DE2321735A1 - Verfahren zum ausgleichen der abweichung, die die von einem elektronischen messinstrument vorgenommenen digitalen messungen bestimmt - Google Patents

Description

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25 295 Berlin, d«n 26. April 1973

MICIONIDIC SYSTEMS, IHC.

Verfahren zum Ausgleichen der Abweichung, die die von einem elektronischen Messinstrument vorgenommenen digitalen Messungen

bestimmt ,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Ausgleichen der Abweichung, die die digitalen Messungen bestimmt, welche von einem elektronischen Messinstrument vorgenommen werden, das das Resultat jeder dieser Messungen in Form einer HF-Impulske/tte liefert, welche eine Anzahl Impulse enthalt, die zum Wert der gemessenen Grosse proportional sind.

Es ist wohlbekannt, gewisse optische Eigenschaften von transparenten Substanzen, insbesondere von flüssigen Substanzen wie Lösungen zu messen, indem die Dämpfung eines diese Substanz durchdringenden Lichtbündels bestimmt wird« Bei Messungen dieser Art wird im allgemeinen ein Vergleich zwischen der von einer Probe der untersuchten Substanz herbeigeführten Dämpfung und der Dämpfung, die von einer anderen, als Vergleichsmaß gewählten Substanz herbeigeführt wird, vorgenommen. Damit wird eine sogenannte

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relative Messung der untersuchten Eigenschaft, und zwar ein Wert dieser Eigenschaft, der mit seinem Verhältnis »um Wert dieser selben Eigenschaft in der Vergleichsprobe ausgedrückt wird_r gegeben. Damit ein derartiger Vergleich eine gültige-Messung liefern kann, mu£ gewährleistet sein, daß die Intensität des einfallenden Bündels, das auf die Probe fällt, genau so stark ist wie die Intensität des auf die Vergleichsprobe fallenden Bündels.Dee- bait τ·τ wendet man im allgemeinen ein- . eineige» einfallende» Bündel, dessen Bahn zyklisch derart abgelenkt wird, daß es abwechselnd durch die Probe und durch die Vergleichsprobe fällt.

Derartige Instrumente werden immer häufiger in automatischen Analyseketten angewandt, die dazu bestimmt sind, grosse Messreihen vorzunehmen, deren Typ sich über lange Zeiträume wiederholt. Man findet diese insbesondere in den klinischen Chemielaboratorien großer Krankenhäuser. Sehr häufig 3ind als abschließende Instrumente dieser automatischen Messketten Spektralphotometer vorgesehen, mit deren Hilfe Messungen von Lösungskonxentrationen vorgenommen werden. Diese Kessungen basieren auf dem Vorhandensein eines Proportionalitätsverhältnisses zwischen der Konsentration der Lösungen und deren optischer Absorptionsfähigkeit, und dieses * Verhältnis ist unter der Bezeichnung "Beer-Lambert-Gesets* bekannt und gilt für die meisten Lösungen. Jedoch wurden die den spektralphotometrischen Messungen unterzogenen Proben zuvor im allgemeinen in der gleichen Messkette einer Reihe von Reaktionen, Zersetzungsprozessen, wie Inkubationen unterzogen. Es iet offensichtlich, daß die von den Spektralphotometern vorgenommenen Messungen bei einer Abweichung im Verlaufe der einen oder der anderen Behandlung nur dann ihre Bedeutung behalten, wenn die Photometer von Zeit tu Zeit mittels Vergleichslösungen bekannter Konzentration geeicht werden. Ziel dieser Eichungen ist es, auf der Höhe des Messinstruments

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Abweichungen auszugleichen, die ihren Ursprung in der Kette selbst haben. Jedoch dürfen die derart vorgenommenen Korrekturen bestimmte Grenzen nicht überschreiten, wenn die Messungen nicht jegliche Glaubwürdigkeit verlieren sollen. Außerdem wären schwache Korrekturen, die jedoch immer noch den gleichen Sinn haben, das Anzeichen für eine beunruhigende systematische Abweichung, welche gründliche Kontrollen der Elemente der Kette nötig machen würden. Demgegenüber sind Korrekturen, deren Mittelwert gering bleibt, das Zeichen für normale zufällige Abweichungen, bei denen ein Ausgleich ausreicht.

Abweichungskorrekturen können manuell vorgenommen werden, jedoch wäre dazu das ständige Eingreifen einer Bedienungsperson erforderlich, und die gisamte Kette müßte von Zeit zu Zeit jedesmal für einige Minuten angehalten werden.

Ein derartiges Anhalten ist jedoch nicht mit schnelllaufenden Ketten zu vereinbaren, die gegenwärtig nahezu überall errichtet werden.

Es ist das Ziel der Erfindung, diese Schwierigkeiten auszuschalten, indem ein Verfahren vorgeschlagen wird, das sich gut für die Automatisierung dieses Ausgleichs eignet. Dieses Verfahren kennzeichnet sich dadurch, da£ die Anzahl der Impulse mit einem unter Eins liegenden Faktor multipliziert werden, dessen Wert in gegebenen Intervallen eingestellt wird, indem die Messung an einer Vergleichsprobe vorgenommen wird, für die die Messgröße einen bekannten Wert besitzt, und indem der Wert dieses Faktors mittels aufeinanderfolgender Korrektoren variiert

wird, bis das Produkt dieser Multiplikation einen Bezugswert erreicht, der deza gegebenen Wert entspricht, wobei diese Korrekturschritte den gleichen Sinn und eine konstante Weite beibehalten, solange die Abweichung zwischen diesem Produkt und diesen. Bezugs-

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wert das gleiche Zeichen beibehält, wobei dieses Zeichen umgekehrt ist und die Weite gemäss einem gegebenen Geseta verringert wird, wenn diese Abweichung sich gegenüber dem Zeichen verändert «■

Die Erfindung betrifft gleichermaßen eine Vorrichtung nur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung ksniiselehnet sieh durchs

- ein Mgital-Multiplisieriserk 751, das einen Haupteingang 732, -_t ' d@T am Ausgang des Messinstrumentes angeschlossen ist, einen Segeleingang 773 und einen Ausgang 733 aufweist;

- ®ia©a Digital-Komparator 754^ der ©inen ersten Eingang 767, welcher mittels eines ZahlWerkes 801 (Fig. 3) am Ausgang 733 des Multiplikators 751 angeschlossen ist, einen Eweiten Eingang 768, der an einer Anzeigeeinrichtung für den Beaugswert angeschlossen ist, und awei sich einander ergäneende Ausgänge 755, J56 aufweist;

- einen Digital-Speichereähler 752^ der einen Zähleingang 774, ein Verstellungaeingang L, sswei Regeleingänge, die jeweils £Ώ die beiden Ausgänge 755, 756 des !Comparators 754 angeschlossen sind, und ©inen Ausgang, der am Regeleingang 773 des Multiplikators 751 aageselilossen ist, aufweist;

- einen Impulsgruppengenerator 753, der einen Regeleingang 775, efcg-n Unterdrückungseingang 776 und einen Ausgang, der am Zähleingaiig 774 des Zahlers 752 angeschlossen ist, aufweist; und

- ein® Kontrollschaltung 767, bestehend auss - einem Gatter 760, das einen Eingang 731, der an einem Taktgeber angeschlossen ist, sr dieselbe Frequenz wie die Impulssüge aufweist, einen Regel-

777 und einen Ausgang, der am Regeleingang 775 des Impulsgruppengenerators 753 angeschlossen ist, aufweist; - einem HiIfss&hler 758, der einen Regeleingang 770, welcher Über Zubereitungsst'öfe 759 an den beiden Ausgängen 755, 756 des !Comparators 754 angeschlossen ist, einen Null-Rückstelleingang 779 und einen

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Ausgang, der am Unterdrückungseingang 776 des Impulsgruppeη-generators 753 angeschlossen ist, aufweist; - und einer Flip-Flop-Schaltung 761, die einen Regeleingang R, der über eine UND-Schaltung 763 an den Ausgängen 755, 756 des !Comparators 754 angeschlossen ist, einen Ingangsetzungseingang S und einen Ausgang 789, der einerseits am Regeleingang 777 des Gatters 760 und andererseits am Null-Rückstellungseingang 779 des Hilfszählers 758 angeschlossen ist, aufweist;
wobei

- die Flip-Flop-Schaltung 761 derart betätigt wird, daß sie

das Gatter 760 ^ffnet bzw. schließt, jenachdem ob das Signal, das ei· vom Komparator 754 empfängt, anzeigt, daß eine Abweichung zviaeben den rom Komprator verglichenen Zahlen vorliegt oder nieht;

- der Hilfseähler 758 derart betätigt wird, daß er ..bei bestimmten abnehmenden Werten, die nach einem gegebenen Reduktionsgesetz abgestuft sind, die Impulsmengen begrenzt, die in den vom Generator 753 erzeugten aufeinanderfolgenden Impulsgruppeη enthalten sind, und daß er von einem dieser Grenzwerte auf den nächsten übergeht jedesmal, wenn er vom Komparator 754 ein Signal empfängt, das eine Änderung des Sinns der Abweichung zwischen den vom letzteren verglichenen Zahlen anzeigt, und zwar derart, daß er dieser Grenze ihren Anfangswert wiedergibt, wenn er ein Signal von der Flip-Flop-Schaltung 761 empfängt;

- und der umkehrbare Speicherzähler 752 derart betrieben wird, daß jenachdem, ob das Signal, das er vom Komparator 754 empfftngt, •in· Minus- oder Plus-Abweichung anzeigt, die Zahlen, die den Impulsmengen entsprechen, die in den aufeinanderfolgenden Gruppen · enthalten sind, die er vom Generator 753 empfängt, zu der in seinem Speicher enthaltenen Zahl addiert bzw. von dieser subtrahiert werden.

Schließlich ist die Anwendung des vorstehend beschriebenen

Verfahrene bei einem Flimmerphotometer und insbesondere bei einem Spektralphotometer dieses Typs Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

In den Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen, ist

Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines

Flimcier-Spektralphotometers ohne Gehäuse; Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil des Lichtmodulators

des Photometers gemäß Fig. 1; Fig. 3 ein-Hauptschaltbild einer elektronischen Baueinheit

des Photometers;
Fig. 4 ein Schaltbild, das Einzelheiten eines Teiles

der Schaltung gemäß Fig. 3 zeigt; Fig. 5 ein Diagramm, das eine Regelart bei einer Schaltung

gemäß Fig. 4 veranschaulicht; Fig. 6 eine detaillierte Teilansicht der Schaltung gemäß

Fig. 4; und

Fig. 7 eine Anzahl von Diagrammen, die die Arbeitsweise der elektronischen Baueinheit gemäss Fig. 3 veranschaulichen.

Das Spektralphotometer gemäß Fig. 1 weist die folgenden Hauptbestandteile auf:

- eine Lichtquelle 100, die ein Bündel iOi von parallelem weißem Licht erzeugt;

- einen Monochromator 200, der im Kern des weißen Lichtbündels ein monochromatisches Lichtbündel 102 von bestimmter Wellenlänge isoliert, wobei dieses monochromatische Bündel entsprechend der optischen Achse 103 des Spektralphotometers 103 geleitet wird;

- eien Flüssigkeitsbehälter 300, der zwei kleine Behälter

enthält, von denen der eine eine V«i^l«iohs_{T Λ} .,und der andere ' ^^flüssigkeit

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eine flüssige Probe enthält, dexen optische Absorptionsfähigkeit' bestiiJiat werden soll, indem sie mit der optischen Absorptionsfähigkeit der Vergleicheflüssigkeit verglichen wird (Wenn die Probe eine Lösung ist und wenn di© Konzentration dieser Lösimg ZVl messen ist, ist die Besugsflüssigkeit meistens eina Lösung mit der Konzentration Null, die als "'Blank®*' bezeichnet x*ird)j

- einen Modulator 400, der eäasu dieat_ff das Indteil dieses monochromatischen Bündels 102 gegenüber diesem Flüssigkeitsbehälter 300 in eine gegenüber der Achse 103 srsshtwinkligs lishtung zn bewegen, woBei diese Relativbewegung derart igt, daß di© bsiden Behälter des Flussigkeitsheh&lters optisch untersucht, dJi= abwechselnd und periodisch mit des fjom. Monochromator 200 abc/©geb©nen monochromatischen Bündel angestrahlt werden;

- einen Lichtdetektor 500^ das* elektrische Signale liefert, welche bei ά&τ Tom MoncshromatGr 2Gö bestimatss. 'ifellenlänge α·& Intensitäten ^n BSHidel eiitsprseasn^ dlQ dis Fllissigkeitsprobe und die Besiagsf2,üesigkeit C©d@y dis Blaaks) durchquert haben;

- einen SynclironisationBsignalger&erator. 600, der mechanisch am Modulator 400 angeschlossen ist und elektrische Impulse liefert, die Eur Kippbewegung synchron sind, welche der Modulator dem Lichtbündel 102 vermittelt;

- eine elektronische Einheit 700, die am Lichtdetektor 500 und am Synchronisationssignalgenerator 600 angeschlossen ist und derart betrieben wird, daß die Signale, die aus derDarchque-Jtung des die Blanke enthaltenen Behälters resultieren., von den Signalen getrennt werden, die aus der Durchquerung des die Probe enthaltenen Behälters resultieren, um den Logarithmus des Verhältnisses »wischen diesen Signalan, d.h. die relative optische Dichte der Probe, auegedrückt durch deren Verhältnis zur optischen Dichte

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der Blanken, zu berechnen, und um das diese relatire optische Dichte darstellende Signal ziffernmäßig au erfassen;

- eine Regel- und Anzeigeeinheit 800, die derart betrieben wird, daß eine bu dieser optischen Dichte proportioaale Zahl angezeigt wird, die die Konsentration der Probe darstellt. ·

Die Lichtquelle 100 weist eine Weißlichtquelle auf, die aus einer Lampe 104, einem optischen Kondensator 105, einem ebenen Spiegel 106, einer ersten Schlitzblende 107 und einem konkaven Kugelspiegel 108 besteht. Dieser Spiegel reflektiert einerseits das Bündel 101 auf ein Beugungsgitter 201, das Bestandteil des Monochromators ist, und andererseits entlang der optischen Achse 103 das monochromatische Bündel 109, das vom Beugungsgitter 201 abgegeben wird. Mit dieser Arbeitsweise wird so das anfängliche monochromatische Bündel 102 erzeugt, das angewandt wird, um den Flüssigkeitsbehälter 300 abzutasten.

Der Monochromator 200 weist ein Gitter 201 , das innerhalb des Weißlichtes des Bündels 101 ein monochromatischee Bündel isoliert, eine Kreisblende 202 und zwei optische Filter 203 und

204 auf, die in den äußeren beiden Öffnungen eines Gleitkontaktes

205 gelagert sind, welcher drei Öffnungen aufweist, von denen die mittlere (206) leer ist. Der Gleitkontakt 205 ist auf einer feststehenden Gleitschiene (nicht dargestellt) derart gelagert, daß er in Querrichtung entsprechend dem Doppelpfeil 207 gleiten kann. Auf diese'Weise kann die eine oder die andere der drei öffnungen auf Wunsch in die Bahn des monochromatischen Bündels gebracht werden. Das Gitter 201 ist in einem vertikal·« Rahmen gelagert, der um eine vertikale Achse 209 gedreht werden kann, die von zwei Drehpunkten 210, 211 definiert wird, die in zwei nicht dargestellten feststehenden Wandungen vorgesehen sind. Der Rahmen 208,liegt höher als das Gitter 201 selbst, wodurch die

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Höhenlage des letzteren Terstellt werden, und weist obere und untere Kanäle 214 und 215 auf, durch die das Weißlichbündel 101 bzw. das monochromatische Bündel 109 passieren können. Die Winkelstellung des Bahmens 208 und folglich die Wellenlänge des monochromatischen Bündels 109 werden von einem Mikrometer 212 geregelt, das mittels eines Hebels 213 mit dem Eahmen verbunden ist. Das Mikrometer weist ein Fenster 214 auf, in dem die numerische Anzeige der für das monochromatische Bündel 102 gewählten Wellenlänge erscheint. Die Filter 203» 204 haben die Aufgabe, zu verhindern, daß unerwünschtes Licht, zum Beispiel Störlicht oder Licht, das sich aus der Brechung zweiter Ordnung ergibt, auf die kleinen Behälter fällt, wenn die Tom Gitter 201 gelieferte gewählte Wellenlänge im Rot> im nahen Infrarot- oder im Ultraviolettbereich liegt. Bei Wellenlängen, die im sichtbaren Bereich liegen, braucht diese Vorsichtsmaßnahme nicht ergriffen zu werden. Folglich reicht die Bandbreite des Filters 203 in den Ultrariolettbereichs er unterbricht beispielsweise jegliche Strahlung, die eine Wellenlänge Ton mehr als 405 nm hat und er beginnt zu arbeiten, wenn die für das Bündel 102 gewählte Wellenlänge im Ultraviolettbereich, liegt, d.h. wenn sie kursier als beispielsweise 400 mn ist. Auf ähnliche Weise reicht die Bandbreite des Filters 204 in den Rotund in den nahen Infrarotbereichx er unterbricht beispielsweise jegliche Strahlung, die eine Wellenlänge von weniger als 550 nin hat und er beginnt su arbeiten, sobald die für das Bündel 102 gewählte Wellenlänge in den Kot- und in den nahen Infrarotbereich gelangt.

Der Flüssigkeitsbehälter 300 besteht aus zwei getrennten kleinen Behältern, beispielsweise den Behältern 301 und 302. Diese Behälter, von denen beispielsweise der Behälter 301 mur Aufnahme der Beeugsflüssigkeit Coder der "Blanken") toad.

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und der andere, beispielsweise der Behälter 302, but Aufnahme der Flüssigkeitsprobe dient, sind beide durchlässig und bestehen jeweils aus einer zylindrischen Aushöhlung, d.h. den Aushöhlungen 303 und 3041 Die Achsen der Aushöhlungen verlaufen parallel sur optischen Achse 103 und 3ind gegenüber dieser Achse zueinander symmetrisch in einer horizontalen Ebene angeordnet. Die Aushöhlungen 303 und 304 sind mittels Schläuchen 305, 306 bzw. 307, 3O8 an Speise- und Abflussleitungen angeschlossen, τοπ denen die einen für die Bezugsflüssigkeit (oder die Blanke) und die anderen für die Flüssigkeitsprobe vorgesehen sind. Nicht dargestellte Pumpen beliebigen Typs sind vorgesehen, um die kleinen Behälter mit den entsprechenden Flüssigkeiten zu speisen. Diese Speisung erfolgt im allgemeinen intermittierend, d.h. während die kleinen Behälter gefüllt sind, findet die Erneuerung der Flüssigkeit nur nach einer bestimmten Verzögerung statt, während der die Kessung vorgenommen wird. Jedoch werden in bestimmten Fällen (beispielsweise wenn die Flüssigkeiten homogen genug sind end die Erneuerungsgeschwindigkeit dieser Flüssigkeiten nicht au hoch ist) auch kontinuierlich arbeitende Pumpen angewandt. Die vorderen (nicht sichtbaren) und hinteren Flächen 309, bzw.. 3IO sind derart ausgearbeitet, daß sie optisch eben und parallel zueinander verlaufen, damit jede Störung der Bahn des optischen Bündels beim Durchdringen der kleinen Behälter vermieden wird. Die kleinen Behälter sind derart angeordnet, daß die Bündel die vorderen und hinteren Oberflächer: mit rechtwinkligem Einfallswinkel treffen.

Der Lichtmodulator 400 weist zwei Glasplatten 401 und 402 auf, die planparallel aufeinander angeordnet sind, wobei jede vor diesen eine fDicke" e_ aufweist, gemessen in Sichtung der Achse IO3 (siehe Fig. 2, die eine Draufsicht zeigt). Diese Platten sind

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beide planparallel, d.h. daß die Eintrittsfläche 403 und die Austrittsflache 404 der Platte 401 untereinander parallel sind und daß die Eintrittsfläche 405 und die Austrittsfläche der Platte 402 ebenfalls untereinander parallel sind. Diese beiden Platten sind in einefHalterung 407 derart gelagert, daß einerseits ihre Einfallebenen (definiert durch das Bündel 102 und durch die Normale zur entsprechenden Eintrittsfläche) untereinander parallel und daß andererseits die Ebenen der Eintrittsflächen 403, 405 jeder der Platten (und folglich die Ebenen

ihrer Austrittsflächen 406, 407) auf dieselbe Weise gegenüber dem einfallenden Bündel 102 geneigt sind. Bei dem dargestellten Beispiel belaufen sich die Neigungen auf i_ = 45 , so daß in diesem Falle die Ebenen der Eintrittsflächen zueinander rechtwinklig Terlaufen. Die Halterung 407 ist an einem Ende eines Hebels 408 befestigt, der unter der Wirkung eines Exzenters 410 um eine feststehende horizontale Achse 409 schwenkbar ist. Der Exzenter wird Ton einem Motor 411 angetrieben und betätigt das andere Ende des Hebels über eine Rolle 412. Die optischen Platten 401 und 402 beschreiben somit eine Auf- und Abwärtsbewegung derart, daß sie abwechselnd In die Bahn des einfallenden Bündels 102 gebracht werden. Entsprechend dem Gesetz über die Brechung eines Lichtbündels innerhalb einer planparallelen £l*tt· wird das einfallende Bündel in der Einfallebene verschoben, wobei der Wert S/2 dieser Verschiebung vom Brechungsindex des Glases abhängt, aus dem die Platte besteht, sowei von der Dicke e^ dieser Platte und vom Einfallwinkel !_■ Auf diese Weise springt das aus dem Modulator 400 austretende Bündel abwechselnd aus einer gegenüber

der Eichtung des einfallenden Bündels 102 nach rechts verschobenen Bahn 413 (wie mit Strichlinien in Fig, 2 gezeigt) in eine andere, nach links verschobene Bahn 414 (wie mit Yollinien in Fig. 2 gezeigt),

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wobei die beiden austretenden Bündel zueinander und zum einfallenden Bündel 102 parallel verlaufen. Bei einem Einfallwinkel i_ hängt der Wert der Abweichung s_ zwischen den Bahnen 413, 414 von der Dicke ^-der Platten ab. Aus Symmetriegründeη liegen die Bahnen 413 und 414 des austretenden Bündels in einer horizontalen Ebene, die durch das einfallende Bündel 102 verläuft, und sie sind gegenüber der optischen Achse JQ3 symmetrisch angeordnet. Der Brechungsindex der Platten 402 und 403 und die Dicke e der letzteren sind derart gewählt, daß"die Bahnen 413, 414 mit den Achsen der Aushöhlungen 303, 304 der kleinen Behälter 301, 302 derart übereinstimmen, daß das einfallende monochromatische Bündel 102 abwechselnd von dem einen in den anderen kleinen Behälter springt. Bine Linse 415 ist vorgesehen, um die Ausrichtung der vom Modulator abgegebenen Bündel zu verbessern, bevor diese in die entsprechenden Behälter eindringen.

Der Lichtdetektor 500 weist im wesentlichen eine Photomultiplikatorröhre 501 auf, die an ein optisches Doppelprisma 502 gekoppelt ist. Dieses letztere ist in den Bahnen der aus dem Flüssigkeitsbehälter 300 austretenden Bündel angeordnet und liegt an einer Stelle, bei der die beiden austretenden Bündel auf den selben Punkt 503 der Photokathode der Röhre 501 fallen. Auf diese erregen das aus dem Blanken-Behälter 301 austretende Bündel und das aus den; Probenbehälter 302 austretende Bündel abwechselnd die Photomultiplikatorröhre, und auf grund der Tatsache, daß diese Bündel auf den selben Punkt 503 der Photokathode der letzteren fallen, ist die Empfindlichkeit der photoelektrischen Umwandlung die gleiche für beide. Zwei Blenden 504 und 505, die jeweils mit zwei Löchern, und zwar den Löchern 506 und 507 für die Blende 505 usw. ausgestattet sind, sind zu beiden Seiten des Flüssigkeitsbehälters 300 angeordnet, wobei die Löcher entlang der Achse der

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Behälter 303 und 304 angeordnet sind. Diese Blenden haben die Aufgabe, zu verhindern, daß das von der Seite kommende Störlicht auf die Photoröhre 501 fällt. Das von der letzteren gelieferte Signal beruht deshalb einsig und allein auf dem monochromatischen Bündel 102. Die Photoröhre 501 ist elektrisch an der elektronischen Einheit 700 angeschlossen, und dieser Anschluß ist schnatisch mittels einer Linie 508 dargestellt.

Der Synchronisationssignalgenerator dient dazu, eine Information zu liefern, die anzeigt, welche Bahn 413 oder 414 von dem Untersuchungsbündel eingenommen wird. Dieser Generator weist eine Scheibe 601 auf, die von derselben Welle 602 wie der Exzenter 410 angetrieben wird und die mit zwei Permanentmagneten 603 und 604 ausgestattet ist, welche zueinander im Winkel von 90° angeordnet sind. Vor der Scheibe 601 befinden sich zwei feststehende Wicklungen 605, 606, die gegenüber der Achse 607 der Scheibe 601 in sysmmetrischen Positionen derart angeordnet sind, daß sie induktive Fühler bilden, die jedesmal, wenn unter dem Einfluß der Drehung des Exzenters 410 ein iiagnet an einer der beiden vorbeiläuft, einf»n Impuls erzeugen. Die Stellung dieser Wicklungen gegenüber der Achse 607 und diejenige der Magneten gegenüber den Exzenter sind derart gewählt, daß bei jeder Umdrehung derselben vier Impulse erzeugt werden, wobei zwei dieser Impulse den Totpunkt der Winkelbewegung

entsprechen
des Hebels 408/und die beiden anderen Impulse gegenüber den beiden ersteren um 90° phasenverschoben sind. Die beiden Wicklungen sind elektrisch an der elektronischen Einheit 707 angeschlossen, und dieser Anschluß ist mittels der Linien 608 und 609 dargestellt. Die elektronische Einheit 700 jst im Blockschaltbild gemäß Fig. 3 iu Einseinen dargestellt. Diese Einheit weist einen Eingangs-* verstärker 701 auf, der an der Photoaailtiplikatorrihre 501 angeschlossen und mit einer Rückkopplungsschaltung 702 versehen ist,

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die einen Hilfseingang 703 aufweist, über den Signale gespeist werden, die einen Ausgleich des sogenannten Dunkelstromes herbeiführen, welcher weiter unten noch beschrieben wird. Den Verstärker 701 schließt sich ein "linear-logaritiiiLischer Wandler des digitalen Verhältnisses" 704 an, der einen pynchronen Demodulator 705 aufweist, welcher von Signalen gesteuert wird, die von einem Synchronisationsimpulsgenerator 706 erzeugt werden. Der Generator 706 weist zwei monostabile ISuI ti vibratoren 707, 708 auf, die von einer Flip-Flop-Schaltung R.S. 709 gesteuert werden, welche selbst von den Impulsen gesteuert wird, die von den induktiven Fühlern 606, 606 des Synchronisationssignalgenerators 600 geliefert werden.!Diese Impulse werden von den Verstärkern 710,711 verstärkt. Der synchrone Demodulator 705 trennt die Signale, die von dem Bündel erzeugt werden, das einen der kleinen Behälter durchquert hat, von den Signalen, die von dem Bündel hergestellt werden, das den anderen ßehilter durchquert hat, mud liefert diese Signale weiter an zwei Messkondensatoren 712, 713-Diese Kondensatoren werden somit mit Potentialen U₁, (Blanke) und U (Probe) aufgeladen, welche zu den entsprechenden Signalen proportional sind. Diese Potentiale werden an die Haupteingänge 714, 715 von zwei Komparator en 716, 717 angelegt, und zwar über ein Potentiometer 718 für für das eine und über einen Spannungsteiler 719 für das andere. Die Komparatoren 716, 717 sind beide mit HilfseingÄngen 720, 721 versehen, von denen jeder Impulse empfangt, die mit konstanter Kadenz von einem Exponentialimpulsgenerator 722 erzeugt werden, der von einem Oszillatoren 723 ausgelöst wird, welcher als Uhr dient. Jeder diese Impulse weist eine Rechteckspannung U_Q und eine exponentielle Abnahme auf, die von eine* RC-Glied erzeugt wird, welches einen variablen Widerstand 724 aufweist, was in dem Block 722 su sehen ist.

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Die Komparatoren 716, 717 werden derart betätigt, daß rechteckige Impulse ron modulierter Länge geliefert werden, wobei jeder dieser Impulse eine Lange hat, die proportional ist zum RC multipliziert mit dem Logarithmus der Relationen U^/^ und ^s^^Uo" J^eder der Komparatoren arbeit somit als linear-logarithmischer Wandler. Die Impulse τοη variabler Länge, die von ihnen erzeugt werden, werden einer Substraktionsschaltung 725 zugeführt, die ein . Ausgangssignal liefert, das die Form eines Rechteck-Impulses mit modulierter Länge aufweist, wobei diese Länge proportional ist zur Differenz zwischen den von der Schaltung emfpangenen Impulsen. Die Länge des von dem Substraktor 725 gelieferten Impulses ist somit proportional zu RC log (U₅ZUj₃), d.h. zum Logarithmus des Verhältnisses U /IL. Folglich ist diese Impulslänge eine analoge Darstellung der relativen Messung der Dämpfung, die durch die Probe an dem Licht des Untersuchungsbündels (zur get lhlten Wellenlänge) entsteht. Dabei ist diese relative Messung identisch mit dem Verhältnis zwischen der von der Flüssigkeitsprobe erzeugten Dämpfung und der von der Blankflüssigkeit erzeugten Dämpfung. Die Länge des Impulses, der vom Substraktor 725 abgegeben wird, wird schließlich von einem Digitalisator 726 ziffernmäßig wiedergegeben. Dieser Digitalisator weist einen Quarz-Oszillator 727 und eine öffnung auf ,.welche derart betrieben wird, daß sie während der Dauer des aus dem Substraktor 725 hervorgehenden Impulses HF-Impulse durchläßt, die vom Oszillator 727 geliefert wurden. Der sich daraus ergebende und am Ausgang der öffnung 728, d.h. am Ausgang des Digitalisators 726 erscheinende Impulszug enthält folglich eine Anzahl Impulse, die proportional ist zur Länge des Impulses, der an den Eingang dieser Öffnung angelegt wird: Diese Zahl stellt den numerischen Wert der relativen Messung der optischen

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Dämpfung dar, die von der Flüssigkeitsprobe erzeugt wird. Der Impulezug, der von dem linear-logarithmischen Wandler des digitalen Verhältnisses 7Od geliefert wird, könnte direkt an ein Dezimalzählwerk 801 weitergeleitet werden, das zur Regel- und Anzeigeeinheit 800 gehört. Jedoch wird bei der beschriebenen Ausführungsform der Impulszug indirekt an diese Regel- und Anzeigeeinheit (Über die L.-1 "rungeη 732 und 733) weitergeleitet, wobei diese indirekte Weiterleitung über eine Schaltung 729 zur Korrektur von Abweichungen erfolgt, welche im folgenden anhand des detaillierten Schemas der Fig. k beschrieben wird.

Diese Korrekturschaltung soll dazu dienen, den Ausgang des Instrumentes derart zu verstellen, daß dieses einen zu Anfang gewählten Wert, beispielsweise den Wert der Dämpfung, die von

,keit
einer Vjijfcgi*&3fce£l;1i8eig'erzeugt wird, oder den Wert der Konzentration dieser y*rgleich*flffca»igkeit, liest, die Größe der für diesen Zweck erforderlichen Korrektur speichert und anzeigt, wann diese Korrektur größer als ein zuvor festgelegter Schwellenwert wird. Für diese Einstellung muß der Probenbehälter mit einer Vergleichsflüssigkeit oder mit einer "blanken" Flüssigkeit gefüllt werden. Die Schaltung zur Korrektur der Abweichung 729 weist einen Multiplikator 751 auf, an den der von der Öffnung 728 des Digitalisators 726 gelieferte Impulszug angelegt wird. Der Inipulszug, der aus dem Multiplikator hervorgeht, wird selbst an den Einheitsanzeigezähler 800 angelegt. Der Multiplikand der von dem Multiplikator 751 vorgenommenen Multiplikation wird durch den Inhalt eines umkehrbaren Zählers 752 definiert, der von einem Impulsgenerator 753 erzeugte Impulse zählt, wobei es sich bei dieser Zählung um eine additive oder substraktive Zählung gemäß dem Ergebnis eines Vergleiches handelt, der von einen; Digital-Komparator

vorgenommen wird. Der Digital-Komparator empfängt einerseits über Leitungen 767 das Resultat der vom Dezimalzähler 801 vorgenom-

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ntenen Zählung, die der Dämpfung oder der gemessenen Konzentration der gewählten Vergleichsflüssigkeit entspricht, und andererseits über Leitungen 768 eine vorangezeigte Bezimalzahl, die im allgemeinen proportional ist zum Bampfungswert oder zur Konsentration der Normflüssigkeit, die für die Änfangskalibrierung des Instruments verwendet wird. Diese Dezimalzahl wurde zuvor manuell in einem Digitalregister 802 (Fig. 3) registriert, mit welchem die Segel- und Anzeigeeinheit 800 ausgestattet ist. Jenachdem, ob der gemessene Wert höhe* (Pitt» Abweichung), gleich oder niedriger (Minusabweichung} als der registrierte Wert ist, d.h.«ntsprechend dem logischen Zustand der Ausgange 755, 756 des Bigital-Komparators zahlt der umkehrbare Zähler additiv, zählt er nicht oder zählt er subtraktiv die Impulse, die vom Impulsgenerator 753 erzeugt werden, und zwar derart, daß der Inhalt des Zählers 752, d.h. der Multiplikand der vom Multiplikator 751 vorgenommenen Multiplikation gesenkt, unverändert beibehalten oder erhöht wird, bis eine Übereinstimmung zwischen dem gemessenen Wert und dec vorgespeicherten Wert erreicht wird. Diese Situation wird dadurch definiert, daß die Ausgänge 755, 756 sich in identischen logischen Zuständen befinden. Die für die Erreichung dieser Qualität erforderliche Zeit wird verkürzt, wenn man eine bestimmte 'Strategie* anwendet, die darin besteht, den umkehrbaren Zähler 752 zu autorisieren, seinen Inhalt zu Beginn der Abweichungskorrekturen um bedeutende Schritte zu verändern und die Größe dieser Schritte jedesmal zu reduzieren, wenn das Resultat des vom Digital-Comparators 754 vorgenommenen Vergleichs durch Gleichheit läuft (d.h. Null durchbricht), womit angezeigt wird, daß der Zahlsinn des umkehrbaren Zählers 752 umgekehrt werden muß. Cine derartige progressive Verminderung der Veränderung des Inhaltes des umkehrbaren Zählers 752 wird jedesmal wiederholt, wenn das Resultat des vom Digital-Komparator 754 vorgenommenen

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Vergleichs die Gleichwertigkeit durchläuft« Biese Strategie für .die Abweichungskorrektur ist in Fig. 5 in dem Falle dargestellt, wo von dem ersten Korrekturschritt 901 angenommen wird, daß er au3 vierundseehzig Impulsen besteht. (Diese Zahl ist beliebig, und der angezeigte Wert wurde zur Veranschaulicirang gewählt} « Wir lassen bei diesem Beispiel zu, daß das Ma£ m !dargestellt durch den Ausgang des Dezimalzählers 801} am Punkt 902, der dem Beginn der Korrektur entspricht, unter dem Normwert ,s_ liegt, der dem Wert entspricht, der zuvor im Digitalregister 802 gespeichert wurde, so daß (m - s) < ο ist. Der erste Schritt zur Veränderung des Inhalts des umkehrbaren Zählers 752 ist folglich eine Zunahme, und der Zähler wird autorisiert, additiv vierundsechzig Impulse zu zählen. Nun wird ein zweiter Versuch unternommen, der durch die Staffel 903 wiedergegeben ist und von dem angenommen wird, daß er ein Resultat (m - s) -Co ergibt. Eine zweite Korrektur im Sinne einer Steigerung des Inhalts des umkehrbaren Zählers ist somit erforderlich, und dieser Zähler wird wiederum autorisiert, zusätzlich vierundseehzig Impulse zu zählen. Dieser zweite Veränderungsschritt ist mittels des Teiles 90% dargestellt- Ein dritter, mit der Staffel 905 veranschaulichter Versuch fSkrt zum fiesultat (m - s)>o, womit angezeigt wird, daß eine zusätzliche Korrektur erforderlich ist, jedoch in entgegengesetzter Sichtung, d.h. in Form einer Verringerung des Inhalts des umkehrbaren Zählers 752· Die besondere angewandte Strategie besteht darin, die Amplitude der folgenden Schritte um einen Faktor Vier (auch beliebig} zu verringern. Folglich wird der umkehrbare Zähler autorisiert, von nan an sechsehn Impulse zu zählen, was mit dem dritten Veränderungsschritt 906 dargestellt ist. Ein vierter, mit der Staffel 907 veranschaulichter Versuch führt zu einem Ergebnis ist - s) > o, was zu einer neuen Korrektur in derselben Sichtung wie die

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.. 19 -

vorhergehende (Schritt 908) führt. Der fünfte Versuch 909 ergibt noch einmal (m - s) >o und ruft folglich von neuem eine ähnliche Korrektur (Teil 910) hervor. Der folgende Versuch 911 führt zum Resultat (» - s) <o, so daß die folgende Korrektur in entgegengesetzter Richtung vorgenommen werden muß. Gemäß der beschriebenen Strategie wird die Amplitude der folgenden Korrekturen von neuem um einen Faktor Vier reduaiert, während der umkehrbare Zähler 752.autorisiert wird, vier Impulse (Schritt 912) zu zählen. Dies wird in den drei folgenden Schritten (Schritt 913) wiederholt, bis ein weiterer Versuch,.beispielsweise der Versuch 914 (m -s)>o anzeigt. Von diesem Äugenblick an wird der umkehrbare Zähler 752 autorisiert, subtraktiv eine Zahl zu zählen, die von neuem um einen Faktor Vier reduziert wird. Er zählt somit einen Impuls subtraktiv (Schritt 915). Dies wird wiederholt, bis ein folgender Versuch, beispielsweise der Versuch 916, schließlich (m - s) = ο ergibt, womit aης jeigt wird, daß die Abweichungskorrektur vollendet ist. Von<:diesem Augenblick an wird die Anzahl der Impulse aller Impulszüge einer Multiplikation mit dem unveränderlichen Faktor anterzogen, der durch die Zahl wiedergegeben ist, die in Form·des letzten Inhaltes des umkehrbaren Zählers 752 gespeichert ist.

Um diese Strategie durchzuführen, wird der Impulsgenerator von einer Kontrollschaltung 757 gesteuert, der einen Hilfszähler 758 aufweist, welcher an den beiden Ausgängen 755, 756 des Digitalkomparators 754 über eine Zubereitung«stufe 759 angeschlossen ist, die jedesmal dann einen Impuls erzeugt,.wenn die beiden Ausgänge 755, 756 ihren Zustand umkehren, womit angezeigt wird, daß der Digitalkomparator 754 die Gleichwertigkeit durchlaufen hat. Der Auegang des HiIfszählers 758 steuert die Anzahl der Impulse, die vom Impulsgenerator 753 geliefert werden, welcher von Impulsen ausgelöst

wird, die mit Taktimpulsen synchron sind, welche den Exponentialimpulsgenerator 722 steuern, wobei sie jedoch gegenüber den exponen-

ⁱ 2 /

tiellen Impulsen um eine Quantität phasenverschoben sind, die gleich der maximalen Dauer ist, welche die Rechteckimpulse haben können, die von den Komparatoren 716, 717 geliefert werden. Diese Stuer^ impulse werden vom Ausgang der Uhr 723 abgezogen und werden von einem Verzögerungselement 730 verzögert, welches ihnen die in Frage stehende .!Verzögerung mitteilt, welche dem' schwächsten der Signale entspricht, die von dem Photomultiplikator 501 geliefert werden, d.h. bei der größten Absorptionsfähigkeit oder der höchsten Konzentration^kamt dft* Spektralphotometer messen. Die verzögerten Taktimpulse werden über eine Leitung 731 «um Impulsgenerator 753 geschickt. Ihre Auslösungsaktion wird jedoch von einer Öffnung 760 verhindert^ welche wiederum ton einer Flip-Flop-Schaltung S.S. (761 gesteuert wird« Diese Flip-Flop-Schaltung wird derart betrieben, daß sie die Öffnung 760 nur öffnet, wenn ihr Eingang S (« Set) durch manuelle Betätigung eines Schalters 762 ertegt worden ist, wodurch eine Abweichungskoirektur ausgelöst wird. Der Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 761 ist am Eingang R (= Rest) des Hilfszählers 758 angeschlossen, der derart betrieben wird, daß er so lange in seinem Nullzustand bleibt, wie keine Abweichungskorrektur erforderlich ist. Sobald eine Abweichungskorrektur durch Betätigung des Schalters 762 ausgelöst worden ist, wird der Hilfszähler 758 in die lage versetzt, die von der Zubereitungsstufe 759 gelieferten Impulse zu zählen. Außerdem ist die Öffnung 760 geöffnet, so daß der nächste der verzögerten Taktimpulse den Impulsgenerator 753 auslöst. Wenn sich der Hilfszähler in seinem *Nuil*-Zustand befindet, liefert der Impulsgenerator 753 vierundsechzig Korrekturimpulse von dem Augenblick an, wo er den verzögerten Taktimpuls empfängt. UV'.- ^: ~ -iS ■ - A-^J ***-***-JQiase Korrekturimpulse entsprechend dem trregungszustand der Leitungen

755, 756 entweder dem aktuellen Inhalt des Zählere 752 hinzugefügt

v 30*145/1110 ^_n

ORlGSMAL INSPECTED

oder yon demselben abgezogen. Sobald dieser Zustand umkehrt ist, was anzeigt, daß der Digitalkomparator die Gleichwertigkeit durchlaufen, d.h. Null durchschritten hat, kippt der Hilfszähler in seinen Zustand "Eins". Von diesen·. Augenblick an erzeugt der Impulsgenerator 753 nur sechzehn Impulse, d.h. viermal weniger als ruTor. Die Erzeugung von sechzehn Impulsen wird bei jedem Auftreten eines verzögerten Taktimpulses wiederholt, und dies findet bis zu dem Augenblick statt, wo eine neue Umkehrung des Zustandes der Leitungen 755, 756 anzeigt, daß der Digitalkomparator 754 von neuen'die Gleichwertigkeit durchlaufen hat. Dieses erneute Durchlaufen der Gleichwertigkeit ruft das Kippen des Hilfszählers 75Ö in seinen Zustand "Zwei* hervor. In diesem Zustand "Zwei* gestattet es der Hilfszähler 758 dem Impulsgenerator 753, vier Impulse nur bei jedem Auftreten eines verzögerten Taktimpulses su liefern, was wiederum viermal weniger als beim letzten der vorhergehenden Schritte bedeutet. Bei der nächsten Umkehr des Zustandes der Leitungen 755, 756, d.h. beim näch sten Durchlaufen de* Gleichwertigkeit durch den Digitalkomparator 754, kippt der Hilfszähler 758 in einen Zustand "Drei", in dem er es dem Impulsgenerator 753 gestattet, jeweils einen einzigen Impuls zu liefern. Der Eingang R ( = Reset) der Flip-Flop-Schaltung 761 ist über eine ET-Schaltung 763 an den Leitungen 755, 956 angeschlossen, wobei diese ET-Schaltung einen Null-Rückstellungsimpuls liefert, wenn sich diese' beiden Leitungen im selben logischen Zustand "Eins" befinden, d.h. wenn eich der Digitalkomparator 754 tatsächlich auf Gleichwertigkeit befindet, womit angezeigt wird, daß die Korrektur der Abweichung erreicht ist. Von diesem Augenblick an wird die Flip-FlopeSchaltung 761 auf Null zurückgestellt und befindet sich folglich die Öffnung 760 in gesperrtem

Zustand. Gleichzeitig wird der Hilfszähler 758 auf seinen "NuIl"-Zuetand zurückgebracht, in dem er für eine weitere Abweichungs-

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korrektur bereit ist. Der Indinhalt des umkehrbaren Zählers 752 bleibt derart gespeichert, daß die-Ansah! der Impulse, die in iedem der folgenden Impulseüge enthalten sind, welche von dem Dlgitalisator K6 geliefert werden, wird mit einem numerischen Faktor multipliziert, der durch den Endinhalt definiert wird. Am Eingang L (= Load) des umkehrbaren Zählers 752 ist ein Schalter 764 ange- ' schlossen, der es gestattet, den Zahler mit einer Anfangszahl Io au beschicken, was etwa seinem mittleren Zfihlbereich entspricht.

Der umkehrbare Zähler 752 ist außerdem mit einem Hilfsauagang 765 versehen, der an einem Schwellendetektor 766 angeschlossen ist· Dieser Schwellendetektor iet in Fig. 6 naher dargestellt und weist . pwei Gruppen von Dgitalkomparatoren, d.h. die Komparatoren 78Oa, 78Ob, 78Oc für die erste Gruppe und die Komparatoren 781a, 781b, 781c für die zweite Gruppe auf. Jeder dieser Komparatoren ist auf bestimmte Werte festgelegt, die der Zahl 10 entsprechen, die anfangs in den umkehrbaren Sahler 752 gegeben wurden, welcher um gegebene Prozentsätze für die Komparatoren der ersten Gruppe erhöht und um diese selben Prosentsätze für die Komparatoren der zweiten Gruppe vermindert wird. Beispielsweise ist der Komparator auf die um 5% erhöhte Zahl 10, der Komparator 78Ob um die um 10% erhöhte Zahl 10 und der Komparator 78Oc auf die um 15% erhöhte Zahl 10 festgelegt. Entsprechend ist der Komparator 781a auf die um 5% verminderte Zahl 10, der Komparator 781b auf die um 10% verminderte gleiche Zahl 10 und der Komparator 781c auf die um 15% verminderte Zahl 10 festgelegt. Diese Werte werden über die Eingänge 782, 782b, 782c bzw. 783a, 783b, 783c eingegeben. Außerdem sind die Komparatoren jeweils zu zweit und selektiv verbunden mittels eines Wahlschalters 784 am Eingang 769 de« Schwellendetektor· 769 angeschlossen. Dieser Eingang selbst ist am Hilfsausgang 765

des umkehrbaren Zählers 752 angeschlossen. Ihre Ausgänge 785a, 785b, 785c und 786a, 786b und 786c sind alle an den Eingängen einer

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Oder-Schaltung 787 angeschlossen, die einen Ausgang 770 aufweist, weif' 3r den Ausgang des Schwellendetektors 766 selbst bildet. Dieser Ausgang wird somit jedesmal erregt, wenn die Zahlen, auf die die Digitalkomparatoren festgelegt sind, tiberschritten werden, d.h. jedesmal, wenn die Abweichungskorrektur dl' vom Wählschalter 784 gewählten Prozentsätze überschreitet. Dieser Ausgang wird angewandt, um irgendeine an sich bekannte Alarmanlage wie eine Lampe, eine Glocke o. dgl. auszulösen.

Das Resultat der vom Dezimalzähler 801 vorgenommenen Zählung

üblichen
wird schließlich von einer/numerischen Anzeigevorrichtung 303 angezeigt. Diese Anzeigevorrichtung kann an einem herkömmlichen Drucker (nicht dargestellt) derart angeschlossen sein, da£ die l'essresultate in gedruckter numerischer Form vorliegen.

Da der Photomultiplikator 501 (Fig. 1) wie jeder Photomultiplikator einen sogenannten Dunkelstrom liefert, auch wenn er nicht angestrahlt wird, sind in der elektronischen Einheit 700 Vorkehrungen getroffen, um diesen Dunkelstrom zu kompensieren. Dies wird

»it

erzielt, indem der Rückkopplungskreis 702 (Fig. 3)/einer Stichprobenstufe ausgestattet wird, die derart betrieben wird, daß das Dunkelsignal gemessen wird, das der Eingangsverstärker 701 zwischen den Signalen liefert, die auf dem Licht beruhen, das durch die Behälter lief. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal, das zwischen diesen Signalen entsteht, mittels eines Kondensators 735 während einer gegebenen Stichprobenzeit integriert, und dieses Integral wird angewandt, um einen Verstärker 736 zu steuern, der am Eingang des Verstärkers 701 einen Ausgleichsstrom liefert, der dem Dunkelstrom derart entgegengesetzt ist, da£ dieser beseitigt wird. Die Stichprobe wird von einem Stichprobennehmer 737 vorgenommen, der von einer Flip-Flop-Schaltung 738 gesteuert wird, die von den Synchronisationssignalen ausgelöst wird, welche von den Verstärkern 710, 711 geli·-

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fert werden.

Die Übertragung der^vom Dezimal zähl er 801 vorgenommenen Zahlung in der Anzeigevorrichtung 803 wird von einem Übertragungssignal gesteuert, das von einen Auslöser 741 in eine Leitung 740 gesbhickt wird. Der Auslöser 741 wird von der Vorderflanke des längsten der Impulse gesteuert, die von den linear—logarithmischen Wandlern 716, 717 erzeugt werden.

Die Arbeitsweise des in der Folge beschriebenen Photometer ist durch die in Fig. 7 dargestellten Kurven veranschaulicht. Das Diagramm A zeigt den Strom, der vom Eingangsverstärker 701 als zeitliche Funktion geliefert wird. Er weist abwechselnd hohe_# und niedrige Anschwellungen auf, wobei die hohen Anschwellungen eine Amplitude Ι-κ und die niedrigen Anschwellungen eine Amplitude I

Jj S

haben, die jeweils der Intensität des Lichtes nach Durchtritt des Bündels durch den die Blanke enthaltenden Behälter und der Intensität des Lichtes nach Durchtritt des Bündels durch den die jbu messende Probe enthaltenden Behalter entsprechen. Die Kondensatoren 712, 713 (siehe Fig. 3) sind aue diesem Grunde mit Spannungen U^ und U aufgeladen, die zu dem Strom I, bzw. I₀ proportional sind.

S . _ XJ B

Die aus dem Diagramm B ersichtlichen Taktimpulse lösen den Exponentialimpulsgenerator 722 aus, der eine Welle liefert, deren Form im Diagramm C dargestellt ist und die aus einer Folge von Impulsen exponentieller Abnahme ab einer Spitzenamplitude U besteht. Die Komparatoren 716, 717 vergleichen die Spannungen U.

,713 ^b

und U , die an den Klemmen der Kondensatoren 712/anliegen, mit den Exponentialimpulsen des Diagranaaes C und liefern die Impulse mit variabler Breite, die in den Diagrammen D und 3 dargestellt sind. Die Impulse des Diagramms D haben eine Lange ^t, , die proportional ist zum Logarithmus des Verhältnisses U /Uv, und die Impulee des Diagramms E haben eine Länge At₃, die proportional ist zum

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Logarithmus des Verhältnisses U /IJ ■ Am Ausgang des Subtracter» 725 erscheint die im Diagramm F gezeigte Rechteckwelle, deren Impulse eine Länge Δι haben, welche gleich der Differenz zwischen den Längen der im Diagramm D bzw. E dargestellten Impulse ist und die folglich proportional ist sum Logarithmus des Verhältnisses U₃ZUj₃. Diese Impulse steuern die öffnung 728 des Digitalisators 726, welche an die Leitung 732 Impulszüge wie beispielsweise die im Diagramm G gezeigten abgibt. Jeder dieser Züge enthält eine Anzahl von Impulsen, die eincmumerisches Maß des Logarithmus des Verhältnisses Ug/U^ ist. Biese Züge treten in den Multiplikator .751 ein, wo die Anzahl ihrer Impulse mit einem unter Eins liegenden Faktor multipliziert wird, dessen Wert von dem Inhalt des umkehrbaren Zählers 752 bestimmt wird. Am Ausgang der Schaltung zur Korrektur von Abweichungen 729 haben die Impulszüge die ia. Diagramm H dargestellte Form» Sie enthalten eine reduzierte Anzahl, kf ^t, Impulse, wobei k <1 ist und f die Frequenz des Oszillators 727 des Digitalisators 729 bezeichnet. Diese Züge werden an den Zähler 801 der Kegel- und Anzeigeeinheit 800 weitergeleitet, wo die Anzahl der Impulse, die sie enthalten, gezählt wird. Das Resultat dieser Zählung wird in dem Augenblick, in dem das bbertragungssignal in der Leitung 740 auftritt, in die numerische Anzeigevorrichtung 803 übertragen, so wie es weiter oben bereits beschrieben wurde.

Um bei Lösungen mit nichtidealem Verhalten, d.h. Lösungen, die nicht dem Beer-Lambert-Gesetz folge.., den Störungseffekt auszugleichen, der von dem Störlicht erzeugt wird, welches die Linearität der Relation zwischen der an einer Probe gemessenen Absorptionsfähigkeit und deren Konzentration beeinflussen könnte, sind Einrichtungen vorgesehen, die die Form einer Linearisierungsschaltung 734 haben, mit der die Kurve Absorptionsfähigkeit-Konzert; ttion

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extern linearisiert wird. Diese Schaltung weist ein Potentiometer ■ 745 auf, das zwischen einer äußeren Quelle und Masse geschaltet ist, sowie einen Pufferverstärker 746, der derart betrieben wird, daß er auf die vom Generator 722 erzeugten Exponentialsignale eine Ausgleichsspannung aufdrückt, die die erforderlich Polarität hat. Die Amplitude dieser Spannung kann eingestellt werden, indem der Läufer des Potentiometers 74,5 verschoben wird.

Da das Spektralphotometer angewandt werden kann, um die Konzentration verschiedener Substanzen au messen, muß es folglich in jedem. Falle eingestellt werden: Sein Null- und sein Schwellen-Faktor müssen der entsprechenden Substanz angepaßt werden, und seine Linearisierungsschaltung muß eingestellt werden. Um die tote Zeit einzusparen, die für diese Einstellungen erforderlich und die besonders nachteilig ist, wenn das Spektralphotometer in kurzen Zeitabständen verschiedene Substanzen, beispielsweise vier Umstellungen pro Tag oder noch mehr, behandeln muß, sind die verstellbaren Elemente vervielfacht und in einem Spezialgehäuse untergebracht worden, in dem sie in Säulen angeordnet sind. Eine erste Säule enthält die einstellbaren Elemente für einen ersten Analysentyp, eine zweite Säule die einstellbaren Elemente für einen zweiten Analysentyp usw. Jede Säule enthält außerdem einen Druckknopf, mit dem die entsprechenden Elemente an die übrige elektronische Einheit 700 angeschlossen werden kann, während die Elemente der anderen Säulen getrennt sind. Bei einer derartigen Anordnung bildet jede Säule einen einstellbaren Kanal, der für die Ausführung eines bestimmten Analysentyps vorgesehen ist, so daß die Elemente jedes Kanals vorher ein für allemal eingestellt werden können. Der Übergang von einem AnalyseR-typ auf einen anderen erfordert keine tote Einstellzeit mehri

es genügt, wenn die Bedienungsperson den Druckknopf betätigt, der dem gewünschten Kanal entspricht, dessen Elemente für Jen entspre-

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chenden Analysentyp bereite eingestellt wurden.

Dae vorstehend beschriebene Spektralphotometer ist nur ein Beispiel für ein optisches Flimmerinstrument, das mit dem besonderen Lichtmodulator ausgerüstet werden kann, der weiter oben beschrieben wurde und der die seitliche Verschiebung eines einzigen ursprünglichen optischen Bündels bewirkt. Dieser Modulator hat den Vorteil, daß er jede Veränderung der Richtung des Lichtbündels vermeidet, wodurch Ursachen für Messfehler bei Messungen vermieden werden, die von Instrumenten vorgenommen werden, wo das Untersuchungsbi :1 so wenig seine Sichtung verändert, daß es eich um einen Übergang von der einen in die andere Stellung handelt. Schließlich ist die Veränderung der Stellung des Bündele diskontinuierlich, so daß das Bündel von der einen in die andere Stellung springt, wobei es in jeder Stellung für eine volle Halbperiode des Abtastungszyklus bleibt.

Patentanspruch·t

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   C lS Verfahren zum automatischen Ausgleichen der Abweichung, die die digitalen Messungen bestimmt, welche von einem elektronischen Messinstrument vorgenommen werden, das da3 Resultat jeder dieser Messungen in Form einer HF-Impulskette liefert, welche eine Anzal Impulse enthält, die zum Wert der gemessenen Größe proportional sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Impulse mit einem unter Eins liegenden Faktor multipliziert werden, dessen Wert in gegebenen Intervallen eingestellt wird, indem die Messung an einer Vergleichsprobe vorgenommen wird, für die die Messgröße einen bekannten Wert besitzt, und indem der· Wert dieses Faktors mittels aufeinanderfolgender Korrektoren Tarriert wird, bis das Produkt dieser Multiplikation einen Bezugswert erreicht, der dem gegebenen Wert entspricht, wobei diese Korrekturschritte den gleichen Sinn und eine konstante Weite beibehalten, solange die Abweichung zwischen diesem Produkt und diesem Bezugswert das gleiche Zeichen beibehält, wobei dieses Zeichen umgekehrt ist und die Weite gemäss einem gegebenen Gesetz verringert wird, wenn diese Abweichung sich gegenüber dem Zeichen verändert.
2. 2. Verfahren aach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiten der Schritte in einer abnehmenden geometrischen Progression abgestuft sind.

   3- Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemä£ Anspruch 1, gekennzeichnet durch

   - ein Digital-l'ultiplizierwerk (751), das einen Haupteingang (732), der ain Ausgang des Messinstrumentes angeschlossen ist, einen Regeleingang (773) und einen Ausgang (733) aufweist;

   - einen Digital-Komparator (754), der einen ersten Eingang (767),

   welcher mittels eines Zählwerks (6ül, Fig.
3. 3) am Ausgang des

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   Multiplikators (751) angeschlossen ist, einen zweiten Eingang (768), der an einer Anzeigeeinrichtung für den Bezugswert angeschlossen ist, und zwei sich einander ergänzende Ausgänge (755, 756) aufweist;

   - einen Digital-Speicherzähler (752), der einen Zähleingang (774), einen Verstellungseingang (L), zwei Regeleingänge, die jeweils an den beiden Ausgängen (755, 756) des Comparators (754) angeschlossen sind, und einen Ausgang, der am Regeleingang (773) des Multiplikators (751) angeschlossen ist, aufweist;

   - einen Impuls gruppe ngene rat or (753)/ der einen .tegeleingang (775), einen Unterdrückungseingang (776) und einen Ausgang, der am Zähleingang (774) des Zählers (752) angeschlossen iet, aufweist; und

   -eine Kontrollschaltung (767), bestehend aus: - einem Gatter (760), das einen Eingang (731), der an einem Taktgeber angeschlossen ist, welcher dieselbe Frequenz wie die Impul3züge aufweist, einen 2egeleingang (777) und einen Ausgang, der am Regeleingang (775) des Impulsgruppengenerators (753) angeschlossen ist, aufweist; * einem Hilfszähler (758), der einen Regeleingang (778), welcher über Zubereitungsstufe (759) an den beiden Ausgängen (755, 756) des Koiuparators (754) angeschlossen ist, einen Null-Rückstellungseingang (779) und einen Ausgang, der am Unterdrückungseingang (776) des Ircpulsgruppengenerators (753) angeschlossen ist, aufweist; - und einer Flip-Flop-Schaltung (761), die einen Segeleingang (R), der tiber eine UND-Schaltung (763) an "den Ausgängen(755, 756) des Koraparators (754) angeschlossen i3t, einen Ingangsetzungseingang (S) und einen Ausgang (789), der einerseits am Regeleingang (777) des Catters (760) und andererseits am Null-Rück3tellungseingang (779) des Hilfiszählers (758) angeschlossen ist, aufweist; woboi

   - die Flin-Flop-Schaltung (761) derart betätigt wird, da£ sie

   das Gatter (760) öffnet bzw. Schließt, jenachdom ob das Signal,

   empfängt)
   sip vorn Komparator (754)/anzeigt, da£ eine Abweichung zwischen den

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   vom Komparator verglichenen Zahlen vorliegt oder nicht; . - der Hilfszähler(758) derart betätigt wird, daß er bei bestimmten abnehmenden Werten, die nach einem gegebenen Reduktionsgesetz abgestuft, sind, die Impulsmengen begrenzt, die in den vom Generator (753) erzeugten'aufeinander folgenden Impulsgruppen enthalten sind, und daß er von einem dieser Grenzwerte auf den nächsten übergeht jedesmal, wenn er vom Komparator (754) ein Signal empfängt, das eine Änderung des Sinns der Abweichung zwischen den vom letzteren verglichenen Zahlen anzeigt, und zwar derart, daß er dieser Grenze ihren Anfangswert wiedergibt, wenn er ein Signal von der Flip-Flop-Schaltung (761) empfängt;

   - und der umkehrbare Speicherzähler (752) derart betrieben wird, daß jenachdem, ob das Signal, das er vom Komparator (754) empfängt, eine Minus- oder Plus-^Abweichung anzeigt^ die Zahlen, die den Impulsmengen entsprechen, die in den aufeinander folgenden Gruppen enthalten sinddie er vom Generator (753) empfängt, zu der in seinem Speicher enthaltenen Zahl addiert bzw. von dieser subtrahiert werden. -
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Register (758) derart betrieben wird, daß das Gesetz über die Verringerung der Kenge der Impulse, die in den vom Generator (753) gelieferten Impulsketten enthalten sind, eine abnehmende geometrische Progression ist.
5. 5» Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens zwei Hilfskomparatoren (780, 781, Fig. 6) aufweist, von denen jede mit zwei Eingängen und einem Ausgang ausgestattet ist, wobei ein erster Eingang jedes von ihnen am Speicher des umkehrbaren Speicherzählers (752, Fig. 4) angeschlossen ist, während der zweite Eingang (782, Fig. 6) des ersten HiIfskomparators (780) an einem ersten äußeren Anzeigemittel angeschlossen ist, das die

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   Anzeige einer Zahl gestattet, die mit einem bestimmten Prozentsatz über dem Besugswert liegt und eine hö'.-re Äbweichungsschwelle bildet, wobei der zweite Eingang (783) des zweiten Hilfskoiuparators C781) an einem zweiten äußeren Anzeigemittel angeschlossen ist* das die Anzeige einer Zahl gestattet^ die mit dem. gleichen gegebenen Prozentsatz unter dein Besugswert liegt und eine untere Äbweichungsschwelle bildet^ während die Ausgänge (7851 786) jedes dieser Hilfskoiriparatoren an einer äu£eren Alermeinrichtung angeschlossen sind und das Ganze derart betrieben·, wird^ da£ der Ausgang des ersten Hilfskomparators (780) ein Alarmsignal liefert _s sobald die im Speicherndes umkehrbaren Zählers C752^ Fig_e4) gespeicherte

   ist. Zahl größer als die obere Schwelle/bsw« daß der Ausgang des zweiten Hilfskomparators (781) ein Alarmsignal liefert, sobald diese Zahl kleiner als die untere Schwelle ist, so daß die beiden Hilfskomparatoren (780,781) einen Äbweichungsdetektor bilden, der einen Alarm auslöst_e ©obald die Ableitung mehr oder weniger einen gegebenen Prozentsatz des Bezugswertes übersehreitet»
6. 6. Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bei einem F1immer-Photometer.

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