DE1806456C3 - Verfahren zur Feststellung derjenigen Teilchengröße (Scheidegröße) eines Teilchensystems oberhalb bzw. unterhalb welcher eine bestimmte Fraktion der Gesamtmasse des Systems liegt und Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

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Volumen jedes erfaßten Teilchens proportionalen man als »Angaben der mittleren Tendenz« bezeichelektrischen Impulsen vorhanden ist, mit der ein Im- net hat. Es kann als allgemein gültig angenommen pulsformer verbunden ist, der die Teilchenimpulse werden, daß keiner dieser Ausdrücke die nach der in eine der Teilchengröße proportionale, speicher- Erfindung erwünschte statistische Messung ergibt; bare elektrische Größe umformt, daß zwei elektrische 5 keiner von diesen Ausdrücken ist also als Äquivalent Speicher vorhanden sind, die mit dem Impulsformer des Massenmittelwertes zu betrachten,
über Schalter verbunden sind, daß die Schalter mit Zum Beispiel ist der Mittelwert eines Teilcheneinem Schwellenwertkreis mit einer Eir.stellvorrich- systems die Größe des Teilchen, das bei Ordnung tung für den Schwellenwert über eine Schalter-Steuer- der Teilchen nach ihren Größen das numerisch mittvorrichtung verbunden sind, die die Schalter derart io lere Teilchen dieses Systems darstellt. Sind z. B. steuert, daß je nachdem ob dem Teilchenvolumen 101 Teilchen in einem System nach ihren Größen proportionale Parameter der Teilchenimpulse ober- geordnet, so ist das 51. Teilchen das mittlere Teilhalb oder unterhalb des am Schwellenwertkreis ein- chen und dessen Größe die mittlere Größe. Untergestellten Schwellenwertes liegen, der eine oder der suchungen haben jedoch gezeigt, daß bei Teilchenandere Schalter betätigt wird, und daß an die Spei- 15 systemen mit einem ziemlich breiten dynamischen eher Ausgabevorrichtungen angeschlossen sind. Bereich die Masse des teilchenförmigen Materials

Die Vorrichtung zur Durchführung des anderen oberhalb und unterhalb des mittleren Teilchens nor-

Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine die malerweise nicht dieselbe ist. Das Teilchen beim

Gesamtmasse aller Teilchen in einer Meßphase fest- Massenmittelwert im Sinn der Erfindung befindet sich

stellende Meßvorrichtung vorhanden ist, mit der ein ao an einer Stelle, die nicht allein von der Anzahl der

einstellbarer Meßwertteiler verbunden ist, an den Teilchen abhängig ist und liegt in fast keinem Fall

mit ihrem einen Eingang eine Summier- und Ver- an der Stelle, die durch einen der obengenannten

gleichsvorrichtung angeschlossen ist, an deren ande- statistischen Ausdrücke gegeben ist.

rem Eingang eine Impulsformvorrichtung mit einer Obwohl der durch die Erfindung aufgezeigte Weg

einstellbaren Schwellenwertschaltung verbunden ist, as einfach zu beschreiben und grundlegend ist, scheint

die die von einer Teilchenerfassungsvorrichtung ge- der Fachmann diese Einfachheit übersehen zu haben,

lieferten Impulse in eine elektrische Größe zum Ver- Alle bekannten Verfahren und Vorrichtungen gelan-

gleich mit der von der Gesamt-Meßvorrichtung ab- gen mittels indirekter, umständlicher und meistens

geleiteten elektrischen Größe umformt, und daß der ungenauer Verfahren und Vorrichtungen zum End-

Ausgang der Summer- und Vergleichsvorrichtung 30 ergebnis und stellen außerdem lediglich Abänderun-

mit der Schwellenwertschaltung zum selbsttätigen gen und Wiederholungen von Verfahren dar, die zu

Verstellen des Schwellenwertes rückverbunden ist. der Zeit entwickelt wurden, da Meßgeräte sehr ein-

Die Verfahren und Vorrichtungen nach der Erfin- fach waren. Beim vorliegenden Verfahren und der dung sind besonders geeignet Informationen zu er- entsprechenden Vorrichtung müssen die Teilchen halten, die bei industriellen oder anderen Verfahren 35 nicht erst in Klassen eingeteilt werden, um eine Ananützlich sind, wo es notwendig ist, das Teilchen- lyse auf der Grundlage solcher Klasseneinteilungen system durch eine oder zwei bezeichnende statistische abzuleiten. Vielmehr ist die Ablesung auf Grund Größen, wie z. B. dessen mittlere bzw. durchschnitt- einer direkten Messung möglich,
liehe Größe, Mittelwert oder Massenmittelwert zu Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in definieren. Wahrscheinlich ist die nützlichste sta- 40 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele tistische Bestimmung der Massenmittelwert, bei dem näher erläutert.

die Masse von allen Teilchen, die größer als eine be- F i g. 1 ist eine graphische Darstellung und zeigt

stimmte Scheidegröße — »Massenmittelwert« — die Integrallcurve eines Teilchensystems mit einem

sind, gleich der Masse von allen Teilchen ist, die relativ breiten dynamischen Bereich mit dem üb-

kleiner als diese Scheidegröße sind. Man kann diese 45 liehen Spitzbogenverlauf;

Größe auch die 50. Massenprozentgröße nennen. Die F i g. 2 ist eine graphische Darstellung und zeigt folgende Beschreibung ist zur Vereinfachung der die Differentialkurve eines Teilchensystems mit reDarstellung hauptsächlich auf die Bestimmung die- rativ breitem dynamischem Bereich mit dem üblichen ses Massenmittelwertes gerichtet, obwohl die Erfin- glockenförmigen Verlauf;

dung nicht auf die Bestimmung dieser einen Scheide- 50 F i g. 3 ist eine graphische Darstellung und zeigt

größe beschränkt ist. Schließlich ist es auch möglich, die bekannten Verfahren zum Erhalten einer Inte-

mehrere derartige Scheidegrößen einzuführen und zu gralkurve, die der in Fig. 1 gezeigten Integralkurve

bestimmen. ähnlich ist. zum Ableiten des Massenmittelwertes der

Die zur Ausführung der Messungen benutzte Vor- Teilchengröße eines Teilchensystems;

richtung kann vorteilhaft nach dem Prinzip arbeiten, 55 F i g. 4 ist ein Blockschaltbild und zeigt eine

das unter dem Namen »Coulter-Zähler« bekanntge- Grundvorrichtung zum Messen des Massenmittel-

worden ist. wertes der Teilchengröße eines Teilchensystems un-

Beim Untersuchen von Teilchensystemen ist es ter Verwendung eines Teilchenanalysators zum Abnotwendig, bestimmte in der Statistik gebräuchliche leiten von von den Teilen des Systems abhängigen Ausdrücke zu verstehen. Es ist wichtig, zwischen dem 60 Größen;

Ausdruck »Massenmittelwert«, wie er in dieser Be- F i g. 5 ist ein Blockschaltbild unter Zugrundeschreibung verwendet wird und anderen ähnlichen legung der Fig. 4 und zeigt eine Anordnung mit be-Ausdrücken zu unterscheiden, um Verwechslungen stimmten wichtigen Abänderangen der Anordnung zu vermeiden. Einige in der Statistik gebräuchliche der F i g. 4;

Ausdrücke, die bei der Anwendung auf die bei der 65 Fig. 6 ist ein detaillierteres Schaltbild der Vor-

Erfindung gewünschten Daten irreführend sein könn- richtung der Fig. 5; die Vorrichtung ist in diesem

ten, sind: »mittlerer Wert«, »Durchschnitt«, »Mittel- Fall automatisch, während die Vorrichtungen der

wert« und »Modus«, die alle das ausdrücken, was Fig. 4 und 5 handbetätigt sind, wobei die Vorrich-

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tung der Fig. 5 auch für automatischen Betrieb ge- enthält, sind beide Koordinaten logarithmisch. Die

eignet ist; linke Ordinate zeigt die Anzahl der Teilchen an und

F i g. 7 zeigt eine Reihe von graphischen Darstel- die untere Abszisse den Durchmesser der Teilchen in

lungen, alle in demselben Zeitmaßstab, die die Im- Mikron. Der Ausdruck »Durchmesser«, wie bei sol-

pulsformen der in F i g. 6 dargestellten Vorrichtun- 5 chen Bestimmungen verwendet, ist ein etwas vager

gen zeigen; Begriff, der ursprünglich aus Mangel an besseren

F i g. 8 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, Kriterien verwendet wurde und nach ziemlich empi-

bei der eine von den zum Feststellen ihres Verhält- rischen Methoden hergeleitet wird. Unter Verwen-

nisses verglichenen Größen durch eine Vorrichtung dung einer »Coulter Counter«-Vorrichtung können

erzeugt wird, die nach einem Gesamtverfahren arbei- ^lo diese Kurven mit äquivalenten sphärischen Durch-

tet, um ein der Gesamtmasse proportionales Signal messern auf der Abszisse ziemlich genau aufgetragen

zu erzeugen, während die andere Größe von einer werden.

Vorrichtung abgeleitet wird, die eine variable Der »äquivalente sphärische Durchmesser« eines

Schwellenwertvorrichtung verwendet, die zum An- Teilchens ist der Durchmesser einer Kugel desselben

geben der Teilchengröße geeicht ist; 15 Volumens und ist der Kubikwurzel des Volumens

F i g. 9 ist ein Teil eines Blockschaltbildes und proportional. In dieser Beschreibung verwenden wir zeigt eine Vorrichtung, bei der die signalerzeugende Volumen, Masse und Größe äquivalent. Der DurchAnordnung mehrere Teilchenanalysatoren aufweist, messer ist daher der Kubikwurzel der Teilchenmasse wobei jeder Analysator auf einen anderen Teilchen- proportional. Es sei bemerkt, daß in der ganzen Ergrößenbereich anspricht und die Vorrichtung zum ao läuterung die Dichte der Teilchen als bekannt und Feststellen der einem bestimmten Massenperzentil gleichmäßig angenommen wird, was in fast allen entsprechenden Scheidegröße eines Systems geeig- Fällen auch zutrifft. Die klassischen Integral- und net ist; Differentialkurven wurden unter Verwendung des

F i g. 10 ist ein Blockschaltbild und zeigt eine Teilchendurchmessers als Parameter aufgetragen, da

Grundvorrichtung, die auf ähnliche Weise wie die 25 bis zur Entwicklung der »Coulter Counter«-Vorrich-

der F i g. 6, aber unter Verwendung von Digitalver- tung Teilchen durch ihr Aussehen unter einem Mi-

fahren statt Analogverfahren arbeitet; kroskop beschrieben wurden und das Zählen und

F i g. 11 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung Größeneinteilen meistens optisch und nach Niedermit einer Verzögerungsleitung zum Speichern des schlagverfahren ausgeführt wurden. Bei der Be-Teilchenimpulses, bis andere Teile der Schaltung die 3° Schreibung der grundlegenden Vorrichtung und des Entscheidung treffen und die entsprechenden elek- entsprechenden Verfahrens wird es meistens zwecktronischen Schalter betätigen, je nachdem ob der mäßig sein, den der Masse proportionalen Auslese-Impuls als oberhalb oder unterhalb der Scheidegröße wert in eine der Kubikwurzel der Masse proportioliegend behandelt werden soll; nale Zahl umzuwandeln, um die Zahl auf den Teil-

Fig. 12 stellt eine Reihe von Signalverläufen dar, 35 chendurchmesser zu beziehen. Dies kann durch gealle in demselben Zeitmaßstab, und zeigt die auf eignete elektronische Schaltungen oder mechanische verschiedenen Wegen der in Fig. 11 dargestellten Rechenvorrichtungen bewirkt werden. Eine Anord-Vorrichtung erscheinenden Signale; nung, die sich als zweckmäßig erwiesen hat, ist ein

Fig. 13 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung Kubikwurzel-Servomechanismus.

mit einer Anordnung zur Vermeidung der Notwen- 40 In Fortsetzung der Erläuterung der Kurven der

digkeit, Speichermittel für Impulsamplitudeninforma- F i g. 1 und 2 sei bemerkt, daß die Integralkurve eine

tionen vorzusehen; und errechnete Kurve ist und von der Differentialkurve,

Fig. 14 stellt eine Reihe von Signalverläufen dar, die mit durch Klasseneinteilung der Teilchen erhaltealle nach demselben Zeitmaßstab, und zeigt die auf nen Daten aufgetragen wird, hergeleitet wird. Das verschiedenen Wegen der Vorrichtung 13 erscheinen- 45 Ergebnis ist ein Histogramm, wie im folgenden an den Signale. Hand der F i g. 3 beschrieben wird. Mit anderen

Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausfüh- Worten werden die Teilchen nach Bereichen in Klas-

rungsformen erscheint es zweckmäßig, zunächst eine sen eingeteilt und in einem Histogramm der relativen

einfache Erläuterung der klassischen statistischen Anzahl über dem Bereich aufgetragen, um die allge-

Hilfsmittel von Fachmännern auf dem Teilchenge- 50 meine glockenförmige Kurve zu erhalten. Diese ist

biet, deren Verwendung durch die Erfindung unnötig nicht glatt, wie dargestellt, sondern ist ein Histo-

gemacht werden, zu geben. Wenn man aber die gramm mit Stufen. Das glockenförmige Histogramm

Prinzipien dieser Hilfsmittel versteht, kann man die wird in das spitzbogenförmige Histogramm durch

Erfindung besser verstehen. Addieren von Zahlen, die im Verhältnis zur Masse

F i g. 1 ist eine spitzbogenfönnige graphische Dar- 55 stehen und von den Histogrammstufen kumulativ

stellung, die als die Integralkurve eines Teilchen- hergeleitet werden, umgewandelt, wobei bei den

systems bekannt ist F i g. 2 ist eine glockenförmige größten Teilchen angefangen wird, um ein neues

graphische Darstellung die als Differentialkurve be- Histogramm aufzubauen. Dieses ist in F i g. 3 dar-

kannt ist. Da diese graphischen Darstellungen ledig- gestellt.

lieh ab Beispiele angeführt werden, soll man nicht 60 Diese Fig. 3 enthält mehrere Pegel, Ll, L2 usw. annehmen, daß sie dasselbe System darstellen. Jeder bis L 9. Jeder Pegel stellt eine akkumulierte Masse

Typ kann in den anderen Typ umgewandelt werden. von Teilchen bei dem angegebenen Bereich dar. Die Normalerweise fängt der Fachmann mit einer Diffe- Bereiche sind mit R1, R 2 usw. bis R10 bezeichnet rentialkurve an und wandelt sie in eine Integral- Jeder Bereich stellt eine Teilcheneinteilung dar, die

kurve um. ⁶S nach Erfahrung gewählt wird, um die beste Histo-

Die Differentialkurve der Fig. 2 ist eine einfache grammform mit einem Maximum an Daten an den Größenverteilungskurve. Da der übliche industrielle kritischsten Punkten zu erhalten. Es ist zu bemerken, Schlamm oder das Pulver Millionen von Teilchen daß an dem den großen Teilchen entsprechenden

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Ende der Pegel Ll durch Zählung und Errechnung 32 und werden über Kanäle zu einer veränderlichen

der Masse der Teilchen in einem relativ breiten Be- Schwellenwertschaltung 34 und einem verzögerten

reich R1 erhalten wird, da die Zahl der Teilchen Präzisionsimpulsformer 36 zugeführt. Der Zweck

klein ist, ihre Masse aber ziemlich groß. Der Bereich dieser beiden Blöcke 34 und 36 ist, zwischen von

R 2 liefert einen Teil der Daten für den Pegel L 2. 5 Teilchen oberhalb der angenommenen Massenper-

Der Pegel L 2 stellt die Gesamtmasse der Teilchen zentilteilchengröße stammenden Signalen und von

in den Bereichen Al und R2 dar. Der Pegel L3 Teilchen unterhalb der angenommenen Massen-

stellt die Gesamtmasse der Teilchen in den Bereichen perzentilteilchengröße stammenden Signalen zu un-

R1, R 2 und R 3 dar. Beim Auftragen dieser Kurve terscheiden und einen Wert zu erhalten, der reprä-

teilt man zunächst die linke senkrechte Koordinate io sentativ der Summe von allen Impulsen jeder Kate-

in Einheiten, die der Größe der Teilchen entspre- gorie ist.

chen. Bei klassischen Bestimmungen wären diese Es sei zunächst angenommen, daß die variable Kubikmikron oder Mikrogramm. Bei einem System Schwellenwertschaltung zum Verändern des Pegels der in F i g. 3 dargestellten Art trägt der die kleinsten bzw. der Schwelle der Spannung verstellt werden Teilchen enthaltende Bereich sehr wenig zu der Ge- 15 kann. In diesem Fall würde man eine Skala 38 vorsamtmasse bei. Die meisten Teilchensysteme dieser sehen, die in Teilchengrößen geeicht ist und mecha-Art sind vom gleichen Typ. Diese Tatsache ist bei der nisch oder elektrisch über eine Kupplung 40 mit der Vorrichtung nach der Erfindung sehr nützlich, da variablen Schwellenwertschaltung 34 verbunden ist. dadurch das kleine Ende eines Systems durch einen Ein Zeiger 42 bewegt sich über eine Skalenscheibe niedrigen Schwellenpegel gebildet werden kann, der ao 44, die die Teilchengröße anzeigende Zahlen aufGeräusch- und Rauschstörungen von dem System weist. Stellt man z. B. die Scheibe auf eine Zahl 100 ausschließt. ein, so ist der Schwellenwertpegel der Schaltung 34

Nach Auftragen des Histogramms wählt man den so eingestellt, daß Ausgangsimpulse auf der Leitung

Mittelpunkt Al bis A9 jedes Pegels und zeichnet 46 nur beim Auftreten von von Teilchen in einer

eine glatte Kurve durch diese Punkte, um die Kurve 25 Größe über 100 Kubikmikron erzeugten Signalimpul-

20 zu bilden, die bei 22 extrapoliert worden ist, um sen erscheinen. Diese Information kann also zum

den Maximalmassenpegel zu erhalten. Dieser stellt Führen von die entsprechenden Impulse darstellen-

100%> der Massen der Teilchen dar; wenn die linke den Ladungen zu einem der beschriebenen Kanäle

Koordinatenachse in Prozent eingeteilt ist, wie ge- benutzt werden.

zeigt, ergibt jeder Punkt an der Kurve das Massen- 30 Der Block 36 umfaßt Bauteile, die die Eingangsprozent oberhalb einer angegebenen Größe. Spannungsimpulse in Ladungsmengen umwandeln,

Nach diesem Vorgang wählt der Fachmann das die den Amplituden der entsprechenden Spannungs-50 7o-Volumen oder -Masse oberhalb der angegebe- impulse proportional sind. Dies geschieht, da es notnen Größe auf der linken, senkrechten Ordinate, fin- wendig ist, nicht gleichzeitig bestehende Größen zu det den Punkt 24 als Schnittpunkt auf der Kurve 20 35 addieren und zu subtrahieren. Deshalb müssen die und folgt einer Linie bis zur horizontalen Koordinate früheren Informationen gespeichert werden. Wie im zum Punkt 26, der die entsprechende Teilchengröße folgenden erläutert, gibt es verschiedene Methoden darstellt. Der Wert auf der waagerechten Achse beim zum Speichern von Impulsamplitudeninformationen. Punkt 26 ist der Massenmittelwert der Teilchengröße Zur Erläuterung wird man die notwendige Speichefür dieses Teilchensystem, die in diesem Beispiel 40 rung bei der ersten zu erklärenden Vorrichtung 105 Mikron ist, wie dargestellt. Nach demselben Ver- durch Umwandlung der Impulsamplituden in profahren kann man jede andere Schneidegröße fest- portionale Mengen elektrischer Ladung und Zufühstellen. rung dieser Ladungen zu einem Integrator vorneh-

Abwandlungen solcher graphischen Verfahren men. Die Übertragung der elektrischen Ladung ersind entwickelt worden, wie z. B. das vor kurzem 45 folgt auf den Wegen 64 und 66 und erzeugt einen von Dr. B. H. Kaye und C. R. G. Treasure in Strom. Der mittlere Strom auf jedem Weg gleich dei British Chemical Engineering (Oktober 1966, Vol. 11, gesamten, innerhalb einer bestimmten Zeitspanne Heft 10, S. 1220 und 1221) beschriebene Verfahren. übertragenen Ladung dividiert durch diese Zeit.
Es ist aber zu bemerken, daß ihre Methode immer Dementsprechend wird jeder Impuls auf der Leinoch auf der Einteilung von Teilchen in eine relativ 50 tung 32 in eine Ladungsmenge umgewandelt, und kleine Anzahl von Größenbereichen, dem Multipli- zwar durch Bildung eines Stromimpulses auf einei zieren der Anzahl in jedem Bereich mit mittleren Leitung 47 und daher in einem der Eingänge 48 und Größen dieses Bereiches und der Ausführung einer SO der Schalter 52 bzw. 54. Der Schalter 52, der mil progressiven Addition, beruht »auf« bezeichnet ist, läßt nur durch die größerer]

Bei Vorrichtungen, mit denen Daten über die 55 Teilchen erzeugte Ladungen durch. Der Schalter 54. Teilchengröße direkt erhalten werden können, wie der mit »ab« bezeichnet ist, läßt nur durch die klei z. B. beim »Coulter Counter«, ist die Konstruktion neren Teilchen erzeugten Ladungen durch. Im Norder Integral- und Differentialkurven vereinfacht. malzustand der Schalter sperrt der Schalter 52 der

F i g. 4 zeigt eine Anordnung, die eine grund- Durchgang von Ladungen, während der Schalter 54 legende Ausführungsform der Erfindung darstellt 60 deren Durchgang erlaubt Beim Erscheinen eines Si- und mit einer handbetätigten Schwellenwertschaltung gnals, das den Schwellenwert der Schaltung 34 überarbeitet Ein Block 30 umfaßt eine Teilchenanaly- schreitet, wird eine Schaltersteuerung 56 derart betäsiervorrichtung, wie z.B. einen »Coulter Counter«, tigt, daß ein Kanal58 normalerweise den »ab«- zum Erzeugen eines diskreten Signals beim Abtasten Schalter 54 in leitendem Zustand und ein Kanal 6C jedes Teilchens eines Teilchensystems. Die Signale 65 normalerweise den »aufe-Schalter 52 in nicht leitensind den Volumina der die entsprechenden Signale dem Zustand hält Daher gelangen die Signale, die erzeugenden Teilchen proportional. durch Teilchen erzeugt werden, die kleiner als di«

Diese Signale erscheinen dann auf einer Leitung dem Pegel des Schwellenwertes entsprechende Größe

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sind, durch den Schalter 54 in einen Akkumulator 55. daß der »abt-Schalter offen und der »auf«-Schalter Andererseits erzeugt ein Signalimpuls, der den durch 52 leitend wird, so daß die Ladung vom Impulsfordie variable Schwellenwertschaltung 34 gebildeten mer36 auf dem Weg 66 in die Vergleichsschaltung Meßpcgel nicht überschreitet, einen Ausgangswert, 62 gelangt. Auf diese Weise sind die in der Verder bewirkt, daß die Schaltersteuerung 56 die Schal- 5 gleichsschaltung gespeicherten Ladungen den Voluter 52 und 54 derart betätigt, daß der Schalter 52 mina der Teilchen, die diese Ladungen erzeugten, leitend und der Schalter 54 nicht leitend wird, wo- proportional. Dabei sind sie bei großen Impulsen durch die durch 36 erzeugten Ladungen über den positiv und bei kleinen Impulsen negativ. Die Ge-Schalter 52 in den Akkumulator 53 gelangen. samtladung hängt außerdem von der Anzahl der Im-

Die Akkumulatoren 53 und 55 umfassen zweck- to pulse ab. Daher ist der summierte Ausgangswert auf mäßigerweise Integratoren und sprechen auf die teil- einer Leitung 68 zu einer Auslesevorrichtung 70 der chenförmige Masse der Teilchen an, die größer bzw. gesamten Nettoladung, die von der Vergleichsschalkleiner als der Meßpegel sind. Die in jedem von tung zu einer gegebenen Zeit stammt, proportional, ihnen gespeicherte Ladung ist der gesamten Teilchen- Wenn man als Zahl, die den Schwellenwertpegel masse oberhalb oder unterhalb des Meßpegels pro- 15 darstellt, die Zahl der Skalenscheibe 44 wählt, die portional, und zwar vom Zeitpunkt an, wo die Teil- den genauen Massenmittelwert der Teilchengröße chenvolumina darstellende Impulsreihe beginnt, bis darstellt, wird genau so viel positive Ladung wie nezu dem Zeitpunkt, wo eine Ablesung ausgeführt wird. gative Ladung an den Integrator der Vergleichs-Schaltet man Widerstände parallel zu den Integra- schaltung 62 angsiegt. Theoretisch sollte der Vertionskondensatoren der Integratoren, werden die 20 gleich dieser La Jungen eine Null- oder konstante Akkumulatoren zu Tiefpaßverstärkern, die auf die Anzeige in der Vorrichtung 70 erzeugen. Daher Gleichstromkomponente des beim Übertragen der könnte, nachdem der Signalerzeuger eine gegebene entwickelten Ladungen entstehenden Stromes an- Probenmenge bei einer Einstellung der Skalenscheibe sprechen und Ausgangswerte haben, die den Einhei- 44 abgetastet hat, wobei die Vorrichtung 70 eine Anten von Teilchenmasse pro Zeiteinheit proportional »5 zeige aufweist, die links oder rechts vom Nullpunkt sind. Beim Untersuchen von diskreten Beträgen von liegt, eine andere Abtastung bei einer neuen Einstel-Probenverdünnung ist diese Begrenzung der Ladung, lung ausgeführt werden. Durch mehrere solche Abdie von jedem Integrator gespeichert werden kann, tastungen könnte der Massenmittelwert der Teilchen·· kein Problem. Bei Anwendungen »in Betrieb« aber größe festgestellt werden. Jede beliebige andere stabilisieren sich die beiden Akkumulatorausgänge 30 Scheideteilchengröße kann auf ähnliche Weise bebe! 57 und 59 bei Pegeln, die den Massenfraktionen stimmt werden.

der zwei Kategorien proportional sind, und bleiben In der Praxis sind die meisten Proben homogen,

in diesem Zustand ohne Zeitbegrenzungen. Diese und die Bestimmung kann während des Durchgangs

Ausgangswerte können durch Auslesevorrichtungen der Probe ausgeführt werden. Je langer die Zeit·

70/1 und 70 B beobachtet und visuell verglichen 35 dauer des Durchgangs ist, um so besser sind die sta·

werden, um Gleichheit oder andere nützliche Ver- tistischen Ergebnisse. Der Schwellenwertpegel kann

hältnisse zu bestimmen. von Hand unter Verwendung geeigneter Mittel unter

Die bevorzugte Ausführungsfonn aber beseitigt Beobachtung der Auslesevorrichtung verändert wer-

die Notwendigkeit, gelrennte Akkumulatoren vorzu- den, bis der Nullpunkt oder jede andere beliebig«

sehtn und arbeitet auf der Grundlage der mathe- 40 Anzeige für eine erhebliche Zeitspanne erhalten

matischen Identität: bleibt.

In der Praxis kann die Vorrichtung auf relativ ein·

/1₁ di — /i₂df = /(I₁ — i₂)dt fache Weise automatisiert werden. Statt einer handbetätigten Schwellenwertsteuerung 38 kann das Aus-

Dies zeigt, daß ein einzelner, die Differenz zwi- +5 gangssignal der Vergleichsschaltung 62 verwende« sehen zwei Strömen integrierender Integrator den- werden, um zu bewirken, daß der Schwellenwert· selben Ausgangswert hat, wie er durch getrennte In- pegel den Zustand sucht, bei dem die Ladungen an tegrierung jedes Stromes und Feststellen der Diffe~ den Eingängen der Vergleichsschaltung gleich sine renz zwischen den einzelnen integrierten Ausgangs- oder in einem bestimmten Prozentverhältnis stehen Signalen erhalten wird. Diese bevorzugte Ausfüh- 50 In diesem Fall würde die Vergleichsschaltung einer rungsform hat den weiteren Vorteil, daß etwaige Integrator aufweisen, der einen endlichen Ausgangs-Sättigung eines Integrators vermieden wird, da wie wert bei einem Zustand, bei dem die positiven um im folgenden näher beschrieben, sein Eingang mei- negativen Eingänge sich ausgleichen, aufweist, wo stens ein Fehlersignal ist, das zum Verschwinden durch eine Spannung auf einer Verbindung 72, dii gebracht wird. 55 direkt zu der variablen Schwellenwertschaltung 3*

Die dadurch entstehende Vereinfachung ist in führt, entsteht.

Fig. 5 dargestellt. Der Weg zwischen dem »ab«- Die Vergleichsschaltung für eine einfache, hand

Schalter 54 und einer Summier- und Vergleichsschal- betätigte Vorrichtung besteht aus zwei Summier

tung 62 befindet sich bei 64 und ist mit Minus be- widerständen, die algebraisch angeordnet sind, uri

zeichnet, was bedeutet, daß eine Minusladung ange- 60 die durch die entsprechenden Schalter verursachte)

legt wird, d. h. Ladung aus einem Summierintegrator Ströme zu addieren. Sind diese Widerstände gleicll

entfernt wird. Der Weg zu dem »auf«-Schalter ist und ist der Ausgang 68 bei Null, so stellt der durci

mit 66 bezeichnet und als positiv gezeigt, um das die Vorrichtung 38 eingestellte Schwellenwert dl

Einpumpen von Ladung in den Integrator anzuzei- Massenmittelgröße dar. Werden die Widerstände ver

gen. Das eine erhöht und das andere vermindert die 65 ändert, so daß die Maßstabsfaktoren unterschiedlicl

gespeicherte Ladung. Man betrachte einen großen bewertet werden, so daß z. B. ein Spannungssigmi

Impuls, der den Schwellenwertpegel überschreitet. auf dem Weg 66 einen Strom erzeugt, der dreimal si

Er ändert den Zustand der Kanäle 58 und 60 derart, viel Ladung im oberen, den größeren Teilchen ent

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sprechenden Teil des Systems erzeugen würde, als durch dasselbe Spannungsüignal auf dem Weg 64 in dem unteren, den kleineren Teilchen entsprechenden Teil des Systems erzeugt wird. Infolgedessen erhöht die Rückkopplung den Schwellenwert, um dann das Gleichgewicht wiederherzustellen und Ströme auf den beiden Wegen auszugleichen. Der bei 38 gemessene. Schwellenwert zeigt dann die 75. Massenperzentilteilchengröße an. Jedes beliebige Widerstandsverhältnis kann zum Feststellen jeder beliebigen Scheidegröße verwendet werden.

Wenn erwünscht, kann man mittels mehrerer Durchführungen Punkte feststellen, die ein System definieren. Die erste Durchführung wird z. B. auf die beschriebene Weise ausgeführt und die Massenmittelgröße festgestellt; danach wird unter Verwendung der Massenmittelgröße als die obere Grenze und einer Verstellschaltung (nicht dargestellt) am Ausgang des Signalerzeugers 30, so daß Teilchen, die kleiner als diese Massenmittelgröße sind, zur Vor- ao richtung der F i g. 4 durchgelassen werden, eine andere Durchführung ausgeführt und die Massenmittelgröße der unteren Hälfte dieses Systems festgestellt, wodurch das 25. Massenperzentil der Teilchengröße erhalten wird. Führt man eine dritte Durch- as führung unter Zwischenschaltung einer Schwellenwertschaltung aus, die nur Teilchen^ die größer als der Massenmittelwert sind, durchläßt, so kann man das 75. Massenperzentil erhalten. Mittel zum Ausführen dieses Verfahrens sind in der Vorrichtung der F i g. 9 enthalten und werden im folgenden beschrieben.

F i g. 6 ist ein Blockschaltbild mit mehr Einzelheiten als F i g. 5 und zeigt die Bauteile einer Analogvorrichtung zum Bestimmen des Massenmittelwerts der Teilchengröße eines Teilchensystems. Man hat hier versucht, die Teile der Vorrichtung mit dem Elektroniker bekannten Ausdrücken zu beschreiben.

Der Signalerzeuger 30 ist in diesem Fall durch einen gestrichelt gezeichneten Kasten angedeutet, und es kann angenommen werden, daß er aus einem Teilchenanalysator irgendeiner Art besteht, wie z. B. einem »Coulter Counter«. Bei Verwendung eines »Coulter Counter« besteht der Abtaster 80 aus Glasteilen zur Probenuntersuchung, wie z. B. einem Öffnungsrohr, Elektroden, elektrischen Verbindungen, Mitteln zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstromes usw. Die Öffnung des Abtasters weist die übliche Stromquelle 82 auf, die. obwohl als getrennter Block dargestellt, normalerweise in demselben Gehäuse mit einem Verstärker und dessen Elektronik angeordnet ist. Der Verstärker und die zugeordneten Schaltungen, die zum Erfassen der im Abtaster 80 erzeugten Signale dienen, sind als Detektor 84 bezeichnet. Alles, was an der Ausgangsleitung 32 nötig ist, ist eine Reihe von Impulsen, wobei jeder Impuls der Größe des Teilchens, das diesen Impuls erzeugte, proportional ist.

Wie ersichtlich, werden die Signale auf der Linie 32 an die veränderliche Schwellenwertschaltung 34 und den verzögerten Präzisionsimpulsformer 36 angelegt. Der letztere ist durch einen gestrichelt gezeichneten Block dargestellt, der mehrere Bauteile enthält, die im folgenden zu beschreiben sind. Zwei Eingangsleitungen führen zum Former 36, eine bei 86 und eine bei 88. Der Impulsdehner 90 ist eine Schaltung, die die Amplitude des eintretenden Signals beibehält, um die Erzeugung eines Rechteckimpulses von genauer Dauer und mit der jeweiligen Amplitude zu ermöglichen. Eine Ausgangsleitung 91 koppelt den Dehner mit einem elektrischen Präzisionsschalter 92, der die Erzeugung des erwünschten Rechteckimpulses bewirkt. Eine Steuerung für diese Funktion wird mittels am Eingang 88 angeschlossener Elemente erhalten.

Die Signale auf der Leitung 88 werden einer Schwellenwertschaltung 94 mit niedrigem Schwellenwert zugeführt, wobei diese Schaltung auf einen Pegel eingestellt ist, der auf elektrisches Rauschen nicht anspricht. Dieser Pegel liegt ganz nah an der Grundlinie des teilchenerzeugten Impulssignalverlaufs, die etwa dem kleinsten Teilchen entspricht, das erfaßt wird. Jedes Signal, das diesen niedrigen Schwellenwertpegel nicht überschreitet, erzeugt keine Stromimpulse im Ausgang 47 des elektronischen Präzisionsschalters. Jedes Signal, das diesen niedrigen Schwellenwert überschreitet, erzeugt einen Impuls auf einer Leitung 95 zum Erfassen in einem Hinterflankendetektor 96. Eine kleine Spitze bzw. ein Triggerimpuls wird erzeugt und über eine Leitung 97 mit einem monostabilen Multivibrator 98 gekoppelt, um diesen für eine zum Erzeugen der erwünschten Betätigungszeit des Schalters 92 ausreichende Zeit zu triggern. Infolgedessen erhält die Leitung 47 einen Impuls mit der Amplitude eines teilchenerzeugten Impulses und der Dauer des Impulses vom Multivibrator 98. Die in der Erläuterung des Impulsformers 36 erwähnte Verzögerung entsteht dadurch, daß der Multivibratorimpuls auf dessen Ausgangsleitung 113 bei der Hinterflanke des durch den niedrigen Schwellenwert gehenden Signals anfängt, während, wie im folgenden ersichtlich wird, der zum Leiten der Ladungen zur Vergleichsschaltung benötigte Schaltvorgang beim Durchgang der Vorderflanke desselben Impulses durch die Spannungspegel der variablen Schwellenwertschaltung 34 entsteht.

Auf die beschriebene Weise wird also ein Ausgangssignal auf der Leitung 47 erhalten, das aus einer Reihe von Stromimpulsen bekannter Dauer und mit einer der Teilchengröße proportionalen Amplitude besteht. Es ist nunmehr nötig, daß jeder Impuls eine positive oder eine negative Ladung erzeugt, je nachdem ob dieser Impuls durch ein Teilchen erzeugt wird, das größer oder kleiner ist als die durch den Pegel der Schwellenwertschaltung 34 dargestellte Größe. Da der »ab«-Schalter 54 in einem Zustand ist, bei dem Ladung für kleine Impulse angenommen wird, gelangen alle kleinen Impulse über einen Präzisionsschalter 99 in denselben in eine Phasenumkehrvorrichtung 100 und danach in eine Summierschaltung 102 der Vergleichsschaltung 62 als negative Ladung. Von der Summierschaltung aus wird die Ladung an einen Integrator 104 angelegt, der eine Schaltung mit einem sehr hohen Verstärkungsfaktor ist, so daß eine Ausgangsspannung, die der im Integrator gespeicherten Ladung proportional ist, an der Ausgangsleitung 68 entsteht.

Die Umwandlung von Impulsamplituden in eine proportionale elektrische Ladung zum Speichern im Integrator 104 kann in einigen Fällen auf einfache Weise bewirkt werden, indem ein kleiner Kondensator auf eine Spannung aufgeladen wird, die einem Teilchenvolumen proportional ist, und diese Ladung in den Integrator abgeworfen wird, wie bei der bekannten »Pump«-Schaltung geschieht.

Ist der Impuls auf der DetektorausgangsleitunE 32

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größer als der Pegel der variablen Schwellenwert- erzeuger 30 erzeugt werden. Der Impuls 131 hat die Schaltung 34, so wird ein Impuls der Schaltersteue- größere Amplitude, da er durch ein größeres Teilrung 56 zugeführt. Er gelangt zuerst durch einen chen erzeugt wurde. Beim Punkt B₁ der den Zustand Vorderflankendetektor 106, der bei seiner Vorder- am Ausgang 91 des Impulsdehners 90 darstellt, nehflanke einen Auslöseimpuls erzeugt. Eine Einstell- 5 men die beiden Impulse 132 und 133 die gedehnte Rückstell-Flip-Flop-SchaltunglOe bzw. ein bistabiler bzw. gestreckte Form der Impulse 130 bzw. 131 an. Multivibrator, befindet sich normalerweise in einem Es ist zu bemerken, daß die Vorderianke der ge-Zustand, bei dem der »ab«-Schalter 54 Impulse von dehnten Impulse ziemlich getreu der Vorderflanke dem elektronischen Präzisionsschalter 92 weiterleitet der entsprechenden Impulse 130 und 131 folgt. Wenn und der »auf«-Schalter 52 diese Impulse sperrt; io aber diese entstehenden Impulse abklingen, werden wenn aber ein Triggerimpuls vom Hinterflanken- ihre Maximalamplituden durch die Schaltung 90 beidetektor 106 über eine Leitung 107 zu der Einstell- behalten. Diese Amplituden sind mit S, das klein beeingangsklemme »5« der Flip-Flop-Schaltung 108 deutet, am linken Impuls bezeichnet und mit L, das zugeführt wird, wird der Zustand des Schalters ge- groß bedeutet, am rechten Impuls bezeichnet,
ändert, um den Durchgang eines Stromimpulses auf 15 Fig. 7C zeigt einen Rechteckimpuls 134, der der Leitung 48 durch einen elektronischen Präzi- vom Zeitpunkt 18 bis zum Zeitpunkt 110 besteht. sionsschalterl09 im »auf«-Schalter 52 zu ermög- Dieses ist die Zeitdauer, während der der Impuls 131 liehen, bis ein anderer Impuls seiner Rückstell- den Schwellenwertpegel 135 der Schwellenwertschalklemme »R« über eine Leitung 115 zugeführt wird. tung 34 überschritt. Es ist zu bemerken, daß beim Dieser Rückstellimpuls wird durch Erfassen der Hin- ao kleineren teilchenerzeugten Impuls 130 kein äquivaterflanke des Multivibratorimpulses auf einer Ver- lenter Rechteckimpuls gebildet wurde, da dieser kleibindung 114 mittels eines Hinterflankendetektors nere Impuls während seines Bestehens den Schwel-110 erzeugt. Der letztere kann auch Mittel zur ge- lenwert 135 nie überschritt. Der Impuls 130 hat eine ringfügigen Verzögerung des Triggerimpulses um- Zeitdauer von f0 bis 15, überschreitet aber den niedfassen, wie z. B. eine Verzögerungsleitung. Da die 25 rigen Schwellenwert 137 der Schaltung 94 nur für Umwandlung von Spannung in Ladung am Ende des die Zeit von il bis /2. Das Ausgangssignal der nied-Multivibratorimpulses vollständig ist, können die rigen Schwellenwertschaltung 94 ist in F i g. 7 D als Flip-Flop-Schaltung und der Impulsdehner zu die- ein Rechteckimpuls 136 gezeigt, und der vom größesem Zeitpunkt zurückgestellt werden, um sie für den ren teilchenerzeugten Impuls 131 stammende Impuls, nächsten teilchenerzeugten Impuls vorzubereiten. 30 der aus der Schwellenwertschaltung herauskommt, Die geringfügige Verzögerung, wenn vorgesehen, er- ist in Fig. 7D bei 138 gezeigt und entsteht zwischen höht die Genauigkeit, indem sie gewährleistet, daß den Zeitpunkten 17 und /11.

die elektronischen Schalter 52 und 54 ausreichend Wenn man den Impulsen, die im verzögerten PräZeit haben, um ihren Zustand zu wechseln, bevor zisionsimpulsformer 36 der F i g. 6 entstehen, folgt, die Rückstellung der Flip· Flop-Schaltung und des 35 sieht man, daß die Hinterflanke von jedem der Im-Impulsdehners bewirkt wird. Diese Zeit ist nor- pulse 136 und 138 im Detektor 96 erfaßt wird, womalerweise von der Größenordnung einer Mikro- durch Trigger-Ausgangsimpulse 139 und 140 bei der Sekunde. Der Ausgang des Detektors HO ist auch Zeitpunkten 12 bzw. ill erzeugt werden. DieseTrigmit dem Impulsdehner 90 über einen Weg 116 ver- genmpulse entstehen an der Leitung 97 und sind ir bunden, und zwar für Rückstellzwecke, wie im fol- 40 F i g. 7 E gezeigt. Sie betätigen den monostabiler genden beschrieben wird. Multivibrator 98 zum Erzeugen von Rechteckschalt-

Die Summierschaltung 102 ei zeugt ständig an impulsen 141 und 142, die auf den Ausgangsleitun-

ihrem Ausgang 120 die algebraische Summe der gen 113 und 114 entstehen, und zwar zwischen der

ihrem Eingang zugeführten Ladungen und legt ihr Zeitpunkten 12 und 14 im Fall des kleineren teilchen-

Ausgangssignal an den Integrator 104 an. Da wegen 45 erzeugten Impulses und den Zeitpunkten ill unc

des hohen Verstärkungsfaktors des Integrators ein /12 im F:.;; Ues größeren teilchenerzeugten Impulses

endliches Ausgangssignal von erheblicher Spannung wie in F · v;. "⁷F gezeigt. Diese Impulse 141 und 142

am Integratorausgang 68 immer besteht, kann dieses werden <:, : elektronischen Präzisionsschalter 92

Ausgangssignal dazu benutzt werden, um den Pegel und d ,r> ü's^rflankendetektor HO zugeführt,

der Schwellenwertvorrichtung automatisch durch die 50 Bei dem elektronischen Präzisionsschalter 92 defi

Rückkopplungsverbindung 72 zu verändern, wobei nieren die Impulse 141 und 142 spezifische Anteil«

es in einem geeigneten Voltmeter in der Auslesevor- der gedehnten Impulse 132 und 133, die zwischer

richtung 70 gemessen wird. Da diese Rückkopplungs- den Zeitpunkten ti und i4 beim kleineren Impuli

Verbindung die Schwellenwertsteuerung für die Vor- und den Zeitpunkten ill und il2 beim größerei

richtung der F i g. 5 bildet, stellt sie eine automatische 55 Impuls entstehen, so daß das Ausgangssignal bei 4'

Vorrichtung dar, die der handbetätigten Steuerung vom elektronischen Präzisionsschalter aus den ii

38 äquivalent ist; dasselbe Bezugszeichen38 ist aus Fig. 7H gezeigten Impulsen 144 und 145 besteht

diesem Grund neben dem Bezugszeichen 72 gezeigt. Die Amplituden sind den Amplituden der Impulsi

Der Gleichgewichtszustand ergibt eine im wesent- 130 bzw. 131 identisch, nämlich den Amplituden ν

liehen konstante Anzeige der Vorrichtung 70, die um 60 bzw. L. Die Maximalamplituden sind also beibehal

so konstanter ist, je größer die Integratorspeicher- ten, bestehen jetzt aber in genau rechteckigen Impul

kapazität ist. sen, die einfacher zu behandeln sind als die Impulsi

Fig. 7 zeigt eine Reihe von Signalformen, die 130 und 131. Sie werden auch in bezug auf dl·

den Weg von zwei durch die Vorrichtung der F i g. 6 Impulse 130 und 131 verzögert, um das Stellen de

passenden Impulsen darstellt. Beim Punkt A, der die 65 diese Impulse über die gewünschten Wege leitende!

Ausgangsleitung 32 darstellt, sind zwei getrennt ent- Schalter zu erleichtern.

stehende elektrische Impulse 130 und 131 gezeigt, Der Hinterflankendetektor 110 erzeugt Trigger

die beim Durchgang von Teilchen durch den Signal- impulse 146 und 147 auf den Wegen 115 und Hi

die im Fall des kleineren teilchenerzeugten Immil«»«: 130 vom Zeitpunkt /4 bis zum Zeitpunkt Fall des größeren Impulses 131 vom bis il3 verzögert sind. Wie erläutert di Vö dß di I

., „ - ·— —"""·"! e^cwi"ineisiet

diese Verzögerung, daß die Impulse 144 und 145 vor der Rückstellung der Flip-Flop-Schaltung 108 und des Impulsdehners 90 beendet sind.

Um die Beschreibung beim Rechteckimpuls 134 wiederaufzunehmen, der die Ausgangsgröße der Schwellenwertschaltung 34 darstellt und auf de'r Lei tung 46 entsteht, und zwar nur beim Entstehen des größeren der teilchenerzeugten Impulse wird die Vorderflanke dieses Impulses im Detektor 106 erfaßt und erzeugt einen Triggerimpuls 149, der auf der Leitung 107 zu dem Zeitpunkt /8 erscheint, wie in

¹^¹⁸J-^{1 d}*^TgeS?^{lh Κί}· ^Dieser Trigg^impuls triggert dte FIip-Flop-Schalrung 108 und bewirkt bei dem Zeitpunkt i8 beginnend, daß diese Schaltung e Rechteckimpuls 150 erzeugt, dessen Amplitude Verhältnis der Widerstände der Summierschaltung ^bestinunt; ^dies kann für einen beüebigen Wert fest ^od.^er mittels geeignet geeichter Steuerelemente variabel P^ ^{Auf uimSichB Weise ka}°^{n ώε} variable SchneiP^ ^{Auf uimSichB Weise ka}°^{n ώε} variable Schnei lenwertschaltung von Hand mittels einer geeignet geeichten Steuerung oder mittels eines Rückkopp- *^u _o ^aS^ssig^nals> das über die Leitung 72 vom Ausgang ■ 1 Integrators hergeleitet wird, automatisch ver-

p erzeugt, dessen Amplitude rfiü fg

Sättigung der Schaltung darstellt Der Imnnu ι *n ^Nu"-Anzeiger. Wenn das Verhältnis der Vergleichs-

wird zum Zeitpunkt/13 durch den TrfZl ι " ^schaItung ^auf die beschriebene Weise derart geändert 147 bbh ^{daß die Atrt} f ih bid Ei

gg altung darstellt Der Imnnu ι *n

wird zum Zeitpunkt/13 durch den TrfZl ι 147 abgebrochen, so daß der an der in Fig 71H* gestellten Leitung 60 entstehende Ausganesimnnk 150 ein genauer Rechteckimpuls ist GleichzeitigfhlS die Spannung am Ausgan?skanal 58 auf Null ah iTm einen negativ gerichteten Impuls 151 derselben Dauer zu erzeugen, wie in Fig. 7K dargestellt ist Qie^r Impuls wird dem Präzisionsschalter 99 zueeführf F, ist ersichtlich, daß die Impulse 150 und 151 A. ftaft impulse sind die d Shlt 52 S

in Fig. 5 die Widerstandselemente der Vergleichsschaltung gleich sind und der Schwellenwert mittels der Steuerung 38 entweder von Hand oder automatisch verändert wird, bis die Anzeige der Vorrichtung 70 Null ist, zeigen der geeichte Anzeiger und die Skalenscheibe 42 und 44 die Scheideteilchengröße an, die das 50. Massenperzentil bzw. den Massenmittelwert darstellt. In diesem Fall braucht die Auslesevorrichtung 70 nichts anderes zu sein als ein Null-Anzeiger. Wenn das Verhältnis der Vergleichs-

g ^f die beschriebene Weise derart geändert ' ^{daß die Antworte}n auf zu ihren beiden Ein⁸f^ngu" .^zu8^eführte Impulse gleicher Größe nicht ^S ' ^S° ^entsP^{lictlt eine Nu}.^{n am} Ausgang 68

^C'?^{em Zustand}» oei dem das jeweilige Perzentil der ^rela,^Ü^^{n Antwor}t entspricht. Ist z. B. das Anworten- ^?^rhaltnis des kleineren zum größeren 3 : 1, so ergibt ^ ^S*wel]enwertsteuerung die Scheidegröße, die u ^Peraentil entspricht usw. Die Vorrichtung 5. ^{St Ig den Zustand}. bei dem der »auf«-Strom dem )>abSt lih i dß dh

, Impulse 150 und 151 A. ftaft u p g

impulse sind, die den Schaltern 52 bzw 54 ₇u«Srt 5. ^{St Ig den Zustand}. bei dem der »auf«-Strom

werden. zugeführt _3o dem )>ab«-Strom gleich ist, so daß man durch Ver-

Da der Schalter 54 normalerweise geschlossen kt Sf¹!?¹?. ^d^ Y^erstärkerfaktors in einem Kanal einen

abgesehen von der Zeitdauer zwischen ί8 und , M ^MultlP¹.¹f^iei^fa:^ktor halten kann, um jede gewünschte

geh« der Impuls 144 ohne weites dSrch und iw "^S- ^Si^eideteilchenß^röße festzustellen,

drch die Phkhrih l^gn ^{gelten dieseiben} Prinzipien, abgesehen

^{daß m} ^ ^{Fl1 d} ^ Vlihhl

geh« der Impuls 144 ohne weites dSrch und iw "^S- ^S durch die Phasenumkehrvorrichtung 100 umeekehrt « α l^gn

um auf dem Weg 64 zwischen den Zeitounkt 2 "'^daß

rvorrichtung 100 umeekehrt

um auf dem Weg 64 zwischen den Zeitounkten / 2 und t4 als ein negativ gerichteter RechteddmouE 152 zu erscheinen, wie in^Fig 7L dareestell·Tkt Ί,ί ähnliche Weise gelangt der Impuls 145 der an dem oberen Schalter, der für die Zeit zwischen 7« 7%

p, gn

.'·^^{sem Fal1}' ^da ^ Vergleichsschal-Λ¹¹"⁸, ^emen .^e!:^heblichen Verstärkungsfaktor hat, die ^Aus>esevornchtung 70 die Steuerung des Perzentils

"I , ^dm y.^{ernältnis der} Widerstände der Summierschaltung liefert; andererseits kann sie die zum »!^» ^d^ Schwellenwertschaltung 34 benötigte

^⁸⁶¹¹· ^{Die Vorrichtun}8 ^{der F} '^l 8· 4 hauptsächlich für eine Handsteue-

""⁸ f* ^"^»^^rt« bestimmt, wobei Fig. 5 t?* Anordnung umfaßt, um eine automatische

"** ^RÜ _K ^ckkoPP^IunS ™ «eichen. c . °^b^ «"Beeeben, ist es, je nach Art des ^sP^(sa*> ^mcht unbedingt notwendig, die Gesamtheit ⁶¹¹L" ^bestimmtcn Teilchensystems abzutasten. Es sei τ Γ ^a"^8enommen' ^{daß ein} Teilchensystem viele feine ^{TeiIchen enthalt} di it d d Vrih

und erscheint auf dem Weg 66 als ein positivTerich teter Impuls 153 zwischen den Zeitpunkten ill und il2. Die Amplituden der Impulse 152 und 153 Zd S bzw. L, wobei jedoch der erste Impuls neeativ ?« Diese zwei Impulse werden toSSSta 102 zugeführt, die eine einfache Zwei-Widers -ind Schaltung sein kann, und erscheinen an dem Aus gang 120. Diese wandelt die Spannungen in Ströme L

um, die in den Integrator 104 über den Ausgang 120 ,„ τ Γ ^a"^8enomme y fine

fließen und daher Ladungen dem Integrator zuführen ^TeiIchen _u ^enthalt' di^e mit der verwendeten Vorrichdte sowohl den Amplituden wie auch den Längen der f ü^{! genaU} 8^{emessen we}«"^den können, entweder

etitsprechenden Präzisionsimpulse 152 und 151 nm ^W^ , ^{e verwend}ete öffnung zu groß ist, wenn ein portional sind. Sie sind also den Größen der nt Tf^ulter Counter« verwendet wird, oder weil die sprechenden Teilchen, die die Impulse erzenen « ^elektron'schen Schaltungen zu diesem Zweck nicht proportional. ^μ erzeugen, ₅₅ geeignet sind oder aus anderen praktischen Gründen.

Das Integratorausgangssignal erscheint auf Her J? ""t"^{1 5θΙ}ί^{6η FaU sind das Verfahre}n und die Leitung 68 in der Fortn eine? SpanTung deren Pefe 1 " ^

sich ändert,- und zwar in Abhängigkeit von den durch das kontinuierliche Entstehen von^teilchenerzcua en Impulsen erzeugten Strömen. Dk" ZdkonsSS Integrators wird so gewählt, daß dieTbenöig e Menge an Glättung erhalten wird, und sein AusrWSS

^dint SL¹^St ^Ψ^

J? t ί ^{s Verfahre}n

Ί "f ⁰^u ^{beschrieben sind und b}* ^en ^S/^{StCm abget}f^{tet wird und die er2eu}S^ten

* Γ? ^{KanäIe Verteilt Werden}' ^{eventueI1 I dnem a}"^{deren Fa}"' ^{W0 das Teil}"

T f Ä" ^dy^{namischen Bereich} Empfindlichkeit gegenüber den kleine-

6o ^

lenwert, geeicht auf geeigSte Weise Scheidegröße bestimmende PerzenÄ

^VeA^ahre\^das

'^d·^h· ™^{η1 von der} Vorrichtung selbst, ver-

„.» „—» ju VIIV

für jedes Perzentil eeeienet und in ei

bedingt notwendig. Wie aus dem Folgenden hervor- die gewünschten Informationen. Mit anderen Worten,

geht, muß in solchen Fällen ein Gesamtaufwertungs- es werden zwei Verfahren verwendet, um eine Mes-

verfahren verwendet werden, um Informationen über sung des gesamten teilchenförmigen Volumens oder

die gesamte Masse des Teilchensystems zu erhalten. Masse zu erhalten, wobei das eine Verfahren ein

Es ist unbedingt notwendig, daß die Vorrichtung alle 5 Gesamtverfahren und das andere ein Einzelverfahren

verschiedenen Teilchengrößen des Systems, die zur ist. Danach wird die unbekannte Größe gegen den

Masse merklich beitragen, abtasten kann. Wenn dies durch die erste Methode erhaltenen Bezugswert ge-

mit einem einzelnen Abtaster ausgeführt werden messen.

kann, ist die erste Methode die beste. Ein Verfahren F i g. 8 zeigt eine Vorrichtung zum Messen der

und eine Vorrichtung werden im folgenden erläutert io Scheidegröße, die jedes gewünschte Massenperzentil

mit mehreren Abtastern zum Abtasten vcn verschie- eines Teilchensystems darstellt, bei der eine Gesamt-

denen Bereichen eines Systems, wodurch die Veir- messung der Systemmasse durchgeführt wird und die

Wendung einer abgeänderten Form des ersten Veir- Teilchenanalysiervorrichtung vorgesehen ist. Der

fahrens und der ersten Vorrichtung ermöglicht wird, obere Teil der Schaltung — in Blöcken gezeigt —

die beim Verwenden eines »Coulter Counter« einen 15 erzeugt eine Bezugsspannung, die der Masse des

Abtaster mit mehreren parallel arbeitenden öffnung«- Systems proportional ist und die so geeicht ist, daß

rohren benutzen kann. ein Vergleich mit den aus dem unteren Teil der

Beim Verfahren, in dem Informationsquellen von Schaltung erhaltenen Informationen möglich ist.
außen verwendet werden, werden Daten über die Der Block 200 ist ein Signalerzeuger, wie z. B. eine Masse des Teilchensystems mittels eines Gesamtver- 20 Leitfähigkeitszelle, die ein Ausgangssignal bei 202 fahrens erhalten, ein Bezugssignal erzenigt und durch in Form einer der Teilchenmasse proportionalen Abtastung einer Verdünnung und Verwendung eines Gleichspannung erzeugt. Der Block 204 stellt eine bestimmten Schwellenwertes die gewünschte Scheide- Vorrichtung zum Verstellen der Eichung des Massengröße von einem Vergleich des Ausgangs- und Be- Signalerzeugers 200 dar. Das Signal vom Ausgang zugssignals erhalten. »5 202 ist ein Spannungspegel, der von einem Dämp-Wenn z. B. ein zu untersuchendes Pulver bekann- fungsglied 206 vermindert und über einen Schalter ter Dichte sorgfältig gewogen wird, um seine Massen- 208 zu einem Proportionalstromerzeuger 210 geführt einheit festzustellen, und eine genaue Verdünnung wird, damit ein Strom über eine Leitung 212 zu hergestellt wird, so kann die Massenkonzentration einer Summierschaltung 214 fließen kann. Dieser pro Volumen der Flüssigkeit festgestellt werden. Mit- 30 Strom ist als negativ gezeigt und kann daher gegen ?- tels dieser Verdünnung kann ein Analogsignal durch einen positiven Strom abgeglichen werden.
. _Λ: eine geeignete Einrichtung erzeugt, entsprechend ge- Der untere Teil der Vorrichtung, in fast jeder Hin- ;X schwächt oder vermindert und mit dem Ausgangs- sieht der Vorrichtung der Fig. 6 ähnlich,beginnt mit -I signal des Abtasters verglichen werden. Weiß man, einem Teilchenanalysator, wie z. B. einem Signal-4* daß das verminderte Analogsignal die Hälfte oder 35 erzeuger 216 vom »Coulter Counter «-Typ, dessen einen anderen Bruchteil der Masse darstellt, kann Ausgangssignale über Leitungen 218 und 220 zu •^ man nach dem Abgleichen des Abtasterausgangs- einem Impulsdehner 222 und einer variablen Schwel-

f signals gegen das verminderte Analogsignal eine A ti- lenwertschaltung 224 zugeführt werden. Ein elektrozeige der Scheidegröße in einer an der Schaltung nischer Präzisionsschalter 226 erhält den gedehnten fangeschlossenen geeigneten Anzeigevorrichtung ab- 40 Impuls über eine Verbindung 228 und legt einen lesen. Diese Größe stellt die Perzentilmasse dar, die genau definierten Anteil des gedehnten Signals über ;ί| dem durch das verminderte Bezugssignal bestimmten einen Proportionalstromerzeuger 211 und eine Lei- φ, Bruchteil der Gesamtheit äquivalent ist. Das Abs- tung 230 an die Summierschaltung 214 an. Gleichw;¹ gangssignal des Abtasters wird mittels der oben zeitig wird die Hinterflanke des durch die Schwellen- ^ beschriebenen, variablen Schwellenwertvorrichtung 45 wertschaltung 224 erzeugten Signals von einem De-U erhalten und ergibt ein Vergleichssignal oder einen tektor 232 erfaßt, um einen Triggerimpuls auf eine 5i Strom, der die gesamte teilchenförmige Masse ober- Leitung 234 zum Betätigen eines monostabilen Multi- ; i. halb des Schwellenwertpegels darstellt, so daß nur vibrators 236 zu erzeugen. Ein Ausgang 238 über- >* die Teilchen zum Strom beitragen, die größer als die trägt die Dauer des genauen Rechteckimpulses aus ." durch den geeichten Schwellenwertpegel bestimmte 50 dem monostabilen Multivibrator 236 und stellt mittels Größe sind. eines Hinterflankendetektors 240 über ein Verzöge-Um gültige Informationen zu erhalten, muß die rungsglied 242 den Impulsdehner 222 zurück. Die beschriebene Vorrichtung zuerst geeicht werden. Dies Einzelheiten der Betriebsweise sind im wesentlichen kann einfach erreicht werden, und zwar unter Ver- wie bei der oben beschriebenen Vorrichtung. Die Wendung eines Teilchensystems oder einer Probe, 55 Proportionalstromerzeuger 210 und 211 sind nichts von denen man weiß, daß sie nur Teilchen von fast weiter als Reihenwiderstände und wurden bei der einheitlicher Größe enthalten oder, wenn verschie- homologen Schaltung 102 der Fig. 6 als Teil der dene Größen vorhanden sind, einen engen Größen- Summierschaltung betrachtet. Hier werden sie gebereich haben, der innerhalb des optimalen An- trennt gezeigt, um zu betonen, daß das Eingangssprechbereiches des Teilchenanalysators, wie z. B. 60 signal eines Integrators in der Form eines Stroms eines »Coulter Counter«, liegt Durch dieses Ver- sein sollte, der beim Fließen während einer genau fahren kann man die Bezugsspannung und die davon bestimmten, kurzen Zeit eine proportionale Ladung abgeleiteten Ströme festsetzen, die das lOO°/o, 50% überträgt, wie oben erwähnt ist
oder ein anderes Massenperzentil darstellen. Durch Die Summierschaltung erzeugt auf einer Leitung Verstellen des geeichten Schwellenwertes der Vor- 65 244 ein Aasgangssignal, das in einem Integratorrichtung ergibt ein Vergleich von einer unbekannten verstärker 246 integriert wird, um eine Spannung Probe beim Durchgang durch die Analysiervorrich- auf einem Leiter 248 zu erzeugen. Diese Spannung rung stammenden Signale mit der Bezugsspannung wird über eine Leitung 250 an eine Auslesevorrich-

tung 252 und eine Schwellenwertschaltung 224 an- Signalerzeuger 216 geleitet. Gleichzeitig wird ein gelegt, die zum Feststellen einer Null auf der Leitung Schlamm dieses unbekannten Materials in den Mas- 242 pendelt, wie es bei den oben beschriebenen sensignalerzeuger 200 eingeführt, und die Schalter Schaltungen der Fall ist. Daher zeigt der Schwellen- 208 und 254 werden zu den Klemmen 264 und 266 wertpegel — entsprechend geeicht — die Massen- 5 zurückgestellt, wie dargestellt. Die Vorrichtung perzentilteilchenscheidegröße an, die den Stellwert arbeitet dann auf die oben beschriebene Weise, der Dämpfungsvorrichtung 206 und das Verhältnis . Fig. 9 zeigt eine Vorrichtung, die eine abgeänderte der Widerstände bzw. der Proportionalstromerzeuger Ausführungsform eines Signalerzeugers verwendet, 210 und 211 in den Zweigen der Summierschaltung der mehrere Teilchenabtaster enthält, die jeweils zum berücksichtigt. Wenn z. B. die Widerstände dieser Er- io Abtasten eines anderen Bereichs geeignet sind, damit zeuger 210 und 211 gleich sind und die Dämpfungs- der wirksame Teilchengrößenbereich, der mit der vorrichtung auf die Hälfte eingestellt wird, so stellt Vorrichtung abgetastet werden kann, größer wirf, der geeichte Pegel der Schwellenwertschaltung den Jeder Bereich hat seine eigenen Schaltungen, die Massenmittelwert dann dar, wenn das Ausgangssignal innerhalb des jeweiligen Bereichs liegende Teilchen auf der Leitung 244 auf ein Minimum herabgesetzt 15 behandeln, und eine variable Schwellenwertschaltung wird. Durch geeignete Rückkopplung mittels der zum Aussuchen der Teilchengröße, die die Scheide-Leitung 250 wird der Schwellenwert selbsteinstellend, größe des ganzen Systems darstellt. Alle teilchenwobei die Auslesevorrichtung 252, geeicht in Teil- erzeugten Signale mit Amplituden, die kleiner als der chengrößen, benutzt werden kann, um den richtigen Schwellenwert sind, leiten ihre Impulse zum ersten Wert des Schwellenpegels zu bestimmen. ao Teil der Summierschaltung. Signale, die den wan-

Bei der Eichung der Vorrichtung der F i g. 8 kann dernden Schwellenwert überschreiten, leiten ihre man die folgende Methode in Verbindung mit einem Impulse zum zweiten Teil der Summierschaltung, mit dem Schalter 208 gekoppelten Schalter 254, ihren Die beiden Arten von Signalen, die positiv und Klemmen 256 und 258, einer Leitung 260, einem negativ sein können, werden kontinuierlich gegen-Bezugsspannungselement 262 mit niedrigem Schwel- 25 einander gemessen, wobei beim Erreichen des Gleichlenwert und Schalterklemmen 264 und 266 ver- gewichts der durch die Schaltungskonstanten bewenden, stimmte Prozentsatz den Scheidezustand darstellt; zu

Zuerst wird eine bestimmte Menge von Material diesem Zeitpunkt stellt der Pegel des wandernden als Normalschlamm zum Eichen vorbereitet. Die ein- Schwellenwerts, der in Teilchengröße geeicht ist, die zige Voraussetzung für dieses Material ist, daß alle 30 Scheideteilchengröße dar. Wenn sich der Schwellenseine Teilchengrößen durch den Signalerzeuger 216 wert in einer Bereichsschaltung nach oben oder unten durchgehen und vollkommen abgetastet werden kön- über seine Grenze bewegt, schaltet ein Programmnen. Zum Beispiel wäre ein cingrößiges System von gerät automatisch auf den nächsten Bereich nach Polystyrolteilchen zu diesem Zweck ideal, obwohl oben oder unten, und zwar mit der richtigen Polariandere Materialien, wie z. B. Pollen oder vorgesiebte 35 tat. Der Schwellenwert sucht wieder den Zustand ir Pulver, deren Teilchengrößen in einem relativ engen der Summierschaltung, der das Gleichgewicht des Bereich liegen, verwendet werden können. Die Schal- Ausgangssignals herstellt, und dieser Vorgang wird ter 208 und 254 sind mit ihren Klemmen 256 bzw. fortgesetzt, bis der gewünschte Wert festgestellt wor- 258 verbunden, die die Eichstellungen darstellen, und den ist.

der Schlamm wird in den Massensignalerzeuger 200 40 In F i g. 9 umfaßt die Signalerzeugeranordnunj eingeführt, während eine bekannte Verdünnung des mehrere mit 30-/4, 30-ß, 30-C usw. bezeichnete AnSchlamms in der Vorrichtung 216 abgetastet wird. Ordnungen, die als die Signalquellen für die Kanäle Das Ausgangssignal vom Erzeuger 200 ist eine A, B, C usw. bezeichnet sind. Der Signalerzeugei Gleichspannung, die am Ausgang 202 und an der 30-A /st nicht dargestellt; es kann angenommen wer-Leitung 260, die die Dämpfungsvorrichtung 206 über- 45 den, daß π Kanäle vorhanden sind. Jeder Bereicli brückt, erscheint, und wird durch den Wandler 210 weist eine Anordnung auf, die mit der im mit 280-fl in einen Strom umgewandelt, der auf der Leitung 212 bezeichneten Block enthaltenen Anordnung identiscr erscheint. Gleichzeitig wird der Schwellenwert der ist. Mehrere Blöcke sind dargestellt; sie entsprecher Schaltung 224 auf einen niedrigen, etwas oberhalb den Schaltungen für die Bereiche B, C und D. Dei des Rauschpegels liegenden Wert durch Verbindung 50 angenommene obere Bereich A ist nicht dargestellt mit der Bezugsspannung 262 über den Schalter 254 Jedem Bereich sind drei Schwellenwertschaltung« eingestellt. zugeordnet, wobei 34-H der obere Schwellenwert ist

Unter diesen Bedingungen stellt das Signal auf der der das größte Amplitudensignal, das die Schaltung

Leitung 230 eine Spannung dar, die 100 °/o der Masse annehmen wird, bestimmt, 34-P der variable odei

der Teilchen in der durch den Signalerzeuger 216 55 »wandernde« Schwellenwert und 34-L der niedrig«

fließenden Verdünnung proportional ist; der Strom Schwellenwert, unter welchem keine Signale von

auf der Leitung 212 bildet auch eine Größe, die Bereich angenommen werden. Die Schaltungen de

100 °/o des Volumens des teilchenförmigen Materials Bereichs .4 enthalten keine obere Schwellenwert

im Schlamm darstellt. Durch Verstellen der Eichung schaltung. Die Bereichsschaltung hat eine niedrigen

der Vorrichtung 204 wird das Ausgangssignal vom 60 Schwellenwertschaltung, um das Zählen von Rau

Erzeuger 200 verändert, bis das Signal auf der Aus- sehen zu verhindern.

gangsleitung 244 von der Summierschaltung 214 Null Die hohe Schwellenwertschaltung 34-ff ist prak

ist. Eine andere Möglichkeit wäre, die Empfindlich- tisch der einzige Teil der Bereichsschaltung 280-ß

keit des Signalerzeugers216 zu verändern. Die Vor- der sich von der in Fig. 5 dargestellten Schartun] richtung ist dann geeicht 65 unterscheidet; aus diesem Grund werden zur Ver

Danach wird eine Probe unbekannten Materials einfachung sich entsprechende Elemente mit ent

verdünnt, und zwar genau auf die beim Eichen der sprechenden Bezugszeichen versehen. Die zusatz

Vorrichtung verwendete Verdünnung, und durch den liehen Bauteile sind eine Hip-Hop-Schaltung 281-fi

ein Vorderflankendetektor 282-ß und eine UND-Schaltung 283-B sowie Forcierschaltungen 285-ß. Die bei diesem Blockschaltbild verwendeten Flip-Flop-Schaltungen sind, wie bei allen anderen Blockschaltbildern, von der Einstell-Rückstell-Art, d. h., daß Eingangsbefehle nicht nur eine Zustandsänderung hervorufen, sondern auch den darauf folgenden Zustand bestimmen.

Man nehme an, daß ein Teilchenimpuls erzeugt wird, der zu groß ist, um in die Informationen vom Bereich ß aufgenommen zu werden. Das Ausgangssignal von der hohen Schwellenwertschaltung 34-H gelangt in den Vorderflankendetektor 282-ß, der einen kurzen Ausgangsimpuls in Form eines Triggerimpulses erzeugt. Die Flip-Flop-Schaltung 301-ß befindet sich normalerweise in einem Zustand, bei dem ein Signal an die UND-Schaltung 283-ß angelegt wird, so daß jeder Impuls, der den Vorderflankendetektor 282-ß nicht betätigt, durch die UND-Schaltung 283-ß gelangen kann. Wenn aber ein Triggerimpuls entsteht, der einen Impuls von hoher Amplitude oberhalb des hohen Schwellenwerts darstellt, wird die Flip-Flop-Schaltung 281-ß erregt und die UND-Schaltung 283-ß abgeschaltet, wodurch eine Betätigung des Präzisionsschalters 92-B durch den vom monostabilen Multivibrator 98-ß auf Befehl des niedrigen Schwellenwerts 34-L erzeugten Impuls verhindert wird. Bei Impulsen, die den niedrigen Schwellenwert 34-L, aber nicht den hohen Schwellenwert 34-H überschreiten, ist die Betriebsweise der restlichen Teile der Schaltung wie bei F i g. 5.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die Ausgangswerte bei 66-B und 64-ß in den Summierschaltungselementen ΙΟΙ-IB und 102-2B verglichen werden, um bei 120 einen Strom zu erzeugen, der seinerseits in den Integrator 104 fließt. Die Rückkopplungsleitung 72-ß verändert kontinuierlich den Schwellenwert der Schaltung 34-F auf der Suche nach dem Pegel, der einen Gleichgewichtszustand herstellt, der ein Nullzustand ist, wie oben beschrieben. Während dieses Vorgangs liefern alle die anderen Bereiche einen Strom auf der Leitung 120, wobei jeder seine »Auf«- und »Ab«-Komponenten in geeigneten Elementen summiert, die den Teilen 102-1B und 102-2 B äquivalent sind. Daher wird ein Gleichgewichtszustand möglicherweise nicht innerhalb des Bereichs des Schwellenwerts in der Schaltung 34- V erreicht. In einem solchen Fall geht der wirksame Schwellenwertpegel durch die obere oder untere Grenze des Bereichs, was zu bedeuten hat, daß die gewünschte Scheideteilchengröße nicht in diesem Bereich liegt. Ausreichende Zeit wird gewährt, um festzustellen, ob das Gleichgewicht in dem jeweiligen Bereich liegt Wird das Gleichgewicht nicht erhalten, schaltet die Vorrichtung auf den nächsten Bereich nach oben oder unten um und bewirkt, daß der variable Schwellenwert in dem entsprechenden Bereich den gewünschten Pegel sucht. Wenn der Kanal einer Bereichsschaltimg wandert, müssen selbstverständlich die variablen Schwellenwerte von allen anderen Bereichen ausgeschlossen sein oder offen, damit alle innerhalb des entsprechenden Bereichs entstehenden Impulse mit der richtigen Polarität durchgelassen werden.

Ein Programmgerät 286 wird durch das Ausgangssignal des Integrators 104 beim Überschreiten einer der durch die hohe und niedrige Schwellenwertschaltung bestimmten Grenze mit Impulsen versorgt, da

kein Gleichgewichtszustand erreicht worden ist. In einem gegebenen Zustand arbeitet das Programmgerät 286 über die Forcierschaltungen, wie z. B. 285-ß in jedem der Bereichsschaltungen, um die angeschlossene, dem 108-ß-Teil äquivalente Flip-Flop-Schaltung anzuregen, Addier- bzw. Subtrahiersignale zu erzeugen, während der Schwellenwert eines Bereichs den Gleichgewichtszustand sucht. Bei einer anderen Möglichkeit sperrt das Programmgerät die

ίο variablen Schwellenwerte von allen nicht durchgesuchten Bereichen bei demselben Pegel wie der obere bzw. untere Schwellenwert, wodurch alle Informationen entweder addiert oder subtrahiert werden. Sucht z. B. die Schwellenwertschaltung 34-K des Bereichs ß einen Gleichgewichtszustand, so hält das Programmiergerät die vom Bereich A kommenden Signale zur Addition, während die Signale von den Bereichen C, D und anderen niedrigen Bereichen zur Subtraktion gebracht werden. Auch werden sich

so die Signale oberhalb des Schwellenwerts im Bereich B addieren und die unterhalb des Schwellenwerts subtrahieren.

Wenn in diesem Zustand der Integrator 104 unterhalb seiner unteren Grenze arbeitet, so wird das Pro-

s5 grammgerät 286 mit Impulsen versorgt, wodurch die Fähigkeit, einen Schwellenwert zu suchen, auf den C-Bereich übergeht, wobei die A- und B-Bereiche in positivem Zustand gesperrt werden und die Bereichsschaltungen D, E und die anderen niedrigeren Be- reichsschaltungen alle in dem negativen Zustand gesperrt werden; dabei wird das Ausgangssignal vom Bereich C oberhalb und unterhalb des wandernden Schwellenwerts geteilt. Wird ein Gleichgewichtszustand erreicht, so wird der Wert der Teilchengröße durch die geeignet geeichte Auslesevorrichtung 70 dargestellt. Das Programmgerät zeigt auch den richtigen Maßstab der Auslesevorichtung 70 an.

Es ist ersichtlich, daß in einer Anlage der in bezug auf F i g. 9 beschriebenen Art bestimmte Bedingungen bestehen, die von der Natur der Anordnung bedingt sind und die ohne gewisse Abänderungen die Verwendung der Signale von jeder der Bereichsschaltungen verhindern. Diese Bedingungen können wie folgt zusammengefaßt werden:

a) Um den einzigen Integrator zum Suchen des Schwellenwerts in jedem beliebigen Bereich zu verwenden, ist sein Schwingen dasselbe, unabhängig von dem Bereich, in dem er arbeitet;

So ohne eine unterschiedliche Bewertung oder Anpassung wird aber nicht jeder Bereich Signale derselben Größe erzeugen, wobei der Größenunterschied bei verschiedenen Kanälen ganz erheblich sein kann. Die kleinen Teilchenimpulse müßten gegenüber ihrem der Teilchengröße proportionalen Wert viel mehr im Vergleich zu einem durch die großen Teilchen erzeugten Impulse verstärkt und immer noch durch die im Integrator erzeugten Schwellenwertänderungen gesteuert werden.

b) Bei Verwendung eines »Coulter Counter« sind die Strömungsgeschwindigkeiten durch die zum Erfassen der den kleineren Teilchen entspre-

chenden Bereiche vorgesehenen kleineren öffnungen wesentlich kleiner ab die Strömungsgeschwindigkeiten durch die größeren öffnungen, so daß die Teilchen durch ihre Abtastzonen mit

verschiedenen Geschwindigkeiten durchfließen Anzahl der Bits der gewünschten Genauigkeit an-

und Signale von unterschiedlicher Anzahl pro gepaßt ist. Die Leitung 332 enthält so viel Drähte,

Zeiteinheit akkumuliert werden. wie notwendig sind, die Bits der Binärzahl zu übertragen. Diese Binärzahl ist also das Homolog der

Wegen dieser Bedingungen müssen kompensierende 5 Impulshöhe in den oben beschriebenen Analog-

Maßstabbciwerte in die Bereichsschaltungen ein- systemen.

gebaut werden. Für die langsamen Strömungs- Das Schaltungselement, das einen Meßpegel be-

geschwindigkeiten der kleineren Öffnungen muß z. B. stimmt und der variablen Schwellenwertvorrichtung

der Beitrag dieser Bereiche mit dem Verhältnis der entspricht, ist ein subtrahierender Digitalkomparator

Strömungsgeschwindigkeiten multipliziert werden. io 334. Dieser vergleicht durch Ausführung einer Sub-

Andererseits müssen die kleineren Teilchenimpulse, trahierung des Binärwerts an einem mit P bezeich-

da sie viel mehr als die größeren verstärkt werden, neten Eingang, der das Teilchenvolumen darstellt,

um das Verhältnis der Gesamtempfindlichkeiten ver- eine Binärzahl an einem mit Γ bezeichneten Eingang,

ringert werden, wobei der Öffnungsstrom und die Wenn die erhaltene Differenz eine positive Zahl ist,

Verstärkung zu berücksichtigen sind. 15 muß die Eingangsgröße bei P kleiner als die bei T

Diese unterschiedliche Bewertung kann zweck- sein, und der Komparator 334 weist kein Ausgangsmäßig dadurch erreicht werden, daß die Dauer der signal auf seiner Ausgangsleitung 359 auf. Wenn aber vom Multivibrator 98-ß und dem entsprechenden die dem Eingang P zugeführte Binärzahl größer als Element in den anderen Bereichen erzeugten Impulse die am Eingang T ist, ergibt die Subtraktion eine verändert wird. Glücklicherweise sind die großen ao negative Zahl, wobei der Komparator so angeordnet Teilchen meistens nicht häufig, so daß Hie Multi- ist, daß er ein Ausgangssignal auf der Leitung 359 vibratorimpulse in den größeren Bereichen gegenüber erzeugt. Das Ausgangssignal oder das Fehlen eines den Impulsen in den kleineren Bereichen sehr breit Ausgangssignals auf der Leitung 359 wird als eine gewählt werden können, ohne daß Störungen wegen logische »1« bzw. eine logische »0« bezeichnet. Der koinzidenter Impulse zu befürchten sind. as Komparator 334 entspricht also genau dem variablen

Eine weitere Möglichkeit, eine Kompensierung Schwellenwert 34 der oben beschriebenen Analogoder unterschiedliche Bewertung vorzunehmen, be- vorrichtung, wie z. B. der der F i g. 6.
steht in geeigneter Wahl der Widerstände lfl'2 in den Die Vorrichtung der Fig. 10, die dem Integrator Summiernetzwerken der verschiedenen Bereiche. Die 104 der Fig. 6 und den »Auf«- und »Ab«-Schaltern Widerstände der oberen Bereiche werden kleiner als 30 52 und 54 entspricht, besteht aus einem Addier-Subdie der unteren Bereiche gewählt. trahier-Register 304. Diese Vorrichtung nimmt eine

In der grundlegenden Beschreibung wurde ange- Binärzahl an ihrem Eingang N an und addiert sie zu

nommen, daß der Massenmittelwert gesucht war; es oder subtrahiert sie von der schon darin gespeicherten

ist aber auch möglich, durch geeignete Änderung der Zahl je nach dem Zustand eines logischen Funktions-

Schallungskonstanten die einem beliebigen Massen- 35 eingangs F. In der Vorrichtung des Beispiels wird die

perzentil entsprechende Scheideteilchengröße fest- Binärzahl am Eingang N addiert, wenn eine »0« am

zustellen. Es sei bemerkt, daß die Widerstände 102 Eingang F erscheint, und subtrahiert, wenn eine »1«

variabel sind. Auch beim Betrieb des Programm- am Eingang F erscheint. Die «-im Eingang N erschei-

geräts ist eine solche Änderung möglich. Relais und nende Binärzahl ist dieselbe wie auf der Leitung 332

andere Schaltungselemente können verwendet wer- 40 beim Verstellen einer Binärmultiplizierschaltung 302.

den, und der Fachmann kann ohne weiteres die not- die die Quelle für den Eingang N darstellt, zum

wendige Anordnung ausarbeiten. Suchen des Massenmittelwerts eines Teilchensystems.

Das Grundkonzept, nämlich die Ableitung mit der wie in der unmittelbar folgenden Beschreibung anVorrichtung einer Zahl oder von Zahlen, die die genommen wird. Bei Verwendung der Binärmultipli-Gesamtmasse oberhalb und/oder unterhalb einer ver- 45 zierschaltung 302 zum Feststellen von Massenperzenänderlichen Größe darstellen, und die Anlegung eines tilen außer dem fünfzigsten, wie weiter unten be-Rückkopplungssignals, um zu bewirken, daß diese schrieben, liefert sie einen Multiplikationsfaktor. Bis variable Größe einen Gleichgewichtszustand sucht zu diesem Punkt kann man annehmen, daß sie mit 1 wodurch sie die Scheidegröße wird, oberhalb und multipliziert.

unterhalb welcher die Fraktionen der teilchenfönni- 5° Daher nimmt die im Addier-Subtrahier-Regista

gen Masse in bestimmtem Verhältnis zueinander oder 304 gespeicherte Zahl zu, wenn die Zahl am Ein

zu einer von äußeren Mitteln stammenden Größe gang P des Komparator 334 kleiner als der Massen

stehen, kann auch unter Verwendung von Digital- mittelwert ist da die meisten Eingangssignale bein

verfahren benutzt werden. Die in Blockform in Einschalten addiert werden, während sie im um

Fig. 10 vorgeschlagene Vorrichtung, deren bezeich- 55 gekehrten Fall abnimmt Das Ausgangssignal de

nete Bauteile dem Fachmann bekannt sind, ist ein Addier-Subtrahier-Registers 304, das der Differen;

Beispiel einer solchen Anwendung. zwischen den laufenden Gesamtwerten der Massei

In der Vorrichtung der Fig. 10 werden in einem oberhalb und unterhalb des Meßpegels entspricht

Signalerzeuger 330 erzeugte Impulse zu einem Ana- wird über Verbindungen 372 zum Komparator 33<

log-Digital-Wandler 301 über eine Leitung 331 zu- 60 zurückgekoppelt um den Meßpegel herzustellen

geführt Auf Befehl von einem Meßkreistrigger 305, Wegen der Rückkopplungswirkung ändert sich de

der eine niedrige Schwellenwertvorrichtung sein kann, Meßpegel, bis er einen Gleichgewichtszustand, be

wie in Verbindung nrit den vorhergehenden Figuren dem die zwei Fraktionen im gewünschten Verhältni

beschrieben ist wandelt der Analog-Digital-Wandler stehen, findet Im Fall des Massenmittelwerts werde)

301 eine Impulsamplitude in ein digitalkodiertes, 65 diese Fraktionen gleichgesetzt Beim Erreichen de

vorzugsweise binärkodiertes Signal und gibt auf eine Gleichgewichts stellt die auf der Verbindung 372 er

Leitung die binärkodierte Zahl, die der Amplitude scheinende Zahl die gewünschte Teilchengröße dai

des teilchenerzeugten Impulses entspricht wobei die Diese Binärzahl kann mittels eines Binär-Digital

29 30

Wandlers 310 in Dezinialfonn umgewandelt und der nung und Akkumulierung der durch die teilchen-

Auslesevorrichtung 370 zugeführt werden, die einen förmige Masse oberhalb und unterhalb einer Scheide-Streifen-oder Kartendrucker oder eine der vielen zur größe dargestellten Größen verwenden. Die hiei Verfügung stehenden alphanumerischen oder nume- verwendeten Methoden können auch in einer Anlage rischen Anzeigevorrichtungen sein kann. Eine 5 angewendet werden, die auf einen Vergleich de; Rechenschaltung 311 kann zweckmäßig vorgesehen oberen Bereichs der teilchenförmigen Masse mil

werden, um die Rechnung einem nach einem anderen Verfahren gemessenen

_Λ Bruchteil der gesamten Masse beruht. Diese Aus-

, "|/6v führungsformen der Methoden sind aber nicht dar-

J/ "^ ίο gestellt, da sie vom Fachmann ohne weiteres ausgearbeitet werden können.

durchzuführen, wobei der äquivalente sphärische F i g. 11 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung

Durchmesser der dem Massenmittelwert oder einem bei der ebenfalls eine Addition oder Subtraktion vor

anderen Perzentil entsprechenden Teilchengröße ist, einer die akkumulierte teilchenförmige Masse darstel-

das entsprechende Teilchenvolumen wie gemessen, 15 lenden Größe ausgeführt wird; in diesem Fall wird

und kein Proportionalitätsfaktor, der von der Größe aber eine Verzögerungsleitung verwendet, um die

der Abtastzone, der Stärke der Teilchenabtastzone, Signalimpulse zu speichern, bis eine Entscheidung

der Erregung, dem Verstärkungsfaktor der zugeord- getroffen worden ist, welcher von diesen beiden Vor-

neten Verstär·· r und dem einem Binärbit entspre- gangen geeignet ist. Fig. 12 zeigt eine Reihe von

chenden Inkrement des Volumens abhängig ist. 20 Signalformen auf den verschiedenen Verbindungen

Die zwischen dem Analog-Digital-Wandler 301 der Fig. 11, alle in demselben waagerechten Zeit-

und dem Addier-Subtrahier-Register 304 eingeschal- maßstab.

tete Binärmultiplizierschaltung 302 dient demselben Der Signalerzeuger 430 ist bei dieser Vorrichtung Zweck wie die Widerstände 102 der Summierschal- derselbe wie bei der obigen Vorrichtung und wird tung, nämlich einen der Kanäle derart zu kompen- 25 nicht noch einmal erläutert. Das Ausgangssignal 532 sieren, daß beim Erreichen des Gleichgewichts die auf einer Leitung432 ist bei 519 in Fig. 12 gezeigt beiden Massenfraktionen nicht gleich sind, sondern und wird an eine variable Schwellenwertschaltung vielmehr in einem Verhältnis stehen, das die ein- und eine Verzögerungsleitung 436 angelegt. Um die gebaute Asymmetrie ausgleicht. Wenn man z. B. das Betriebsweise der Vorrichtung zu verstehen, betrachte 25. oder 75. Massenperzentil feststellen will, ist die 30 man einen Impuls 532, der einen variablen Schwel-Anordnung so, daß alle Teilchen oberhalb oder alle lenwertpegel 535 nicht überschreitet. Es wird kein Im-Teilchen unterhalb des Meßpegels das Dreifache oder puls an einer Ausgangsverbindung 446 der variablen ein Drittel der normalen Anzahl zu dem Addier-Sub- Schwellenwertvorrichtung 434 und kein Triggerimpuls trahier-Register beitragen. Ob die größeren oder die an einer Ausgangsverbindung 407 von dem Vorderkleineren Teilchen stärker bewertet werden, wird 35 flankendetektor 406 erzeugt; daher bleibt eine FHpdurch einen Massenperzentilwähler 303 gesteuert, der Flop-Schaltung 408· in ihrem Bereitschaftszustand je nachdem, ob er eine »1« vom Komparator 334 er- und hält einen elektronischen Präzisionsschalter 454 hält oder nicht, die Binärzahl auf der Leitung 332 leitend.

mit dem durch den Massenperzentilwähler 303 ge- Derselbe Impuls 532 wird einer Verzögerungs-

wählten Faktor multipliziert oder sie unverändert 4° leitung 436 zugeführt, die so abgeschlossen ist, daß

weiterleitet. Durch Verwendung des entsprechenden Reflektionen vermieden sind. Beim Verlassen der

Multiplizierfaktors wird ein Gleichgewichtszustand Verzögerungsleitung nach 20 bis 30 Mikrosekunden

für jedes beliebige gewünschte Massenperzentil er- in Form eines geringfügig gedämpften Impulses 532'.

reicht. wie in F i g. 12 bei 522 gezeigt ist, wird dieser Impuls

Eine Binärmultiplizierschaltung 306 dient zur Ver- 45 einer niedrigen Schwellenwertschaltung 494 zugeführt, stellung der Auflösung auf fast dieselbe Weise, wie die so eingestellt ist, daß sie ein Ausgangssignal erdie Speicherkapazität des Integrators 104 die Ge- zeugt, wenn ein Impuls ihren Schwellenwertpegel 537 schwindigkeit, mit der der Gleichgewichtszustand überschreitet. Da der Impuls 532' diesen Schwellenhergestellt wird, und das Ausmaß der durch die Zu- wertpegel von den Zeitpunkten ti bis 14 überschreifallsankunft der Teilchen bewirkten Schwankung in 50 tet, hat die Schwellenwertschaltung 494 ein Ausder Analogvorrichtung der Fig. 6 bestimmt. Diese gangssignal 595, das in Fig. 12 bei 523 gezeigt isi multiplizert das Signal mit einem Faktor, der kleiner und auf einem Weg495 der Fig. 11 erscheint. Ein als 1 ist, und erlaubt dem Ausgangssignal des Addier- Hinternankendetektor 496 ist über eine Leitung 497 Subtrahier-Registers, für eine gegebene Änderung mit einem Verzögerungsglied 410 gekoppelt, das eine des auf der Rückkopplungsverbindung 372 hergestell- 55 das Rückstelleingangssignal zur Flip-Flop-Schaltung ten Meßpegels zwischen weiteren Grenzen zu schwan- 408 zuführende Ausgangsleitung 415 aufweist. Diese ken. Der Faktor wird durch eine Auflösungssteue- Schallungsteile erzeugen und übertragen zwei Trigrung 308 gewählt. Sowohl die Binärmultiplizierschal- gerimpulse 597 und 515, wie bei 524 und 52ί> in tung306 als auch die Binärmultiplizerschaltung302 Fig. 12 gezeigt ist. Der Impuls 595 betätigt einer können einfach das Komma in der Binärzahl ver- 60 elektronischen Präzisionschalter 493 und bewirkt schieben, wodurch eine Multiplikation mit oder Divi- daß eine Leitung 491 für die Zeit zwischen den sion durch eine wählbare Potenz von Zwei ausgeführt Punkten 12 und / 4 mit einer Leitung 447 verbun den wird. wird. Ein Impuls 532", der dieselbe Amplitude wie

Die grundlegenden Prinzipien der Erfindung kön- der Impuls 532' und dieselbe Dauer wie der Impuls

nen auch mit anderen Vorrichtungen ausgeführt wer- 65 595 aufweist, wie bei 529 gezeigt ist, wird daher an

den. Als weitere Beispiele wird auf die F i g. 11 bis 14 den Weg 447 gelegt. Dieser Impuls 532" wird dann

hingewiesen, die zwei weitere Vorrichtungen darstel- den beiden elektronischen Präzisionsschaltern 452

len, die andere Elemente zur Ausführung der Tren- und 454 zugeführt. Diese Schalter können im wesent-

31 ' : 32

lichen aus in Reihe mit den Wegen 491, 447, 456 ter 452 leitend wird und der Schalter 454 den über und 457 geschalteten Feldtransistoren deren Tor- den Weg 447 ankommenden Impuls sperrt Dieser elektroden durch die Signale 595, 560 und 558 auf Flip-Flop ist dem Flip-Flop 108 der Fi g. 6 homolog, den Wegen 49s, 460 bzw. 458 geeignet vorgespannt Der Impuls 533 wird auch über den Weg 432 zur sind, bestehen. Es ist dem Fachmann ersichtlich, daß 5 Verzögerungsleitung 436 geführt, die er 20 bis zwei elektronische Schalter, nämlich 452 und 454, 30 Mikrosekunden später mit vernachlässigbarer Verausreichend waren, wobei die Signale auf den Wegen zögerung verläßt. Diese Verzögerungsleitung ist der-447 und 460 koinzident die Torschaltungen an- art ausgebildet, daß eine ausreichende Verzögerung steuern, um das Steuersignal für den Schalter 452 zu entsteht, um zu gewährleisten, daß, wenn ein Impuls erzeugen; man glaubt aber, daß die dargestellte io den variablen Schwellenwertpegel 535 überschreitet, Schaltung der Anmeldung besser angepaßt ist und kein Teil dieses Impulses die Verzögerungsleitung daß die resultierende Symmetrie und das schrittweise verläßt, bevor die verschiedenen Schalter richtig ein-Verfahren die Erklärung jenen vereinfacht, die mit gestellt sind. Da diese Flip-Flop-Schaltung 408 jetzt solcher Technik nicht vertraut sind. den elektronischen Präzisionsschalter 452 geschlos-Obwohl der Impuls 532" an beiden elektronischen 15 sen und den Schalter 454 offen hält, wird durch das Schaltern 452 und 454 angelegt wird, kann er nur Zusammenwirken der Elemente 493, 494, 496 und durch den Schalter 454 durchgehen, da die Flip- 410 und der resultierenden Impulsumwandlungen Flop-Schaltung den Schalter 452 offen hält, wie und Triggersignale 595', 597', 515' und 533" der durch den Nullzustand des Signals 560 bei 526 der verzögerte Signalimpuls 533' zu einem Präzisions-F i g. 11 gezeigt wird, was bedeutet, daß dort kein ao impulsformer 453 geleitet. Bei dieser Ausführungs-Signal besteht. Beim Verlassen des Impulssignals form der Erfindung ist diese Schaltung auch eine 532" aus dem elektronischen Schalter 454 wird die- »Pumpschaltung«, wobei jedoch ihre Dioden bezügser Impuls einem Präzisionsimpulsformer 455, der in lieh jener des entsprechenden Teils 455 für die kleidiesem Fall als Pumpschaltung angenommen wird, nen Impulse umgekehrt polarisiert sind, so daß die über die Verbindung 457 zugeführt. Beim Zunehmen 25 gespeicherte Ladung, die dem Volumen dieses grodes Impulssignals wird der Kondensator dieser ßen Teilchens, das durch den abgeleiteten Impuls Pumpschaltung über die vorgesehene Diode bezug- 566 dargestellt ist, entspricht, dazu neigt, diejenige, Hch Masse aufgeladen, und beim Abklingen des die die kleineren Teilchen darstellt, auszulöschen.
Signals fließt diese Ladung aus der Pumpschaltung Der Stromimpuls 566, der die Übergabe dieser über eine Verbindung 464 in eine Vergleichs- und 30 Ladung an die Vergleichs- und Akkumuliermittel Summierschallung 462, wodurch ein Strom mit dem darstellt, ist dementsprechend mit der entgegengesetzin Fig. 12 bei 564 und 531 gezeigten Schwingungs- ten Polarität in bezug auf den Impuls 564 gezeigt, verlauf erzeugt wird. Die Fläche dieses Impulses 464 Wie bei der Vorrichtung der vorhergehenden Figuren stellt die übertragene Ladung dar. Da die in einem strebt die gesamte Ladung bzw. der Strom in die Kondensator gespeicherte Ladung dem Produkt von 35 Akkumulier- und Vergleichsschaltung gen Null, seiner Kapazität und seiner Klemmenspannung gleich Wie auch bei den erwähnten Vorrichtungen kann ist, ist diese Ladung repräsentativ für das Volumen man die relativen Bewertungsfaktoren der zwei entdes Teilchens, das den Signalimpuls erzeugte, un- gegengesetzten Impulsformer so wählen, daß der abhängig von der Dauer des Signalimpulses, wie Schwellenwertpegel beim Gleichgewichtszustand jedes erwünscht. Sie hat eine solche Polarität, daß das 40 andere beliebige Massenperzentil darstellt.
Ausgangssignal von der Vergleichs- und Akkumulier- In F i g. 13 wird eine Speichervorrichtung, wie z. B. schaltung herabgesetzt wird, was einerseits den durch die Impulsdehner oder Verzögerungsleitung Schwellenwertpegel 535 der Schwellenwertschaltung der oben beschriebenen Ausführungsformen dar-434 mittels der Rückkopplungsverbindung 472 herab- gestellt ist, nicht benutzt. Statt dessen tragen alle " ■ ■ ■ ■ setzt, und zwar auf dieselbe Weise, wie in Verbindung 45 Impulse zu den Akkumulier- bzw. Summierelementen _r ^c ,'_ mit den anderen Ausführungsformen der Vorrichtung bei, wobei die Impulse oberhalb des Schwellenwerts :'- beschrieben ist. einen Beitrag in der entgegengesetzten Polarität bei-. Man betrachte nunmehr die Vorgänge beim Auf- tragen als jene, die unterhalb des Schwellenwerts ;"·'"■ treten eines Impulses, der nicht oberhalb des Pegels liegen, was durch die Trennung in Kanäle oberhalb ^Uls 535 liegt. Ein solcher Impuls ist durch die Signal- 50 und unterhalb dieses Schwellenwerts bewirkt wird. ^L .'.■'■ form533 bei 519 in Fig. 12 dargestellt. Der obere Kanal ist »Auf«-Kanal, da er eine Er-"¹^ Der Impuls 533 liegt oberhalb des Pegels 535, des höhung des hergestellten Pegels bewirkt, und der variablen Schwellenwerts 434, der wie bei den ande- untere Kanal ist »Ab«-Kanal genannt, da er die ren dargestellten Ausführungsformen der Vorrich- entgegengesetzte Wirkung hat. Der Schwellenwert ,^li'; tung durch die Rückkopplungsspannung 472 bestimmt 55 selbst wird durch Rückkopplung des Ausgangssignals ι'¹ ist, und erzeugt an der Verbindung 446 einen Aus- des Akkumulators festgesetzt, so daß der Schwellen-' ' gangsimpuls 546, der, wie bei 520 in Fig. 12 gezeigt wert in Abhängigkeit von den entsprechenden Bei- ^: ist, eine Dauer hat, die gleich groß wie der momen- tragen der die Kanäle passierenden Impulse steigt tane Wert des Impulses 533 ist und für die Zeit be- oder fällt. Eine Schwierigkeit bei einer Vorrichtung ^; ; steht, während der dieser Impuls oberhalb dieses 60 dieser Art ist, daß bei jedem den Schwellenwert Schwellenwertpegels liegt, nämlich von tS und /6. überschreitenden Impuls nicht nur ein Impuls im Die Vorderflanke des Impulses 546 wird von dem »Auf«-Kanal entsteht, sondern auch ein Teil eines Vorderflankendetektor 406 erfaßt und erzeugt an der Impulses im »Ab«-Kanal, der den Anteil des großen Leitung 407 einen Triggerimpuls 507, der zur Zu- Impulses darstellt, welcher unterhalb des Schwellenstandsänderung der Einstell-Rückstell-Flip-Flop- 65 werts lag. Zunächst kann die Schaltung den UnterSchaltung 408 dient, wie durch das an der Verbin- schied zwischen oberhalb und unterhalb des Schweldung 460 bei 526 in Fi g. 12 erscheinende Signal 560 lenwerts liegenden Signalen nicht erfassen, da in dem gezeigt ist, und bewirkt, daß der elektronische Schal- »Auf«-Kanal nichts geschieht, bis ein großer Impuls

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den Schwellenwert tatsächlich überschreitet. Beim Überschreiten des Schwellenwerts hat also ein Irapuls schon eine Wirkung in dem unteren Kanal beigetragen, die seinen Verlauf bis zum Schwellenwert darstellt, und diese Wirkung muß ausgelöscht werden, damit die Rückkopplungsinfonnationen eine gültige Akkumulation von Informationen von den beiden Kanälen darstellt. Die Vorrichtung dieser Ausführungsform umfaßt eine neue Anordnung zum Auslöschen der unerwünschten Wirkung von dem »Ab«-Kanal, so daß nur die Wirkung von dem »Auf«-Kanal von über dem variablen Schwellenwert liegenden Impulsen erhalten wird.

Um die Betriebsweise dieser Vorrichtung zu erklären, weiden die Folgen des Auftretens eines Impukes» dessen Amplitude unterhalb des Schwellenwertpegels liegt und eines oberhalb dieses Pegels liegenden Impulses erläutert. Man betrachte zuerst einen Impuls 732, der eine Amplitude A hat, die unterhalb des Pegels eines variablen Schwellenwerts 735 liegt. Zunächst passiert der Impuls zum Zeitpunkt /1 einen niedrigen Schwellenwert 737, der von einer niedrigen Schwellenwertschaltung 694 und ihrer Verstellvorrichtung 698 gebildet ist. Diese Schwellenwertschaltung dient zum Triggern des Meßkreises und ist so eingestellt, daß Rauschen und/oder Teilchenimpulse, die wegen ihrer geringen Größe uninteressant sind, keine Wirkung auf die Messung haben. Die niedrige Schwellenwertschaltung 694 gibt einen Impuls 795, der beim Zeitpunkt ti beginnt und beim Zeitpunkt ti endet, auf einen Weg 695. Die Hinterflanke diese Impulses wird durch den kleinen Kondensator und die Diode eines Hinterflankendetektors 696 erfaßt, der einen Triggerimpuls 715 von kurzer Dauer auf seiner Ausgangsleitung 615 erzeugt. Dieser Triggerimpuls wird an die Rückstellklemme R einer Flip-Flop-Schaltung 608 angelegt, hat aber keine Wirkung, da diese Flip-Flop-Schaltung schon in dem rückgestellten Zustand ist.

Während diese Vorgänge geschehen, wird der teilchendarstellende Impuls 732 an einen elektronischen »Auf«-Präzisionsschalter 652 .und einen elektronischen »Ab«-Präzisionsschalter 654 über Wege 648 bzw. 650 direkt vom Signalerzeuger 630 bei seinem Ausgang 632 gelegt. Wie ersichtlich, sind diese beiden Schalter Koinzidenztore, normalerweise UND-Schaltungen genannt. Die Steuerklemmen, die bestimmen, ob ein Impuls durch diese Schalter gelangt, sind derart, daß die impulse nur durch den »Ab«- Schalter gelangen. Der Grund dafür ist, daß das Ausgangssignal 795 von dem niedrigen Schwellenwert 694 über eine Vetotorschaltung 651 und ihre Ausgangsleitung 658 an den »Ab«-Schalter 654 angelegt wird und zu dieser Zeit die Flip-Flop-Schaltung 608 kein Ausgangssignal erzeugt; deshalb wird der Schalter 652 offen gehalten. Die Vetotorschaltung 651 ist ein Schaltung, die ein Ausgangssignal 758 in F i g. 14 hat, nur wenn sie ein Eingangssignal vo.n Weg 695 und kein Eingangssignal von der Flip-FIop-Schaltung über ihren Ausgangsweg 661 erhält. Bei einem teilchenerzeugten Impuls unterhalb des variablen Schwellenwertes 735 schickt daher die Vetotorschaltung 651 dem Schalter 654 einen Impuls 795, dessen Dauer der Zeit gleich ist, während der der teilchenerzeugte Impuls oberhalb des niedrigen Schwellenwertes 737 liegt.

Der übertragene Signalimpuls auf dem Weg 657 vom »Ab«-Schalter ist ein etwas abgeschnittener

Impuls 757, bei dem die Kiüeabschnitte des Signal impulses neben der Grundlinie fehlen, da der Schalter 654 nicht während der ganzen Dauer des Impulses 732 leitend ist Der Pumpkondensator einer einfachen Pumpschaltung 655 lädt sich auf die Signalspannung während der Anstiegszeit der Signalspannung des Impulses 757 auf und führt beim Abfaller der Signalspannung auf Null diese Ladung über eine Leitung 664 zu einem Summierpunkt der Vergleichsschaltung 602. Ein dem Teilchenvolumen proportionaler Ladungszuwachs wird auf diese Weise übei eine Leitung 620 zu einem Akkumulator bzw. Integrationsverstärker 662 übertragen, wie bei den anderen Ausführungsiormen der Erfindung beschrieben ist.

Man betrachte nunmehr einen Impuls 733 mit dei Amplitude B, die oberhalb des Pegels 735 des variablen Schwellenwertes 634 liegt. Beim Anstieg der momentanen Impulsspannung wird der niedrige

so Schwellenwertpegel 737, der durch den niedrigen Schwellenwert 694 und seine Verstellvorrichtung 698 eingestellt ist, ebenfalls überschritten, und zwar beim Zeitpunkt i4. Wie oben wird der elektronische »Ab«- Präzisionsschalter 654 durch ein Signal 795' auf dem

as Weg 658 eingeschaltet und führt über den Weg 657 einen Teilimpuls 737' zum Pumpschaltung 655. Wie oben lädt sich der Pumpkondensator auf die Spannung an seinem Eingang auf. Beim Zeitpunkt tS aber passiert der Signalimpuls 733 den Pegel 735 der variablen Schwellenwertschaltung 634 und erzeugt einen Ausgangsimpuls 746 auf ihrer Ausgangsleitung 646. Die Vorderflanke dieses Impulses wird von einem Vorderflankendetektor 606 erfaßt, der einen Triggerimpuls 707 an die Leitung 607 und die Einstcllklemme der Flip-Flop-Schaltung 608 anlegt, wodurch ein Steuerimpuls 759 zum »Auf «-Schalter 652 und zur Vetotorschaltung 651 ausgelöst wird. Ein Triggerimpuls wird auch an die Eingangsklemme eines Univibrators 610 gelegt. Innerhalb sehr kurzer Zeit, wie etwa im Bruchteil einer Mikrosekunde, wird der elektronische »Aufe-Präzisionsschalter 652 durch das Signal 759 von der Flip-Flop-Schaltung angeschaltet, wobei das vom Weg 695 zum Weg 658 über die Vetotorschaltung 651 gehende Signal gesperrt wird, wodi>^rch der elektronische »Ab«-Präzisionsschalter 654 abgeschaltet und ein elektronischer Präzisionsi ^h «halter 612 angeschaltet wird, wodurch der '·■ nftang einer Pumpschaltung 614 mit einer Vc:H.:■·'■«.ig 672 verbunden wird. Da der Pumpkondensator dar Pumpschaltung 655 auf den Pegel des variablen Schwellenwertes vor dem vorzeitigen Ende des teilchenerzeugten Impulses aufgeladen wird, ist die auf den Summierpunkt 602 der Vergleichsschaltung übertragene Ladung gleich dem Produkt von Pumpkondensator-Kapazität und dem variablen Schwellenwertpegel. Diese Ladung hätte nicht in die Akkumulierglieder über den »Kleine-Teilchen-Kanal« gelangen sollen, da, wie nunmehr ersichtlich ist, das Teilchen oberhalb des variablen Schwellenwertes lag.

Ein durch den elektronischen Präzisionslöschschalter 612 und die Spannung vom Weg 672 auf dem Weg 613 erzeugter künstlicher Impuls 713 wird der Pumpschaltung 614 zugeführt. Diese Pumpschaltung ist der Schaltung 655 identisch, abgesehen davon, daß die Dioden umgepolt sind; daher entfernt die Schaltung Ladung von dem Summierpunkt 602 bei zunehmender Spannung und leitet seine Ladung beim Ab-

klingen der Spannung nach Masse ab, wodurch eine anderen Typ von Teüchensystemen der Pumpe 655 entgegengesetzte Wirkung entsteht. groß, daß, wie bei der ^ΑωΓ^^ Daher entfernt der Univibrator 610 im Zusammen- zwei Informationsquellen ^**?¹⁰" *7 » _{ein Ante}u hang mit dem elektronischen Präzisionsauslösch- Aus der Beschreibung geht nervo^r> °*° _defi. schalter 612 und der Pumpschaltung 614 eine genau 5 eines Gesamtsystems zwischen zwei «*»""; _dieseffl ausreichende Ladung von der Akkumulierscbaltung, nierten Grenzen untersucht werden ^Ka/"i· _erte um die Wirkung des fehlerhaften Beitrages auf Grund Fall bestimmen zwei v⁰^⁰?^¹® ^^_welchen des falschen Impulses 75T auszulöschen. einen spezifischen Größenbere.ch, außerhall»Helenen Gleichzeitig aber wird der teilchenerzeugte Impuls kein Interesse besteht. Bei einer ^so£^u _oberen 733 an den elektronischen »Aufe-Präzisionsschalter io suchung werden also Teilchen ooernaio ιuc 652 angelegt. Beim Anschalten dieses Schalters zum Grenze oder unterhalb der unteren «»= Zeitpunkt 15 steigt die Spannung an seinem Aus- spezifischen Bereiches nicht berucksicnugi- ua m gangsweg 656 auf den Wert des Teilchenimpulses 733 suchte, nur aus diesem spezinscnen bohu In, wodurch «n Impuls 756 entsteht, der in F i g. 14 stehende Anteil des Gesamtbereiches der TeJeMn unten gezeigt ist. Der Pumpkondensator in einer _x5 der Mischung stellt ein Teuchensysterns dar, we Pumpschaltung 653 wird beim Zunehmen der Span- von der Vorrichtung berücksichtigt wira. nung auf die Amplitude des Teilchenimpulses auf- Aus der obengenannten Beschreibung gern nervui, geladen, und diese Ladung wird zum Summierpunkt daß der Ausdruck »Teilchensystem« jeden tfereica 602 und zu den Akkumuliergliedern 662 auf dieselbe oder Bereiche von Teilchen nut oder onne urenzcu Weise wie über die anderen Pumpschaltungen über- ao umfaßt. , tragen. Am Ende des Teilchenimpulses, wenn die Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ummomentane Spannung beim Zeitpunkt Π unter den faßt die Bestimmung drei Größen, nämlich die ueniedrigen Schwellenwert 737 fällt, wird ein Rückstell- samtmasse des Teilchensystems, den Anteil der ueimpuls 715' auf dieselbe Weise wie der Impuls 715 samtheit oberhalb der Scheidegröße und den Anteu erzeugt, wodurch die Flip-Flop-Schaltung 608 rück- ₃₅ der Gesamtheit unterhalb der Scheidegroüe. ί>ιηα gestellt wird und für die Analyse des nächsten Impul- zwei dieser Größen bekannt, kann man die dritte ses bereitsteht. durch einfache Addition oder Subtraktion finden,

Im allgemeinen hat die Vorrichtung der Erfindung und die Scheidegröße, die das System in zwei Anteile für praktische Zwecke einen unteren Schwellenwert, trennt, die im gewünschten Verhältnis zueinander und da dies aus der Beschreibung hervorgeht, kann ₃o oder zu dem Gesamtsystem stehen, wird automauscn angenommen werden, daß ein solcher in jeder Vor- oder von Hand gewählt. Die verschiedenen Austunrichtung vorgesehen ist, di? zur Untersuchung eines rungsformen der Erfindung beruhen aut dem verSystems unter Verwendung von bekannten Arten von gleich der beiden Anteile des Systems und der fest-Teilchenabtastvorrichtungen einschließlich eines stellung des gewünschten Verhältnisses zueinander »Coulter Counter«, obwohl nicht auf diesen be- ₃₅ sowie auf dem Vergleich des Systemanteils von leilschränkt, dient, wobei dieser untere Schwellenwert chengrößen oberhalb der Scheidegroüe mit einer der kleinsten Grenze der Teilchengröße ent- bestimmten Fraküon bzw. Bruchteil der Gesammelt, spricht. Die Gesamtmasse kann entweder nach dem

Ein Typ von Teüchensystemen wäre ein solcher, Coulterschen Verfahren oder nach anderen Verfah-

bei dem der Gesamtbereich der Teilchen von den 40 ren bestimmt werden. Letztere umfassen die Messung

kleinsten bis zu den größten mittels eines oder mehre- der Gesamüeitungsfähigkeit oder der physikalischen

rer Abtaster gemessen werden kann, damit eine Ge- Verdrängung der Suspensionsflussigkeit oder des

samtmessung nicht nötig ist. Hinsichtlich der Vor- Gewichts des gesamten teilchenförmigen Materials

richtung sind beide Enden eines solchen Systems im System vor Ausführung einer genauen yerdun-

offen, obwohl für praktische Zwecke ein unterer 45 nung. Die dargestellten Ausfuhrungsformen sind nur

Schwellenwert meistens vorgesehen ist. Bei einem einige der vielen möglichen Kombinationen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (39)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Feststellung derjenigen Teilchengröße (Scheidegröße) eines Teilchensystems oberhalb bzw. unterhalb welcher eine bestimmte Fraktion der Gesamtmasse des Systems liegt, bei dem die Teilchen einer Probe des Teilchensystems zum Erhalten einer Reihe von elektrischen Impulsen einzeln abgetastet werden, wobei jeder Impuls einen dem Volumen des zugehörigen Teilchens proportionalen Parameter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine vorläufige Scheidegröße des Systems gewählt wird, daß die auftretenden Impulse in zwei Kategorien eingeteilt werden, je nachdem ob ihre Parameter oberhalb oder unterhalb des Wertes des durch die vorläufige Scheidegröße bestimmten Parameters liegen, daß die Impulse beider Kategorien in dem Parameter proportionale elektrische Größen umgewandelt und die beiden Summen dieser elektrischen Größen miteinander verglichen werden und daß im weiteren Verlauf eine Veränderung der vorläufigen Scheidegröße nach oben oder unten vorgenommen wird bis die verglichenen Größen das der bestimmten Fraktion entsprechende Verhältnis erreichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Kategorie zunächst summiert und erst dann ein Vergleich der beiden Summen durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Größen für die eine Kategorie positiv und für die andere negativ gebildet werden und eine einzige Summe aus den positiven und negativen Größen gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bildung der Summe aus den positiven und negativen Größen die Änderung der Scheidegröße fortlaufend automatisch vorgenommen wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Volumen der Teilchen proportionalen elektrischen Impulse in mehreren, aneinander anschließenden Teilbereichen des Teilchensystems erzeugt und in jedem Teilbereich in proportionale, speicherbare elektrische Größen umgewandelt werden, daß jeder Teilbereich durch eine veränderbare Scheidegröße unterteilt werden kann, jedoch nur jeweils eine Scheidegröße wirksam ist, und daß abhängig von dem Wert der Summe der in einem gemeinsamen Speicher gespeicherten elektrischen Größen die wirksame Scheidegröße verändert wird (F i g. 9).

6. Verfahren zur Feststellung derjenigen Teilchengröße (Scheidegröße) eines Teilchensystems oberhalb bzw. unterhalb welcher eine bestimmte Fraktion der Gesamtmasse des Systems liegt, bei dem die Teilchen einer Probe des Teilchensystems zum Erhalten einer Reihe von elektrischen Impulsen einzeln abgetastet werden, wobei jeder Impuls einen dem Volumen des zugehörigen Teilchens proportionalen Parameter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine vorläufige Scheidegröße des Teilchensystems gewählt wird, daß nur die Impulse in ihrem Parameter proportionale elektrische Größen umgewandelt werden, deren Parameter oberhalb des Wertes des durch die vorläufige Scheidegröße bestimmten Parameters liegen, daß zusätzlich das Gesamtvolumen aller Teilchen in einer Gesamtmessung festgestellt und der der bestimmten Fraktion entsprechende Gesamt- oder Teil-Meßwert in eine elektrische Größe umgeformt wird, daß der Wert der durch die Gesamtmessung erhaltenen elektrischen Größe mit dem Wert der Summe der durch die Teilchenabtastung erhaltenen elektrischen Größen verglichen wird und daß im weiteren Verlauf eine Veränderung der vorläufigen Scheidegröße nach oben oder unten vorgenommen wird, bis die verglichenen Größen das der bestimmten Fraktion entsprechende Verhältnis erreichen (F i g. 8).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Größen und das Ergebnis digital, vorzugsweise binär, dargestellt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung der Teilchen durch Erfassung der Änderung eines endlichen elektrischen Feldes, durch das jedes abgetastete Teilchen geführt wird, bewirkt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilchenerfassungsvorrichtung (30) zur Erzeugung von dem Volumen jedes erfaßten Teilchens proportionalen elektrischen Impulsen vorhanden ist, mit der ein Impulsformer (36) verbunden ist, der die Teilchenimpulse in eine der Teilchengröße proportionale, speicherbare elektrische Größe umformt, daß zwei elektrische Speicher (53, 55) vorhanden sind, die mit dem Impulsformer über Schalter (52, 54) verbunden sind, daß die Schalter mit einem Schwellenwertkreis (34) mit einer Einstellvoi richtung (38) für den Schwellenwert über eine Schalter-Steuervorrichtung (56) verbunden sind, die die Schalter derart steuert, daß je nachdem ob dem Teilchenvolumen proportionale Parameter der Teilchenimpulse oberhalb oder unterhalb des am Schwellenwe >· . eis eingestellten Schwellenwertes liegen, der e ■■.>- oder der andere Schalter betätigt wird, u.:d :" «.n die Speicher Ausgabevorrichtungen (70 4 litB) angeschlossen sind (F i g. 4).

10. '· orrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (381 eine von Hand betätigbare Vorrichtung ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die speicherbaren elektrischen Größen, abhängig ob der eingestellte Schwellenwert von der Teilchengröße über- oder unterschritten wird, unterschiedliche Polaritäten besitzen und daß an die Schalter (52, 54) statt zweier Speicher ein Vergleichs- und Speicherkreis (62, 53) angeschlossen ist (F i g. 5).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (68) des Vergleichs- und Speicherkreises (62, 53) an eine Ausgabevorrichtung (70) und/oder über eine Rückkoppelungsleitung (72) an den einstellbarer Schwellenwertkreis (34) zur selbsttätigen Verstellung des Schwellenwerts angeschlossen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichs- und Spei-

cherkreis (62) eine Summierschaltung mit Wandler (102) zum Umsetzen einer elektrischen Spannung in eine elektrische Ladung umfaßt (Fig. 6).

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teilchenerfassungsvorrichtungen {30-ß, 30-C, 30-D) für mindestens zwei nebeneinanderliegende Bereiche von Tei.¹-chengrößen vorhanden sind, daß für jede Teilchcserfassungsvorrichtung eine Mehrfach-Schaltungsanordnung (280-ß ...) mit veränderbarem xo Schwellenwertkreis und Anordnungen (102-1-ß, 102-2-B, 129, 104) zum Vergleichen und Summieren der Ausgangssignale jeder Mehrfach-Schal tungsanordnung vorgesehen sind (F i g. 9).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mehrfach-Schaltungsanordnung (280-ß ...) über zwei Ausgänge (66-B, 64-B) an Vergleichsglieder (102-1-ß, 102-2-ß) angeschlossen ist, daß alle diese Vergleichsglieder mit dem Eingang einer gemeinsamen Summier- und Speichervorrichtung (104) verbunden sind und daß an den Ausgang der Summier- und Speichervorrichtung eine Programmsteuervorrichtung (286) angeschlossen ist, deren Ausgänge (A, B, C ...) abhängig von der as Größe des summierten und gespeicherten Wertes einen veränderbaren Schwellenwertkreis (34-F, 106-ß, 108-ß, 285-ß) der jeweiligen Xfehrfach-Schaltungsanordnung ein- bzw. ausschalten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Digitalwandler (301, 310 ...) vorhanden ist (F i g. 10)

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Analog-Digital-Wandler (301) vorhanden ist, der mit dem Ausgang der Teilchenerfassungsvorrichtung (330) verbunden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichskreis für die den Teilchen proportionalen Signale ein Addier-Subtrahierregister (304) aufweist.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rechenschaltung (311) vorgesehen ist, die den äquivalenten sphärischen Durchmesser des Massenmittelwertes der Teilchengröße ableitet.

20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Binärzahlen verarbeitende Vorrichtungen (302, 306, 310) vorhanden sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungsvorrichtung (436) für die Teilchenimpulse zwischen der Teilchenerfassungsvorrichtung (430) und Teilen (493, 494) der Impulsumformvorrichtung eingeschaltet ist (F i g. 11).

22. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsumformvorrichtung eine Löschschaltung (610, 612, 614) aufweist, die mit einem Eingang des Vergleichskreises (602) verbunden ist (F i g. 13).

23. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mehrfach-Schaltungsanordnung (280-ß ...) mehrere ähnlich aufgebaute, elektrisch parallelgeschaltete, einstellbare Schwellenwertkreise besitzt, die aneinander anschließende Größenbereiche (A, B, C ...) der Teilchen bestimmen (F i g. 9).

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mehrfach-Schaltungsanordnung (280-ß ) mindestens einen Schwellenwertkreis (34-#) für einen hohen Schwellenwert und/oder einen Schwellenwertkreis (34-L) für einen niedrigen Schwellenwert umfaßt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsumformvorrichtung einen verzögernden Impulsformer (36) umfaßt, dessen Eingang mit dem Ausgang der Teilchenerfassungsvorrichtung (30) verbunden ist und dessen Ausgangsimpulse in ihren Amplituden denen der Eingangsimpulse proportional sind (F i g. 5).

26. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer einen Impulsdehner (90; 222) umfaßt (Fig. 8 und 9).

27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer eine Reihenschaltung von einem Schwellenwertkreis für einen niedrigen Schwellenwert (34-L), einem Rückflankendetektor (96-ß ...), einem Multivibrator (98-ß ...) und einen steuerbaren Schalter («»2 B ...) umfaßt (F i g. 9).

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer die Zwischenverbindungen von mindestens zwei der folgenden Elemente umfaßt: einen Schwellenwertkreis für einen niedrigen Schwellenwert (94), einen Multivibrator (98) und einen steuerbaren Schalter (92) (F ig. 6).

29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsumformvorrichtung eine Triggerschaltung (305) aufweist, vorzugsweise einen Detektor mit niedrigem Schwellenwert, dessen einer Eingang mit dem Ausgang der Teilchenerfassungsvorrichtung verbunden ist.

30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß jede Impulsumformvorrichtung mindestens einen Kanal (64, 66) bildet, der an der Vergleichsvorrichtung (62) angeschlossen ist (F i g. 5).

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle der Impulsumformervorrichtung derart gepolt sind, daß die Signale des einen Kanals mit den Signalen des anderen Kanals algebraisch verglichen werden können.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Vergleichsvorrichtung eine Signalsummiervorrichtung (102) vorgesehen ist, die auf die algebraische Polarität der Ausgangssignale der Impulsumformervorrichtung anspricht (F i g. 6).

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsvorrichtung einen Speicher (104) zum Speichern von Zwischenwerten und dem Endwert der Scheidegröße der Teilchen umfaßt.

34. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltungsmittel (38; 62; 102; 206; 214; 302; 308; 462; 602) vorgesehen sind, um die elektrischen Größen der Impulsumformervorrichtung unterschiedlich zu bewerten.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungsmittel wenig-

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stens zum Teil innerhalb der Vergleichsvorrich- größe (Feinheilskennwert) zu wählen und danach

tung enthalten sind und einen Null-Abgleich bei das Körnungskollektiv zu ordnen. Man erhält auf

jeder gewählten Scheidegröße ermöglichen. diese Weise ebenfalls eine Summenkurve, die durch

36. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch Differenzieren in eine Verteilungskurve umgewandelt gekennzeichnet, daß die Schalter-Steuervorrich- 5 werden kann.

tung eine Reihenschaltung von einem Vorder- Bei allen bekannten Verfahren muß für die weitere

flankendetektor (106) und einer bistabilen Vor- Auswertung, insbesondere für die Bestimmung von

richtung (108) umfaßt (F i g. 6). Teilchengrößen, oberhalb und unterhalb welcher be-

37. Vorrichtung zur Durchführung des Ver- stimmte Fraktionen der Gesamtmasse des Systems fahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- io enthalten sind, von Kurvendarstellungen ausgegannet, daß eine die Gesamtmasse aller Teilchen in gen werden, für deren Erstellung bereits ein erhebeiner Meßphase feststellende Meßvorrichtung licher Arbeitsaufwand erforderlich ist. Die ge- (200) vorhanden ist, mit der ein einstellbarer wünschten Werte sind erst erhältlich, wenn man eine Meßwertteiler (206) verbunden ist, an den mit Umrechnung und damit eine weitere Auswertung der ihrem einen Eingang eine Summier- und Ver- i₅ Kurven vornimmt, wobei das Ergebnis trotz des gleichsvorrichtung (214, 246) angeschlossen ist, hohen Arbeitsaufwandes relativ ungenau wird und an deren anderem Eingang eine Impulsformvor- zusätzlich die Gefahr besteht, daß sich beim Ausrichtung (211, 222, 226, 238 ...) mit einer ein- Wertevorgang Fehler einschleichen.

stellbaren Schwellenwertschaltung (224) verbun- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

den ist, die die von einer Teilchenerfassungsvor- 20 Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung

richtung (216) gelieferten Impulse in eine elek- derjenigen Teilchengröße (Scheidegröße) zu schaf-

trische Größe zum Vergleich mit der von der fen, oberhalb bzw. unterhalb welcher eine bestimmte

Gesamt-Meßvorrichtung (200) abgeleiteten elek- Fraktion der Gesamtmasse des Systems liegt, wo-

trischen Größe umformt, und daß der Ausgang durch es ermöglicht wird, auf einfache Weise die

der Summier- und Vergleichsvorrichtung mit der as gewünschten Werte direkt durch Messungen ohne

Schwellenwertschaltung zum selbsttätigen Ver- Umrechnungen zu erhalten.

stellen des Schwellenwertes rückverbunden ist Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch

(F i g. 8). gelöst, daß zunächst eine vorläufige Scheidegröße

38. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch des Systems gewählt wird, daß die auftretenden Imgekennzeichnet, daß mit dem Ausgang der Meß- 30 pulse in zwei Kategorien eingeteilt werden, je nachvorrichtung (200) für die Gesamtmasse der Teil- dem ob ihre Parameter oberhalb oder unterhalb des chen statt dem Meßwertteiler (206) für Eich- Wertes des durch die vorläufige Scheidegröße bezwecke eine Bezugsspannungsquelle (262) ver- stimmten Parameters liegen, daß die Impulse beider bunden werden kann. Kategorien in dem Parameter proportionale elek-

39. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch 35 trische Größen umgewandelt und die beiden Sumgekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung für die men dieser elektrischen Größen miteinander verGesamtmasse (200) mit dem Meßwertteiler glichen werden und daß im weiteren Verlauf eine (206 ...) mit Schaltungsanordnungen (211, 222) Veränderung der vorläufigen Scheidegröße nach verbunden sind, die mit dem einstellbaren oben oder unten vorgenommen wird, bis die ver-Schwellenwertkreis (224) verbunden sind, um 40 glichenen Größen das der bestimmten Fraktion ent-

X'Jc Steuersignale zu erzeugen, die logisch bezeich- sprechende Verhältnis erreichen.

*;^ nen, ob ein bestimmtes Teilchen größer oder Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sich die Ver-

Ji kleiner als die Scheidegröße der Teilchen ist. teilungen einzelner Fraktionen der Gesamtmasse

%?! eines Teilchensystems unmittelbar einstellen lassen,

:' ^ 45 wobei das gewünschte Ergebnis schnell und zuver-

■~;M lässig erreichbar ist.

■^ Nach der Erfindung kann die gestellte Aufgabe aber auch dadurch gelöst werden, daß zunächst eine ■| vorläufige Scheidegröße des Teilchensystems gewählt -'■-'?<? Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 50 wird, daß nur die Impulse in ihrem Parameter pros' Feststellung derjenigen Teilchengröße (Scheidegröße) portionale elektrische Größen umgewandelt werden, C eines Teilchensystems oberhalb bzw. unterhalb wel- deren Parameter oberhalb des Wertes des durch die eher eine bestimmte Fraktion der Gesamtmasse des vorläufige Scheidegröße bestimmten Parameters lie-■ Systems liegt, bei dem die Teilchen einer Probe des gen, daß zusätzlich das Gesamtvolumen aller Teil-Teilchensystems zum Erhalten einer Reihe von elek- 55 chen in einer Gesamtmessung festgestellt und der frischen Impulsen einzeln abgetastet werden, wobei der bestimmten Fraktion entsprechende Gesamtjeder Impuls einen dem Volumen des zugehörigen oder Teil-Meßwert in eine elektrische Größe umge-Teilchens proportionalen Parameter aufweist, sowie formt wird, daß der Wert der durch die Gesamtauf eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Ver- messung erhaltenen elektrischen Größe mit dem Wert fehrens. ⁶° der Summe der durch die Teilchenabtastung erhalte-Es ist bekannt (Deutsche medizinische Wochen- nen elektrischen Größen verglichen wird und daß im schrift 1964, Nr. 36, S. 1714), mittels einer verstell- weiteren Verlauf eine Veränderung der vorläufigen baren Blende die Größenverteilung einer Zellsuspen- Scheidegröße nach oben oder unten vorgenommen sion zu bestimmen. Durch Differenzieren der so er- wird, bis die verglichenen Größen das der bestimmhaltenen Verteilungskurve (Poissonkurve) läßt sich 65 ten Fraktion entsprechende Verhältnis erreichen,
eine die Verteilung angebende Gaußkurve erhalten. Die Vorrichtung zur Durchführung des einen Ver-Es ist ferner bekannt (Zeitschrift »Staub« 1965, fahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Teil-Nr. 1, S. 15), jeweils eine bestimmte Dispersitäts- chenerfassungsvorrichtung zur Erzeueune von dem