingängen der Zweierkoinzidenz- Z3 ... Zn. Im Verlauf der gesamten Meßserie wird

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daher in diesem Fall die Zählstufe Zl so oft weiter- täten sind gegebenenfalls zur Messung an Stelle von geschaltet wie bei dem vorher beschriebenen Meßver- Gleichstromimpulsen Wechselstromimpulse zu verfahren die Zählschaltung Zl und Zl zusammen. Der wenden. Das Meßverfahren bleibt dabei in seinenGrund-Anteil der von ihr gezählten Meßwerte ist daher ent- zügen dasselbe.

sprechend höher. In ähnlicher Weise ergibt sich für die S In der F i g. 5 wird ein Beispiel dafür gezeigt, wie die Zählschaltung Z3, daß sie so oft weitergeschaltet wird Verstärker Kl ... Vn schaltungstechnisch besonders wie vorher die Zählschaltungen Zl, Zl und Z3 zu- zweckmäßig in Anpassung an die hier vorliegenden sammen. Diese Verteilung der Meßwerte ist in der Verhältnisse aufzubauen sind. Es ist nämlich zuweilen F i g. 4 dargestellt. Man bezeichnet in der Meßstatistik erwünscht, einen sehr großen Gesamtbereich mit den eine derartige Verteilung als Summenhäufigkcitsver- io verschiedenen einzelnen Meßbereichen zu überdecken, teilung. Der in diese F i g. 4 eingetragene Anteil, der Es müssen also Stromimpulse geliefert werden, deren z. B. zur Zählschaltung ZS gehört, liegt bei der Ab- Stromstärken sehr unterschiedliche Größenordnungen szissenstelle 5 und gibt an, wieviel der gemessenen haben. Zur Erzeugung dieser Stromimpulse werden bei Widerstandswerte größer sind, als der dieser Abszissen- der Schaltung gemäß F i g. 5 Verstärker aus zwei kapastelle entsprechende Widerstandswert ist. Der dort auf- 15 zitiv miteinander gekoppelten Transistoren in Emittergetragene Anteil wird durch die Meßobjekte gebildet, schaltung verwendet. Die Steuerimpulse werden jeweils deren Widerstand zwischen unendlich und demjenigen der Basis des ersten Transistors zugeführt, und die zu Widerstandswert liegt, bei dem erst mit dem fünften liefernden Stromimpulse werden jeweils an den Ver-Stromimpuls ein Ansprechen der Meßkippstufe A er- bindungspunkt zwischen Kollektor und Kollektorzielt wird. Die anderen in dem Diagramm gemäß der μ widerstand des zweiten Transistors über einen im Ver-F i g. 4 dargestellten Anteile haben eine entsprechende gleich zum Meßobjekt hochohmigen Entkoppel-Bedeutung. widerstand geliefert. Der den Verstärker Vl darstel-

Wie aus dem vorangegangenen Beschreibungsteil lende Teil der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 5 hervorgeht, ist die Meßanlage auch besonders gut zur enthält als ersten Transistor den pnp-Transistor Γ11 Ermittlung der statistischen Verteilung von festgestell- »5 und als zweiten Transistor den pnp-Transistor 7Ί2. ten Meßwerten geeignet. Bei einer derartigen Ermitt- Die Transistoren sind über den Kondensator Cl mitlung sind sehr viele Messungen zu machen. Wenn man einander gekoppelt. Der Transistor 7Ί1 hat den KoI-die verwendeten Gatterschaltungen, Kippstufen usw. lektorwiderstand R111 und der Transistor Γ12 hat den mit rein elektronischen Mitteln aufbaut, so wird er- Kollektorwiderstand R121. Über den Widerstand möglicht, daß diese Messungen sehr schnell abgewickelt 30 Λ112 wird dem Transistor Π1 und über den Widerwerden können. Derartige elektronisch aufgebaute stand R122 wird dem Transistor Γ12 eine solche Basis-Bauteile sind bereits für sich bekannt. · vorspannung zugeführt, daß er im Ruhezustand ge-

Die impulsweise, also nicht statische Beeinflussung sperrt ist. Als Entkoppelwiderstand, über den die des Meßobjektes, wobei die Impulsfolgefrequenz ziem- Stromimpulse geliefert werden, dient der Widerstand lieh hoch gewählt werden kann, ermöglicht noch eine 35 Ä123. In der gleichen Weise sind die anderen in der besondere Ausgestaltung der Messungen. Es ist näm- F i g. 5 dargestellten Verstärkerschaltungen aufgebaut, lieh wegen dieser impulsweisen Beeinflussung möglich, Der Verstärker Vl enthält die Transistoren T21 und den Meßgenerator und den Meßfühler kapazitiv an Γ22 und der Verstärker Vn enthält die Transistoren das Meßobjekt anzukoppeln. Dazu" dienen die in der TnI und TnI. Die Steuerimpulse werden jeweils den F i g. 2 dargestellten, bisher nicht erwähnten Konden- 40 Basen der ersten Transistoren zugeführt. Die einander satoren Cg und Cf. Meßgenerator und Meßfühler entsprechenden Schaltelemente der einzelnen Verstärsind hier also galvanisch vom Meßobjekt getrennt. ker haben unter sich jeweils die gleiche Bemessung. Dadurch wird ermöglicht, daß das Meßobjekt auch Die Entkoppelwiderstände R123, Ä223 ... Ä/i-23sind während der Messung einer bestimmten Beanspruchung jedoch verschieden dimensioniert. Wegen der sonst unterworfen werden kann, wie sie im Betrieb vorkommt. 45 gleichen Dimensionierung treten an den Kollektoren Zum Beispiel kann man einen ohmschen Widerstand der zweiten Transistoren jeweils Ausgangsimpulse oder einen geschlossenen Kontakt unter Gleichstrom- gleicher Höhe auf. Die Entkoppelwiderstände sind nun belastung messen. In der Schaltung gemäß F i g. 2 derartig gestuft, daß die über sie gelieferten Stromimkann über den Vorwiderstand Rv eine derartige Gleich- pulse die verlangte Stufung haben. Da alle Entkoppelstrombelastung hervorgerufen werden. 50 widerstände groß gegen das Meßobjekt MO sind, so

Den Stromimpulsen, die der Meßgenerator abgibt, haben die zu erwartenden verschiedenen Widerstandskann man eine sehr kurze zeitliche Dauer geben. Auf werte der Meßobjekte auf die Größe der ihnen zudiese Weise kann verhindert werden, daß durch Aus- geführten Stromimpulse keinen Einfluß. Da die zweiten wirkung der durch sie zugeführten Energie eine merk- Transistoren ΤΙΙ,ΤΙΙ... Tn2jeweilseinenbesonderen liehe Veränderung der zu messenden Eigenschaft ein- 55 Kollektorwiderstand haben und da diese Kollektortritt. Dies ist besonders wichtig bei der Messung des widerstände alle wesentlich kleiner als die Entkoppel-Widerstandes von geschlossenen Kontakten, der unter widerstände R113, Ä223 ... Rnl3 sind, so können die Strombelastung des betreffenden Kontaktes sich er- Transistoren bei Lieferung eines Stromimpulses jeweils fahrungsgemäß sehr leicht ändert. einen ganz bestimmten, eindeutigen Durchlaßzustand

Es sei noch darauf hingewiesen, daß auch Induktiv!- 60 einnehmen. Durch das Vorhandensein der verhältnistäten und Kapazitäten nach den erfindungsgemäßen mäßig großen Entkoppelwiderstände werden störende Verfahren gemessen werden können. Bei einer Induk- Rückwirkungen von einem der zweiten Transistoren tivität kann dann eine Gleichstromvormagnetisicrung auf einen anderen der zweiten Transistoren in allen Be- und bei einer Kapazität eine Gleichstromvorspannung triebszuständen vermieden. Die Entkoppelwiderstände vorgesehen werden. Verwendet man einen Normal- 85 übernehmen hier in diesem Sinne im Zusammenwirken Luftkondensator, so kann man auch die dielektrischen mit dem verhältnismäßig niederohmigen Meßobjekt Eigenschaften von in den Kondensator eingeschobenen die Funktion eines Mischgatters.
Dielektrika messen. Bei Induktivitäten und Kapazi- Der Kollektorwiderstand des jeweils ersten Tran-

sistors eines jeden Verstärkers ist zumindest in gewissem Umfang regelbar. Mit seiner Hilfe läßt sich eine genaue Einstellung des Verstärkungsgrades des betreffenden Verstärkers durchführen, um Abweichungen der Entkopplungswiderstände vom vor- S geschriebenen Wert auszugleichen.

Claims (13)

Patentansprüche: to

1. Anordnung zum Messen einer physikalischen Eigenschaft eines Meßobjektes, die nicht unmittelbar mit einer Energieabgabe verbunden ist (z. B. elektrischer Widerstand), jedoch bei Zufuhr einer is bestimmten Energie (z. B. durch Stromzufuhr) eine meßbare Reaktion (z. B. Spannungsabfall) zeitigt, die von der Art und Stärke der zugeführten Energie und von der zu messenden Eigenschaft abhängt, und die den zeitlichen Schwankungen der Energiezufuhr *» unmittelbar folgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr durch einen Impulsgenerator in Form von Impulsen erfolgt, die nach einem vorgegebenen Gesetz zunehmend größer werden, daß die Impulszufuhr gesperrt wird, so- »j bald der Wert der meßbaren Reaktion einen vorcingestellten Schwellwert erreicht hat, und daß der die Sperrung auslösende Impuls durch Zählung festgestellt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 3» kennzeichnet, daß ein Meßgenerator (A/G) zur Lieferung der Energieimpulse an das Meßobjekt (MO) und ein Meßfühler (MF) vorgesehen sind, und daß der Meßfühler (MF)c'me Ansprechschwelle hat, die gleich dem voreingestellten Schwellwert der is meßbaren Reaktion ist, und mit seinem Ansprechen die Lieferung von Energieimpulsen durch den Meßgenerator (A/G) unterbindet.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Energieimpulsen eine Abstufung der jeweiligen Impulsamplitude vorgesehen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Energieimpulsen eine Abstufung der Impulsdauer vorgesehen ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung eines jeden Stromimpulses innerhalb von Stromimpulsserien ein besonderer, regelbarer Verstärker (Vl... Vn) mit sehr großem Innenwiderstand vorgesehen ist, daß diese Verstärker(Vl ... Vn) durch zeitlich gegeneinander versetzte Steuerimpulse in bestimmter Reihenfolge beaufschlagt werden und daß die von ihnen infolgedessen gelieferten Stromimpulse dem Meßobjekt (MO) gegebenenfalls über ein Mischgatter (M) zugeführt werden.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßkippstufe (A) vorgesehen ist, welche durch die'am Meßobjekt (MO) auftretende Spannung, wenn diese einen bestimmten Schwellwert erreicht hat, von der Ruhelage in die Arbeitslage gebracht wird und dadurch die Weiterlieferung von Stromimpulsen an das Meßobjekt (MO) unterbindet, und daß die Meßkippstufe (A) vor dem Beginn einer neuen Stromimpulsserie wieder in die Ruhelage gebracht wird.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterbindung der Weiterlieferung von Stromimpulsen Sperrgatter (51... Sn) vorgesehen sind, deren Durchlaßeingängen die Steuerimpulse zugeführt werden und an deren Sperreingängen der Ausgang der Meßkippstufe (A) angeschlossen ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7 zur Messung von vielen Meßobjekten nacheinander und zur Ermittlung der statistischen Verteilung der Meßwerte Ober mehrere Meßbereiche in Form der Summenhäufigkeitsverteilung, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Verstärker (Vl ... Vn) eine Zählschaltung(Zl ... Zn) zugeordnet ist, derein Zweierkoinzidenzgatter (Kl ... Kn) vorgeschaltet ist, daß die einen Eingänge der Zweierkoinzidenzgatter (Kl ... Kn) in Parallelschaltung an den Ausgang der Meßkippstufe (A) angeschlossen sind und daß jeweils dem anderen Eingang der zugeordnete Steuerimpuls zugeleitet wird.

9. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7 zur Messung von vielen Meßobjekten nacheinander und zur Ermittlung der statistischen Verteilung der Meßwerte über mehrere Meßbereiche in Form der Häufigkeitsverteilung unter Verwendung der Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der Meßkippstufe (A) und den parallelgeschalteten Eingängen der Zweierkoinzidenzgatter (Kl ... Kn) eine monostabile Kippstufe (B) eingefügt ist, welche bei Einstellung der Arbeitslage der Meßkippstufe (A) in Arbeitslage gebracht wird und in Ruhelage zurückkehrt, bevor der nächste Steuerimpuls auftritt.

10. Verstärkerschaltung für eine Anordnung nach einem der Ansprüche S bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei miteinander kapazitiv gekoppelte Transistoren(TIl, Γ12; Γ21, TIl; ... TnI, TnI) in Emitterschaltung verwendet sind, wobei die Steuerimpulse der Basis des ersten Transistors (Γ11; Γ21...Γιι1) zugeführt werden und die Stromimpulse von dem Verbindungspunkt zwischen Kollektor und Kollektorwiderstand des zweiten Transistors (Γ12; Γ22; ... TnI) über einen im Vergleich zum Meßobjekt (MO) hochohmigen Entkoppelwiderstand (R 123; Ä223; ... Rn23) geliefert werden.

11. Verstärkerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgleich des Verstärkungsgrades eines Verstärkers der Kollektorwiderstand (AIII; ...) des ersten zugehörigen Transistors regelbar ist.

12. Verstärkerschaltung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkoppelwiderstände (Ä123; Ä223; ... RnIS) der verschiedenen Verstärker (Kl ... Vn) so abgestuft sind, daß die jeweils dem gemeinsam angeschlossenen Meßobjekt (MO) gelieferten Stromimpulse die vorgesehene Abstufung haben.

13. Anwendung einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Übergangswiderstände von Kontakten gemessen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen