DE2010311A1 - Verfahren zur Auswertung der Ungleichmäßigkeit von laufendem Textilmaterial, z.B. Faservliesen, Vorgarn oder Garn und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Auswertung der Ungleichmäßigkeit von laufendem Textilmaterial, z.B. Faservliesen, Vorgarn oder Garn und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

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DE2010311A1 DE19702010311 DE2010311A DE2010311A1 DE 2010311 A1 DE2010311 A1 DE 2010311A1 DE 19702010311 DE19702010311 DE 19702010311 DE 2010311 A DE2010311 A DE 2010311A DE 2010311 A1 DE2010311 A1 DE 2010311A1
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Stätni vyzkumny ustav textilni, Reichenberg (Tschechoslowakei)
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Description

Patentanwalt 3. März 19?0 Dipl. Phys. Dr.WaliherOunius -n-r t/w
3 Hannover, Abbestr. 20 . ' ■ . ■
Meine JÜctej 1811
St&tni vyzkumny Ästav textilnl, Libereo - Tschechoslowakei
Verfahren zur Auswertung der Ungleichmäßigkeit von laufendem Textilmaterial, zum Beispiel Faservliesen, Vorgarn oder Garn und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung der Ungleichmäßigkeit von laufendem Textilmaterial, z.B. Paservliesen, Vorgarn oder Garn, bei dem Änderungen einer physikalischen Größe, zum Beispiel des Gewichtes oder Volumens, in elektrische Signale umgewandelt werden.
Ausser der völlig unproduktiven manuellen Auswertung der Ungleichmäßigkeit von Textilgebilden durch Zerschneiden des Materials in Abschnitte, die dann gewogen und deren Mittelwerte sowie Abweichungen mit großem Arbeitsaufwand berechnet werden, sind auch berührungsfreie Laboratoriumsverfahren" be-> kannt, bei denen Änderungen einer physikalischen Größe, z.B. des Gewichtes von Textilmaterial, mit Hilfe von Kapazitäten
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fühlern in elektrische Signale umgewandelt werden. Diese Signale werden so verarbeitet, daß ihre Niederfrequenzkomponenten eliminiert werden, daß nur die Materialungleichmäßigkeit kurzer Abschnitte ausgewertet wird, d.i. die Ungleichmäßigkeit bezogen auf einen Quasimittelwert, der in Wirklichkeit eine variable Größe ist. Dieser Quasimittelwert ist nämlich die eliminierte Niederfrequenzkomponente der Signaleo Die Ermittlung der verwendeten Elemente, Stromkreise sowie ihre Zusammenstellung ist sehr kompliziert, die Parameter der Stromkreise sind zeitlich nicht stabil, so daß sich dieses Verfahren nicht zur Auswertung der Ungleichmäßigkeit in der Praxis eignet» Ausserdem reicht diese Bestimmung der mittleren Abweichung nicht zur Durchführung einer Analyse der Ursachen und zur Bestimmung der Stelle, an der die Ungleichmäßigkeit entsteht, aus.
Alle diese Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt, das eine präzise Auswertung der Ungleichmäßigkeit von laufendem Textilmaterial berührungsfrei ermöglicht, wobei Änderungen der zu messenden physikalischen Größe ebenfalls in elektrische Signale umgewandelt werdene Das Verfahren der Erfindung beruht auf der Grundlage, SpannungsBignale, die proportional zu den Abweichungen vom eingestellten Wert der zu messenden Größe sind, im vorher gewählten Zeitintervall zu integrieren» wobei sie vor dem Integrieren in Abhängigkeit von der Länge dieses Zeitintervalls und der Maschineneinheit des Integrators so abgeschwächt werden, daß das Integrierungsresultat der mittleren Abweichung, eventuell dem linearen oder quadratischen Variationskoeffizienten entspricht. Vor der Abschwächung können die Spannungseignale automatisch auf die prozentuale Abweichung umgereohnet werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Bestimmung aller Charakteristiken der Ungleichmäßigkeit und die Bestimmung der Ungleichmäßigkeit in Bezug auf einen beliebig eingestellten Wert der zu messenden Größe in folgender Weise:
- Für die Auswertung der Ungleichmäßigkeit in den gewählten Längenabschnitten aus den Spannungssignalen, die integriert werden sollen, eliminiert man alle Hochfrequenzkömponenten von einer Wellenlänge, die kürzer ist als die gewählte Abschnittslänge, wodurch eine fiktive Teilung des Materials in Abschnitte erfolgt;
- Für die Auswertung der Ungleichmäßigkeit der Hochfrequenzkomponente der Signale wird unter Berücksichtigung des variab· len Quasimittelwertes, der eine Niederfrequenzkomponente der Signale ist, aus den zu integrierenden Spannungssignalen diese Niederfrequenzkomponente eliminiert;
- Es können Abweichungen von dem eingestellten Wert ausgewertet werden, der der gewünschte Nominalwert der zu messenden Größe ist;
- Nach Auswertung der mittleren Abweichung vom eingestellten Wert in einem Abschnitt, wird der eingestellte Wert auf den Mittelwert dieses Abschnittes korrigiert, worauf die Auswertung der Ungleichmäßigkeit im folgenden Abschnitt unter Berücksichtigung dieses Mittelwertes des vorangegangenen Abschnittes erfolgt■>
Um eine Analyse der Ungleichmäßigkeiten vorzunehmen und ihre Entstehungsstelle festsetzen zu können, werden alle Komponenten mit höheren und niedrigeren Frequenzen als
die eine gewählte harmonische Komponente des Signalverlaufa
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bei der der Verlauf des absoluten Wertes gemessen wird, aus den Spannungssignalen eliminiert, wobei man auf diese Weise der Reihe nach das Auftreten der einzelnen harmonischen Komponenten feststellt.
Die Grundlage der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit einem Fühler zum Umwandeln der physikalischen Größen in ein elektrisches Signal ausgerüstet ist, besteht darin, daß der Austritt des Fühlers über einen Verstärker mit einem Spannungsteiler eines Integrators verbunden ist, wobei der Austritt des Integrators mit einem Anzeigeinstrument versehen ist und der Eintrittschalter des Integrators durch ein Zeitrelais gesteuert wird» Für die Eliminierung der Hochfrequenzkomponenten der Signale ist zwischen dem Fühler und dem Integrator ein steiles Tiefpassfilter mit verstellbarer Grenzfrequenz zwischengeschaltet. Zur Eliminierung der Niederfrequenzkomponenten der Signale ist zwischen Fühler und Integrator ein Hochpassfilter zwischengeschaltet. Zur Auswertung der Ungleichmäßigkeit in bezug auf den eingestellten Größenwert ist zwischen Fühler und Integrator ein Korrekturglied in Form einer Überbrückung mit Übertragung 1 zwiechengeschaltet. Zur Auswertung des Variationskoeffizienten ist zwischen den Korrekturgliedern, d.i. den Filtern, der Überbrückung und dem Integrator ein Glied für die Umwandlung von allgemeinen Werten in absolute Werte bzw. ihrer Quadrate zwischengeschaltet. Für die Bestimmung des Auftretens einzelner harmonischer Ungleichmäßigkeitskomponenten ist zwischen Fühler und Glied zum Umwandeln der allgemeinen Werte in absolute Werte ein Steilpassfilter mit Steuerpotentiometer zwischengeeohaltet, wobei dieses Steilpassfilter aus Operationsverstärkern gebildet wird, die nach der Gleiohung
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Ua)
y(s) β2 + B A β + Δ.2
geschaltet sind, in der x(s) das Austrittsignal, y(s) das Eintrittsignal, s den Laplace'sehen Operator, B die eingestellte Stromkreisdämpfung, K den Verstärkungskoeffizienten und SL die eingestellte gewählte Frequenz bedeuten.)
Ferner ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß an den Fühler ein Kompensationsglied zum Einstellen der Nullspannung angeschlossen ist, die dem gewählten Wert der zu messenden Größe, deren Ungleichmäßigkeit ausgewertet werden soll, entspricht und daß an den Eintritt des Verstärkers ein Kompensationsgiied zum Korrigieren der Signale auf einen Wert, der den Abweichungen vom Mittelwert der zu messenden Größe im vorangehenden Abschnitt entspricht, angeschlossen ist»
Das Wesen der Erfindung sowie nähere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielee in Form eines Bloekschemas der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.
Aus dem Blockschema geht hervor, daß am Austritt des berührungsfreien Fühlers 1, der das laufende Textilmaterial 2 abtastet, Korrekturglieder, d«i. ein Hochpassfilter 3 mit einer höheren Steilheit als 20 dB/dek, eine Überbrückung 4, d.i. ein Korrekturglied mit der Übertragung 1, ein Tiefpassfilter 5 nit einer höheren Steilheit als 6o dB/dek und mit verstellbarer Grenzfrequenz sowie ein Steilpassfilter
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20 mit einem Steuerpotentiometer angeschlossen sind. Das Steilpassfilter 20 besteht aus Operationsverstärkern, die nach der Ubertragungsgleichung
s2 + B SL a
eingeschaltet sind, in der x(s) - das Austrittsignal, y(s) das Eintrittsignal, s - den Laplace1sehen Operator, B - die eingestellte Stromkreisdämpfung, K - den Verstärkungskoeffizienten und -il - die eingestellte gewählte Frequenz bedeuten. Mit dieser ubertragungsgleichung wird eine genaue Eliminierung der gewählten zu messenden harmonischen Komponente bei K und B > 0 gewährleistete
Der Fühler 1 kann als Kapazitätsfühler, auf der Basis von Radioisotopen oder nach irgendeinem andez'en Prinzip konstruiert sein, das die Umwandlung der Änderung von physikalischen Größen in elektrische Spannungssignale gestattet. Zur Nulleinstellung· des Fühlers 1, d.io zur Nullspannung, die dem gewählten Wert der zu messenden physikalischen Größe entspricht, deren Abweichungen ausgewertet werden sollen, ist an den Fühler 1 ein Kompensationsglied, z«B. ein Potentiometer 6, angeschlossen.
Die Austritte der Korrekturglieder sind mit den Eintritten des Verstärkers 7 verbunden, an den gleichfalls !Compensations· glieder, d.i. das Potentiometer 8 zum Korrigieren der eingestellten Nullspannung des Fühlers 1 auf eine Spannung, di· dem Mittelwert der zu messenden Größe entsprich^ und das Potentiometer 9 angeschlossen, welches das Potentiometer 6 beim Kompensieren der Einstellung des Fühlers 1 ersetzt.
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Der Austritt des Verstärkers 7 ist einerseits mit dem Eintritt des Gliedes 10 zum Umformen der allgemeinen Werte in absolute Werte, eventuell in deren Quadrate, verbunden, andererseits parallel zu diesem Glied 10 für absolute Größen über die Überbrückung 11 mit dem Eintritt des Spannungsteilers
12 geschaltet, der am Eintritt des Integrators 13 angeordnet ist. Der Eintrittschalter 14 des Integrators 13 wird durch ein Zeitrelais 15 gesteuerto Der Austritt des Integrators
13 ist einerseits mit dem Anzeigeinstrument 16 über den Schalter 17t andererseits parallel über den Schalter 18 an den Eintritt des Verstärkers 7 angeschlossen. Das Anzeigeinstrument 16 ist über den Schalter 19 an den Austritt .des Verstärkers angeschlossene
Am Austritt des Fühlers 1 treten Spannungssignale proportional zu den Abweichungen vom effektiven Wert der zu messenden Größe auf, z„B. des Gewichts des laufenden vom Fühler 1 abgetasteten Textilmaterial, von dem mittels des Potentiometers 6 eingestellten Wertes auf, der z„B. dem gewünschten Nominalwert des Gewichtes entsprechen kann,. Zur Auswertung der mittleren Abweichung vom eingestellten Wert werden diese Spannungssignale über die Überbrückung 4, den Verstärker 7 und über die Überbrückung 11 zum Spannungsteiler 12 und weiter zum Integrator 13 geleitet, der die Resultate in gewählten Zeitintervallen, die am Zeitrelais 15 eingestellt werden, integriert·
Damit die einzelnen Abweichungen beim Integrieren nicht summiert werden, d.ho damit das Resultat der Integrierung der mittleren Abweichung entspricht, die das Anzeigeinstrument 16 anzeigt, müesen die einzelnen Signale, entsprechend dem
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gewählten Zeitintervall für das Integrieren, am Spannungsteiler 12 abgeschwächt werden. Ausserdem muß der Spannungsteiler 12, je nach der Maschineneinheit des Integrators 13, dessen Austrittspannung nicht überschritten werden darf, eingestellt werden.
Nach Ablauf der gewählten Auswertungsdauer unterbricht das Zeitrelais 15 den Schalter 14.Am Eintritt des Integratos 15 treten keine weiteren Impulse auf, der Austritt weist ständig dieselbe Spannung auf - nämlich das Resultat der Integrierung, das der mittleren Abweichung vom eingestellten Wert des gemessenen Materialabschnittes entspricht» Der Wert der Abweichung wird am Anzeigeinstrument 16 festgestellt und kann auf einem Registrierapparat aufgezeichnet werden.
Soll auf einem weiteren Abschnitt die Abweichung vom Mittelwert verfolgt werden, dann verwendet man die eben festgestellte mittlere Abweichung vom eingestellten Wert und stellt das Potentiometer 8 von Hand oder selbsttätig so ein, daß dem Verstärker 7* der gleichzeitig summiert, im weiteren Abschnitt die Spannung des gleichen absoluten Wertes, jedoch entgegengesetzter Polarität als die der eben festgestellten mittleren Abweichung, zugeführt wird· Biese Korrektur nimmt man in der Weise vor, daß die Spannung des Integrators 13 nach Betätigung des Schalters 18 dem Eintritt des Verstärkerg 7 vorgelegt wird, dem man mittels des Potentiometers 8 gleichzeitig die Spannung mit entgegengesetzter Polarität solange zuführt, bis am Anzeigeinstrument 16 nach Betätigung des Schalters 19 die Null erscheint. Im nachfolgenden Abschnitt wird daher die Ungleichmäßigkeit in bezug auf den Mittelwert der zu meβsenden Größe im vorangegangenen Absohnitt ausgewertet.
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Es handelt sich dabei zwar nicht um den präzisen Mittelwert des eben gemessenen Abschnitts, der sich, da ja das Material in ständiger Bewegung ist, gar nicht feststellen lässt, doch ist die Annahme berechtigt, daß der Mittelwert des vorangegangenen Abschnitts sich diesem Mittelwert weitmöglichst nähert.
Zwecks Auswertung des Variationskoeffizienten werden die Signale statt über die Überbrückung 11 dem Glied 10 zugeführt, um die allgemeinen Werte in absolute Werte, bzw« deren Quadrate umzuwandeln.
Zwecks Auswertung der Ungleichmäßigkeit kurzer Abschnitte werden die Signale einem Hochpassfilter 3 zugeführt, der ihre Niederfrequenzkomponente eliminiert, wobei man die Ungleichmäßigkeit langer Abschnitte nicht berücksichtigt und eigentlich die Ungleichmäßigkeit der Hochfrequenzkomponenten der Signale im Verhältnis zum variablen Quasimittelwert, der mit der Niederfrequenzkomponente der Signale identisch ist, feststellt. Hinter dem Filter 3 werden die Signale in analoger Weise wie im vorangegangenen Beispiel geführt» dei. zwecks Auswertung der mittleren Abweichung leitet man die Signale über den Verstärker 7» die Überbrückung 11 und den Spannungsteiler 12 zum Integrator 13» dessen Austrittspannung auf dem Anzeigeinetrument 16 festgestellt wird· Um den Variationekoeffizienten zu bestimmen, führt man das Signal über das Glied 10 statt über die Überbrückung 11.
Für das Auewerten der Ungleichmäßigkeit langer Abschnitte Ton gewählter Länge führt man eine fiktive Teilung des
009839/U35 " 10 "■
Materials auf entsprechende Abschnitte durch und ersetzt damit das bekannte Zerschneiden des Materials und Abwiegen der Abschnitte, wobei das Resultat unvergleichlich präziser ist. Die Signale werden über das Tiefpassfilter 5 geführt, auf dem die Grenzfrequenz, je nach der gewählten Abschnittslänge, deren Ungleichmäßigkeit ausgewertet werden soll, eingestellt wird» Analog dem Vorgang beim manuellen Zerschneiden und Wiegen werden auch beim fiktiven Teilen in Abschnitte nicht die Ungleichmäßigkeit höherer Frequenzen (kürzerer Wellen), doi. der Verlauf der-Ungleichmäßigkeit innerhalb eines jeden Abschnittes, verfolgt.»
Die Bestimmung des Auftretens einzelner harmonischer Komponenten der Ungleichmäßigkeit erfolgt der Reihe nach in nachstehender Weise»
Das Steilpassfilter 20 wird nach der vorher gewählten Frequenz eingestellt» Beim Durchgang durch das Passfilter 20 werden dann alle Komponenten niederer und höherer Frequenz aus dem Verlauf der Signale eliminiert und am Austritt erscheint also nur die zu messende gewählte harmonische Komponente des Signalsβ Beim Durchgang durch das Glied 10 erscheint an dessen Austritt der Verlauf der absoluten Werte dieser harmonischen Komponente.
Mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch die Ungleichmäßigkeit anderen Materials, eventuell die Ungleichmäßigkeit irgendwelchen Geschehens, das in elektrische Signale umgewandelt werden kann, ausgewertet werden.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche t
    ί 1 β!Verfahren zur Auswertung der Ungleichmäßigkeit von laufendem Textilmaterial, wie zum Beispiel Paservliesen, Vorgarn oder Garn, bei dem eine Änderung physikalischer Größen, zum Beispiel des Gewichtes oder Volumens, in elektrische Signale umgewandelt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spannungssignale, die proportional zu den Abweichungen vom eingestellten Wert der zu messenden Größe sind, im vorher gewählten Zeitintervall integriert werden, wobei sie vor dem Integrieren in Abhängigkeit von der Länge dieses Zeitintervalls und der Maschineneinheit des Integrators so durch Dividieren abgeschwächt werden, daß das Integrierungsresultat der mittleren Abweichung, eventuell dem linearen oder quadratischen Variationskoeffizienten, entsprichtο
    2· Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß vor der Abschwächung die Spannungssignale automatisch auf die prozentuale Abweichung umgerechnet werden»
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß für die Auswertung der Ungleichmäßigkeit in den gewählten Längenabschnitten aus den Spannungssignalen, die integriert werden sollen, alle Hochfrequenzkomponenten mit einer Wellenlänge, die kürzer ist als die gewählte Abschnittslänge, eliminiert werdeno
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    4» Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwecks Auswertung der Ungleichmäßigkeit der Hochfrequenzkomponente der Signale unter Berücksichtigung des variablen Quasimittelwertes, der eine Niederfrequenzkomponen« te der Signale ist, aus den zu integrierenden Spannungssignalen diese Niederfrequenzkomponente eliminiert wird»
    5β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und 5 oder 4> dadurch gekennzeichnet,
    daß Abweichungen von dem eingestellten Wert ausgewertet werden, der der gewünschte Nominalwert der Größe iste
    6β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 bzw» 3>4 oder 5» dadurch gekennzeichnet,
    daß nach der Auswertung der mittleren Abweichung vom eingestellten Wert in einem Abschnitt der eingestellte Wert auf den Mittelwert dieses Abschnittes korrigiert wird, worauf die Auswertung der Ungleichmäßigkeit im folgenden Abschnitt unter Berücksichtigung dieses Mittelwertes des vorangegangenen Abschnittes erfolgt.
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß aus den zu integrierenden Spannung»signalen alle Komponenten mit höheren und niedrigeren Frequenzen als die eine gewählte harmonische Komponente des Signalverlaufe, bei der der Verlauf des absoluten Wertes gemessen wird, eliminiert werden, wobei man auf diese Weise der Reihe nach da· Auftreten der einzelnen harmoniechen Komponenten feststellt«
    - 13 009839/U35
    8. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7» welche mit einem Fühler zum Umwandeln physikalischer Größen in ein elektrisches Signal ausgerüstet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Austritt des Fühlers (-1) über einen Verstärker (7) mit einem Spannungsteiler (12) eines Integrators (13) verbunden ist,
    daß der Austritt des Integrators (13) mit einem Anzeigeinstrument (16) versehen ist
    und daß ein Eintrittschalter (I4) des Integrators (I3) durch ein Zeitrelais (15) gesteuert ist»
    9· Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß für die Eliminierung der Hochfrequenzkomponenten der Signale zwischen dem Fühler (1) und dem Integrator (13) ein steiles Tiefpassfilter (5) mit verstellbarer Grenzfrequenz zwischengeschaltet ist«
    10. Vorrichtung nach Anspruch θ oder 9» dadurch gekennzeichnet,
    daß zur Eliminierung der Niederfrequenzkomponente der Signale zwischen dem Fühler (1) und dem Integrator (13) ein Hochpassfilter (3) zwischengeschaltet ist.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 8,9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,'
    daß für die Auswertung der Ungleichmäßigkeit in bezug auf den eingestellten Größenwert zwieohen dem Fühler (1)
    - 14 -
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    und dem Integrator (I3) ein Korrekturglied - die Überbrückung (4) mit der Übertragung 1 - zwischengeschaltet ist.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 8,9>10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
    daß für die Auswertung des Variationskoeffizienten zwischen den Korrekturgliedern - den Filtern (3,5) -> der Überbrückung (4) und dem Integrator (13) ein Glied (1O) zur Umwandlung von allgemeinen Werten in absolute Werte, bzw. ihrer Quadrate, zwischengeschaltet istο
    13» Vorrichtung nach Anspruch 8,9,10 oder 11 und 12, dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen dem Fühler (1) und dem Glied (1O) zum Umwandeln der allgemeinen Werte in absolute Werte ein Steilpassfilter (20) mit Steuerpotentiometer zwischengeschaltet ist, wobei dieses Steilpassfilter (20) aus Operationsverstärkern gebildet wird, die nach der Gleichung
    KiI
    y(s) s2 + B-O-
    geschaltet sind, in der x(s) - das Austrittsignal, y(s) - das Eintrittsignal, s - den Laplace'sehen Operator, B - die eingestellte Stromkreisdämpfung, K - den Verstärkungskoeffizienten und -il - die eingestellte gewählte Frequenz bedeuten.
    14, Vorrichtung nach Anspruch 8,9,10,11,12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
    -
    009839/H35
    daß an den Fühler (1) ein Kompensationsglied zum Einstellen der Nullspannung angeschlossen ist, die dem gewählten Wert der zu messenden Größe, deren Ungleichmäßigkeit ausgewertet werden soll, entsprichto
    15. Vorrichtung nach Anspruch 8, eventuell auch nach einem der nachfolgenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an den Eintritt des Verstärkers (7) ein Kompensationsglied zum Korrigieren der Signale auf einen Wert, der den Abweichungen vom Mittelwert der zu messenden Größe im vorangehenden Abschnitt entspricht, angeschlossen ist.
    009839/U35
    Leerseite
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