DE2342686A1 - Vorrichtung zum messen und untersuchen der optischen eigenschaften von organischen stoffen - Google Patents

Vorrichtung zum messen und untersuchen der optischen eigenschaften von organischen stoffen

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Description

MTENTANWXLTJ
DR. E. WIEGAND DIPL-ING. V/. NIEMANN
DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT 2342686
MÖNCHEN HAMBURG
TELEFON: 55547« 8000 M ö N C H E N 2,
TELEGRAMME: KARPATENT MATHHDENSTRASSE 12
W. 41 74-1/73 Zi/Ül 25. August 1973
JMeotec Corporation
Rockville, Maryland V.St.A,
Vorrichtung zum Kessen und Untersuchen der optischen Eigenschaften von organischen Stoffen.
Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Vorrichtungen zum Messen und Untersuchen der optischen Eigenschaften von organischen Stoffen und betrifft insbesondere verbesserte Einheiten zum Kessen und Untersuchen der optischen Dichten von organischen Stoffen bei verschiedenen 'veilenlängen, um die prozentualen Anteile bestimmter Bestandteile der Stoffprobe zu bestimmen.
Seit einigen Jahren besteht in der Landwirtschaft ein
wachsendes Bedürfnis nach einem vielseitigen Untersuchungsgerät, mit welchem der Feiichtigkeits-, öl- und Proteingehalt in landwirtschaftlichen Erzeugnissen, wie Getreide, rasch
bestimmt werden kann. Die herkömmlichen, analytischen Laborverfahren wie beispielsweise das Verfahren von Kjeldahl zum Messen von Protein, sind zwar sehr genau, erfordern aber
einen geübten Chemiker« Darüberhinaus sind die Ergebnisse
nicht einfach zu erhalten. Die Abnehmer von landwirtschaft-
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lichen Erzeugnissen haben ein wachsendes Interesse kundgetan, Angaben über den prozentualen Feuchtigkeits-, Protein- und ölgehalt in den verschiedenen Erzeugnissen zu erhalten. Der Exportmarkt, insbesondere der V/eizenexportmarkt sieht sich der weitverbreiteten Gepflogenheit gegenüber, dass auf der Grundlage von garantiertem Proteingehalt verkauft wird. Dieser Konkurrenzdruck zwingt den Warenhändler vom Getreidesilo auf dem Lande bis zur Exportversatidstation in zunehmenden Masse, jederzeit in der Lage zu sein, Getreide und andere Erzeugnisse nach ihrem prozentualen Protein-, öl- und Wassergehalt rasch und genau zu sortieren. Insbesondere besteht ein Bedürfnis nach einem vielseitigen, jedoch billigen und fortschrittlichen Gerät, welches die neuen, wissenschaftlichen Erkenntnisse auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Untersuchung von landwirtschaftlichen Erzeugnissen kombiniert und verbessert. Mit Rücksicht auf die maximale Brauchbarkeit des Gerätes für die Warenhändler darf das Gerät keine hohen Anforderungen an die Geschicklichkeit -der Bedienungsperson stellen oder Fachkenntnisse der wissenschaftlichen Grundlage für ein Endergebnis erfordern.
Frühere Untersuchungen haben ergeben, dass zerstörungsfreie Lichtdurchlässigkeits- und Lichtreflexionsversuche bei verschiedenen landwirtschaftlichen Erzeugnissen etwas über den Feuchtigkeitsgehalt und andere Eigenschaften aussagen können. Es wurde festgestellt, dass die Menge des Lichtes, das bei bestimmten V/ellenlängen beispielsweise von einer gleichförmigen Kornprobe reflektiert wird, einen Hinweis auf den Feuchtigkeits-, Protein- und ölgehalt gibt. Es wurde in diesem Zusammenhang eine sehr wertvolle Messung gefunden, die im Unterschied der optischen Dichte^ OD bei zwei kennzeichnenden V/ellenlängen besteht. Die optische Dichte OD bezieht sich auf die Leichtigkeit, mit welcher das Licht durch einen Gegenstand hindurchdringt oder von einem Gegenstand re-
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flektiert wird. Die reflektierende optische Dichte OD lässt sich durch die Gleichung OD = Log ·£ ausdrücken, wobei das Reflexionsvermögen R das Verhältnis von der Intensität des reflektierten Lichtes zur Intensität dos einfallenden Lichtes
Ir bei einer bestimmten Wellenlänge, das heisst "-pf"· ist. Auf
diese ..'eise wird Δ OD = Log > γ| L·- Log >ά~ I^ t wobei die Inlzes 1 und 2 die beiden unterschiedlichen V/ellenlängen angeben, die bei der Messung von 4OD verwendet wurden» VJenn die Intensität des einfallenden Lichtes bei beiden V/ellenlängen im wesentlichen gleich ist, ergibt «ich /S OD .- Log (I )p - Log (I )^. Es ist somit bekannt, dass 'lurch die Subtraktion der beiden Logarithmen der Intensität des reflektierten Lichtes eine Angabe über den Unterschied in der reflektierenden optischen Dichte ersielt v/erden kann.
Untersuchungen des US-Ministeriums für Landwirtschaft und anderer Regierungsstellen haben ergeben, dass die einzelnen 40D -Werte zur Messung des Wasser-, Öl- und Proteingehaltes untereinander in Beziehung stehen. Die nachfolgenden drei Gleichungen gingen aus diesen Studien hervor und gelten als verlässliche Hinweise für den prozentualen Anteil dieser Bestandteile in landwirtschaftlichen Erzeugnissen:
öl f, = K0 + K1 (&0Ό) + K, (2i CA 0D)p· , (1)
Wasser $> = K4 + K5 (AOD)w + K6 (^ (Δθΰ)ρ , (2)
Protein # = K8 + K9 G^od)w + K10GC C^od)p , (3)
w0D)o + K7
^0D)0 + K17
^OD)0 + K11
wobei Kq bis K11 konstante Koeffizienten oder "Einflussfaktoren" sind und die Indizes w,o und ρ anzeigen, dass die Weilenlängen ,bei denen die zugehörigen Δ. OD - Messungen vorgenommen wurden, aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegen V/asser-, Öl- bzw. Proteingehalt ausgewählt wurden. Bevor der prozentuale Anteil
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der Bestandteile aus den vorstehenden' Gleichungen berechnet wird, müssen drei verschiedene j\ OD -Messungen an einer Probe vorgenommen werden, <Tede/^OD - Messung erfordert Messungen bei zwei verschiedenen //eilenlängen. 3s müssen daher sechs verschiedene Wellenlängen zur Verfügung stehen. Ein Gerät, das so vielseitig sein soll, dass an verschiedenen landwirtschaftlichen Erzeugnissen Messungen durchgeführt werden können," muss daher von einem Satz von sechs './ellenlangen auf einen anderen ^ata umschaltbar sein, welcher die optischen Eigenschaften des zu untersuchenden Erzeugnisses kennzeichnet.
Bekannte Vorrichtungen zum Messen der AOD-V/erte benutzen eine Vielzahl von Filtern, die einzelne , nicht veränderbare Wellenlängen durchlassen. Bei der deutschen lärallelanmeldung P 23 12 677.4- wird eine Probe mit Licht bestrahlt, das nacheinander durch eine kontinuierlich umlaufende Scheibe mit einer Vielzahl von optischen Schmalband-Interferenzfiltern gefiltert wird. Der kombinierte Ausgang mehrerer Photozellen zur Aufnahme des von der Probe reflektierten Lichtes wird nach dem Durchgang durch einen logarithraischen Verstärker wahliieise gesammelt, um die ^, OD -Messungen zu erzielen. Die /^ OD-Werte bei zwei verschiedenen Wellenlängen werden in einsin Differentialverstärker verglichen, um eine A.OD-Messung zu erzielen. Obgleich dieses System für den angestrebten -Zweck zufriedenstellend" ist, sind natürlich die erzielbaren Ablesewerte bei verschiedenen Wellenlängen aufgrund der Anzahl der Filter beschränkt, die auf der Scheibe angeordnet sind. Ohne einen anderen Filter ist es nicht möglich, Werte bei Wellenlängen zu erhalten, die zwischen den Wellenlängen der beiden Filter liegen, die nahe beieinanderliegende Welenlängen aufweisen.
Es wurde vor kurzem ein neues optisches Filterverfahren im U.S.D.A. Agricultural Research Service in Greenbelt,
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Maryland untersucht. Ein gewöhnlich schmales Band mit einer optischen Filteranordnung weist einen planparallelen Interferenzfilter auf, der im rechten Winkel zur Sichtlinie zwischen einer Breitband-Lichtquelle und der Probe angeordnet ist. Wenn der Filter um einige Grad aus seiner die Sichtlinie im rechten Winkel schneidenden Lage gedreht wird, kann die Bandbreite wesentlich verschoben werden, was auf den Unterschied in der scheinbaren Dicke des Filters zurückzuführen ist, die von der Lichtquelle "wahrgenommen" wird, wenn der Filter verscbwenkt wird. V/enn der Filter so gelagert ist, dass er sich durch die Sichtlinie dreht, is-t der Ausgang des Filters eine sich kontinuierlich ändernde, kennzeichnende Frequenz über einen begrenzten Bereich,
Dieses System wurde für Λ OD-Messungen von landwirtschaftlichen Erzeugnissen verwendet. Jeweils ein Paar der verschiedenen Filter für eine vorgegebene Δ OD-Iviessung kann durch einen einzigen Kippfilter ersetzt werden, unter der Voraussetzung, dass die beiden interessierenden Frequenzen nahe genug beieinanderliegen. Einer der wesentlichen Vorteile liegt natürlich darin, dass irgendeine beliebige Frequenz in dem vom Kippfilter abgestreiften Bereich gewählt werden kann, so dass verschiedene CD - Messungen an verschiedenen Proben durchgeführt werden können, ohne dass der Filter gewechselt zu werden braucht. Eine der von der Erfindung gelösten Aufgaben liegt darin, die Kippfiltertechnik in ein vollautomatisches Untersuchungsgerät einzubauen, das auch von Laien bedient werden kann.
Eine Schwierigkeit liegt in der Verstärkung des Ausganges der Photozellen. Aufgrund der überaus grossen Empfindlichkeit der Photozellen bei dauernder Verwendung, wie dies beispielsweise für Bleisulfid-Zellen zutrifft, muss die Ansprechbarkeit der Photozellen auf Licht regelmässig mit der Ansprechbarkeit
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auf Dunkelheit verglichen oder in Beziehung gesetzt werden. In der Vergangenheit wurden unterbrochene Drehscheiben, sogenannte Lichtzerhacker, verwendet, um einen Wechsel zwischen hell und dunkel zu erzielen. Dev wechselnde Ausgang der Photozellen wurde kapazitiv mit einem einen grossen Verstärkungsfaktor aufweisenden Verstärker verbunden und später demoduliert, um einen Gleichstromwert zu "bekommen, welcher dem Unterschied zwischen dem hellen und dunklen Ausgang entspricht. Davon abgesehen, dass vor dem Verstärker eine GIeiohstromquelle mit einer sehr hohen Spannung erforderlich ist, wird dem Photozellensignal beim Demodulieren ein Rauschen überlagert.
Es ist daher hauptsächlich Ziel und Zweck der Erfindung für rasche Berechnungen der prozentualen Anteile bestimmter Bestandteile in organischen Stoffen zu sorgen·} wobei die Berechnungen auf Kessungen der reflektierenden optischen Dichte^ verschiedener organischer Stoffe bei bestimmten Wellenlängen des Lichtes beruhen. Es ist insbesondere Ziel und Zweck der Erfindung, die Kippfiltertechnik in einer wirkungsvolleren Weise zu benutzten, um Licht mit einer kontinuierlich sich ändernden Wellenlänge in den Bereichen durchzulassen, di^ jeweils einem einer Vielzahl von Filtern entsprechen. Ein Ziel der 3?iltergestaltung liegt darin, Einrichtungen zur Unterbrechung des Lichtdurchganges in regelmässigen Zeitabständen vorzusehen, un dunkle Perioden zu erzielen. Ferner ist es Ziel und Zweck der Erfindung, die Intensität des von der Probe reflektierten Lichtes systematisch zu sammeln und die Lichtwerte bei verschiedenen Wellenlängen zu vergleichen und zu speichern, um den Feuchtigkeits-jProtein- und ölgehalt der Probe mit vorgegebennen Formeln oder Gleichungen zu berechnen.Ferner ist es Ziel und Zweck der Erfindung, das Untersuchungsgerät unter Bezugnahme auf eine Standardprobe genau einzustellen und diese Selbsteinstellung so stoßsicher v/ie möglich zu machen, Schliesslich ist es Ziel und Zu eck 3er Erfindung, der Aus-
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gang der Photozellen zu verstärken und zu korrigieren, welche das reflektierte Licht ohne Demodulation eines Iv'echselstrorasignals abtasten.
Diese und andere Ziele der Erfindung werden durch ein vollautomatisches Tischgerät erzielt, welches direkt den Feuchtigkeits-, Protein- und ölgehalt von organischen Stoffen anzeigt, wobei das Prinzip darauf beruht, dass bestimmte-Wellenlängen des Lichtes in Abhängigkeit von den Konzentrationen dieser Bestandteile im untersuchten Stoff absorbiert werden. Drei Λ OD - './erte werden automatisch in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Reflexionsspektren erzeugt, das dem Feuclitigkeits-, Protein- bzw. ölgehalt der Probe entsp Icht. Analoge Rechenkreise lösen die vorstehend erwähnten Prozentgleichungen (1), (2) und (3) auf der Grundlage der A- OD- Messungen und vorherbestimmter Konstanten.
Eine Breitband-Infrarotquelle beleuchtet eine verschiebbare Probenschublade, die sowohl eine Standard— oder Bezugsprobe, als auch eine gleichförmige Probe des zu untersuchen·» den Erzeugnisses aufnimmt. Eine Anordnung mit mehreren Filtern in der Art eines Schafelrades ist um eine Achse drehbar gelagert, die im rechten Winkel zum Lichtstrahl verläuft und in Abstand vom Lichtstrahl zwischen der Schublade und 9er Lichtquelle angeordnet ist. Jeder Filter ist eine pLanparallele, optische Schmalband-Intejferenzplatte, die längs einer Kante mit einer gemeinsamen Achse verbunden ist. Die bevorzugte Ausführungsform hat drei Filter, die verschiedene kennzeichnende Frequenzen durchlassen. Der Querschnitt der Schaufelradanordnung hat daher die Form eines "Y", wobei die Filter radial von der Achse in verschiedenen Ebenen abstehen, welche sich alle in einer Linie schneiden, die im wesentlichen mit der Drehachse zusammenfällt. Die Filter haben voneinander den gleichen V/inkelabstand, der 12o° beträgt. V/enn
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jeder Filter durch den Lichtstrahl hindurchstreicht, wird der Schmalbandausgang des Filters kontinuierlich als eine Funktion des Winkels zwischen der Filterebene und dem Lichtstrahl verschoben. Bei der bevorzugten Ausführungsform liegen die von den Drehfiltern abgestreiften Frequenzen in drei benachbarten, nacheinander grosser werdenden Bändern des Infrarotlichtes, so dass letztendlich ein weiter Bereich interessierender Fre'quenzen entsteht. Ein lichtundurchlässiger Flügel ist am Ende eines jeden Filters befestigt. Die lichtundurchlässigen Flügel verlaufen im rechten Winkel zu den Filtern. Die Flügel treten in den Lichtstrahl ein und unterbrechen periodisch die Beleuchtung der Probenschublade, so dass regelmässige dunkle Perioden entstehen.
Eine Vielzahl von lichtempfindlichen Elementen oder Photozellen ist unmittelbar oberhalb der Schublade ausserhalb des einfallenden Lichtstrahles angeordnet, um die Intensität des von der Probe reflektierten Lichtes abzutasten. Der gemeinsame Ausgang der Photozellen wird einer Abtastverstärkereinheit zugeführt, welche automatisch die Lichtausgänge korrigiert, indem ein gespeicherter Gleichstrom- Dunkelzeitwert vom Hellzeitwert regelmässig abgezogen wird. Der Ausgang der Abtastverstärkereinheit läuft über einen logarithmischen Verstärker zu einem Paar von Abtast- und Speicherschaltungen, die einzeln von 'einer logischen Einheit entsprechend der augenblicklichen Lage der Filteranordnung angesteuert werden. Jede Abtast- und Speicherschaltung sammelt den Ausgang des logarithmischen Verstärkers zu den Zeitpunkten, die den verschiedenen Wellenlängen entsprechen, die durch einen der Filter hindurchgehen. Die Ausgänge der Abtast- und Speicherschaltung sind mit ungleichnamigen Eingängen eines Differenzialverstärkers verbunden, dessen Ausgang mit mehreren zusätzlichen Abtast- und Speicherschaltungen verbunden ist. Eine der letzteren Abtast- und Speicherschaltungen wird von der
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logischen Einheit angesteuert, wenn die zweite Abtastung während des Durchganges eines jeden Filters erreicht ist. Nach einer vollständigen Umdrehung des Schaufelrades der bevorzugten Ausführungsform speichert die letztere Abtast- und Speicherschaltung die Signalwerte, welche die Δ OD-V/erte darstellen, die dem Feuchtigkeits-, öl-bzw. Wassergehalt entsprechen.
Die Ausgänge der letzteren Abtast- und Speicherschaltung sind über Eichgeräte mit einem Rechen- und Anzeigegerät verbunden, welches die analogen Rechenkreise enthält, die bei der bevorzugten Ausführungsform die vorstehend aufgeführten Prozentgleichungen (1), (2) und (3) auf der Grundlage der gespeicherten A OD-V/erte und vorbestimmten Konstanten lösen. Die prozentualen Anteile an Feuchtigkeit, Protein oder Öl in der Probe werdei digital angezeigt.
Die Eichgeräte haben die Aufgabe, jeden A OD-Wert in · Abhängigkeit von den Ausgängen der Photozellen einzustellen, wenn die Standardprobe beleuchtet wird. Wenn die Schublade herausgezogen wird, um zu der zu untersuchenden Probe zu gelangen, wird die Standard- oder Bezugsprobe automatisch in den Lichtstrahl gebracht und ein Schalter automatisch umgelegt, welcher die Anzeige löscht und dafür sorgt, dass die für die Standardprobe errechneten A OD- Verte gespeichert werden. Wenn die Schublade zurückgeschoben wird, um die zu untersuchende Probe in den Lichtstrahl zu bringen, werden die Δ OD-Werte der Standardprobe von den Δ OD-Werten der zu untersuchenden Probe abgezogen. In der Praxis wird die Verbindung Polytetrafluorethylen (PTFE), die von der Firma Dupont, Inc. unter dem Warenzeichen "Teflon" verkauft wird, für die Standardprobe verwendet, da die optischen Eigenschaften des Polytetrafluorethylene den optischen Eigenschaften vieler Getreideerzeugnisse weitgehend entsprechen.
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- 1ο -
Bei der bevorzugten Ausführungsforin führt die logische Einheit 1ooo Zählungen pro Umdrehungen des Schaufelrades durch, die der Zunahme in der Winkelstellung des Schaufelrades entsprechen. I00 Sählungen werden jedem Filter zugeteilt, wenn der Filter durch den Lichtstrahl läuft. Die ersten beiden Abtast- und Speicherschaltungen können so angeschlossen sein, dass sie zwei beliebigen Stellungen der I00 Stellungen eines jeden Filters entsprechen.
Verschiedene landwirtschaftliche Erzeugnisse haben verschiedene kennzeichnende Frequenzen, die einen Hinweis auf Feuchtigkeit, Protein, öl und andere Bestandteile geben. Das Gerät kann verschiedenen Erzeugnissen angepasst werden, indem verschiedene Frequenzen ohne einen Austausch der optischen Filter gesammelt werden. Wenn die landwirtschaftliche Forschung neue, der Untersuchung dienende Wellenlängen bekanntgibt, die beispielsweise einen noch genaueren Hinweis auf den Feuchtigkeitsgehalt geben, oder Angaben über andere wichtige Bestandteile vermitteln, kann das Gerät leicht diesen neuen Erkenntnissen angepasst werden.
Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführucgsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem Blockdiagramm
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendeten Probenhalter
Fig. 3 eine vergrösserte Schrägrissansicht des in Fig. 1 dargestellten Schaufelrades
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Fig. 4 ein Diagramm mit der Darstellung der Wellenlängen des Lichtes, durch die das Schaufelrad während einer Umdrehung hindurchläuft
Fig. 5 ein Blockdiagramm mit der genaueren Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Abtastverstärkereinheit
Fig. 6 ein Blockdiagramm mit der genaueren Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Rechen- und Anzeigegerätes und
Fig. 7 ein Diagramm, in welchem die Beziehung zwischen der reflektierenden optischen Dichte und der Wellenlänge in einer typ^_schen Getreideprobe gezeigt ist.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines vollständigen erfindungsgemässen Untersuchungsgerätes schematisch dargestellt. In der Praxis sind die Opto-mechanischen Abtastelemente des Systems in einem Gehäuse 1o untergebracht, wobei die elektronischen Rechenelemente in einer nicht dargestellten, getrennten Einheit angeordnet sind. Licht wird von einer sehr starken Breitband-Infrarotlampe 12 durch eine Samme.1-linse 14 hinduchgeschickt, um einen Bereich auf einer Probenschublade 16 zu beleuchten. Die Schublade 16 ist durch eine öffnung in der Wand des Gehäuses 1o verschiebbar gelagert, so dass sie zwischen zwei Stellungen hin- und herbewegt werden kann. Die Schublade 16 kann zwei Proben aufnehmen. Eine zum Eichen des Untersuchungsgerätes verwendete Standaid- bzw. Bezugsprobe 18 wird am inneren Ende der Schublade auf deren Oberseite gelegt. Ein gleichförmiges Probenstuck eines landwirtschaftlichen Erzeugnisses, wie beispielsweise Sojabohnen, Weizen oder Mais wird auf das andere Ende der Oberseite der Schublade 16·aufgelegt. Wenn die Schublade 16 etwa
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zur Hälfte aus der Gehäusewand herausgezogen wird, liegt das Probenstück 2o zur Begutachtung oder abermaligen Beschickung frei, während sich die Bezugsprobe 18 in einem Bereich befindet, der von der Lampe 12 beleuchtet wird, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Wenn die Schublade 16 in das Gehäuse 1o hineingeschoben, das heisst bei der in Fig. 1 gezeigten Darstellung nach links bewegt wird, wird das Probenstück 2o beleuchtet, während sich die Bezugsprobe 18 susserhalb des Lichtstrahles befindet. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass eine einfache Bewegung der Schublade 16 die Bezugsprobe 18 in die richtigen Stellungen bringt und das Probenstück 2o zugänglich ist.
Es hat sich herausgestellt, dass ein geeignetes Material für die Bezugsprobe 18 Polytetrafluoräthylen (PTFE) ist, das von der Firma Dupont, Inc. unter dem Warenzeichen "Teflon" verkauft wird. Es können auch andere Bezugsproben verwendet werden, jedoch ist PTFE vorzuziehen, da seine optischen Eigenschaften vielen Getreidenarten entsprechen.
Der für das Probenstück 2o bestimmte Teil der Schublade 16 kann einfach eine Vertiefung aufweisen, in die eine gemahlene Probe einer zu untersuchenden Hasse wie Weizen, eingeschüttet und dann bündig mit der Oberseite der Schublade abgestrichen werden kann. Wenn man die vorbereitete Probe nicht direkt in die Schublade 16 hineinschütten möchte, kann man auch den in Fig. 2 gezeigten, entfernbaren Probenhalter oder Behälter 22 verwenden. Der scheibenförmige Behälter 22 weist ein mit einem Aussengewinde versehenes Hingelement 24 mit einem scheibenartigen durchsichtigen Glasfenster 26 auf, das eine Seite überspannt. Eine scheiben artige Andrückplatte 28 ist lose in die offene Seite des ringförmigen Elementes 24-eingesetzt. Die Andrückplatte 28 weist an ihrer Aussenseite Federn 3o oder ein anderes geeignetes elastisches Material auf.
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Eine mit einem Innengewinde versehene Haltekappe 32 ist auf dem ringförmigen Elemente 24 aufgeschraubt. Die Kappe drückt gegen die Federn 3o, welche die Andrückplatte 28 in das ringförmige Element 24 hineinschieben.
Wenn der Behälter 22 gefüllt v/ird, werden die Kappe 32 und die Andrückplatte 28 vom ringförmigen Element 24 entfernt, das umgedreht und mit dem vorbereiteten Probenma·^ terial 20 gefüllt wird. Daraufhin wird die Andrückplatte 28 eingesetzt und die Kappe 32 aufgeschraubt, so dass das Probenmaterial 2o zwischen der Glasscheibe 26 und der Andrückplatte 28 zusammengedrückt v/ird. Der gesamte Behälter wird dann in eine geeignete Ausnehmung in der Schublade an der in ^ig. 1 gezeigten Stelle für die zu untersuchende Probe 2o eingesetzt, wobei das Glasfenster 26 der Lampe 12 zugekehrt ist.
Eine aus mehreren Filtern bestehende Anordnung 34 (Fig.. 1 und 3) in der Form eines Schaufelrades ist um eine Achse 36 drehbar gelagert, die im rechten Winkel zum Lichtstrahl verläuft und in Abstand vom Lichtstrahl zwischen der Lampe 12 und dem beleuchteten Bereich der Schublade 16 angeordnet ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind drei plattenartige, optische Schmalband-Interferenzfilter 38 an einer Achse 4o befestigt, die einen sechse'ckigen Querschnitt hat. Die einzelnen Filter 38 haben einen gleichen Winkelabstand, der 12o° beträgt. Die Filter 38 stehen radial von der Achse in verschiedenen Ebenen ab, die sich alle in einer Linie schneiden, die im wesentlichen mit der Drehachse 36 zusammenfällt. Die Filter 38 haben von der Achse 4o die gleiche radiale Längenausdehnung. Die auf der Achse 4o angeordneten Filter 38 sind bei der in Fig. 1 dargestellten Querschnittsansicht in der Form eines nYn angeordnet. Ein lichtundurchlässiger Flügel 42 ist im rechten Winkel an der Aussenkante
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eines jeden Filters 36 befestigt. Die Drehachse 36 ist seitlich gegen den Lichtstrahl versetzt und zwischen der Lampe 12 und der Schublade 16 so angeordnet, dass die Filter 38 bei einer Umdrehung der Achse 4o einmal durch den Lichtstrahl hindurchlaufen. Zwischen den aufeinanderfolgenden Durchläufen benachbarter Filter 38 wird ein lichtundurchlässiger Flügel 42 durch den Lichstrahl hindurchbewegt, so dass die Beleuchtung unterbrochen wird. Da Jeder Filter 38 durch den Lichtstrahl hindurchläuft, ändert sich der Winkel zwischen der Ebene des Filters 38 und dem Lichtstrahl kontinuierlich. Aufgrund des sich ändernden Kinkels wird das Band des durch den Filter 38 hindurchgetretenen Lichtes kontinuierlich verschoben, was auf die Änderung der scheinbaren Dicke des Filters 38 zurückzuführen ist, die von der Lampe 12 "wahrgenommen" wird.
Die aufeinanderfolgende Beleuchtung der Schublade 16 ist im Diagramm der Fig. 4 dargestellt, in welchem die vertikale Achse die zunehmende Wellenlänge und die horizontale Achse die Zeit darstellt. In der Zeitspanne, in welcher der erste Filter im Lichtstrahl liegt, d.h. Licht · von der Lampe 12 auffängt, nimmt die mittlere Wellenlänge des zur Schublade 16 gelangenden Lichtes progressiv zu. Die dunkle, durchgezogene Kurve in der Zeitspanne des ersten Filters im Diagramm der Fig. 4 soll die mittlere Wellenlänge in einem schmalen Band ^i "λ der Wellenlängen darstellen, die durch den Filter 38 hindurchtreten. Der Ausgang des ersten, dargestellten Filters entspricht den vom Filter durchlaufenen Stellungen, wenn sich das Schaufelrad im Uhrzeigersinnvon dem Funkt, in welchem der Filter zuerst in den Lichtstrahl eintritt und den Lichtstrahl vollständig auffängt, bis zu einem Punkt dreht, in welchem der Filter annähernd im rechten Winkel zum Lichtstrahl verläuft. Wenn sich der Filter weiter nach unten aus seiner den Lichtstrahl senkrecht schneidenden Lage dreht, würde
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überschüssigerweise das gleiche Wellenband hindurchtreten. Dieser untere Betriebszustand wird jedoch durch den Flügel 42 unterbrochen, der am nächsten Filter 38 angeordnet ist. Während der durch den Flügel 42 hervorgerufenen Unterbrechung der Beleuchtung entsteht eine Dunkelzeit, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Nach der Dunkelzeit wird der nächste Filter durch den Lichtstrahl hindurchbewegt, wobei der Filter ein anderes Wellenlängenband abstreift. Die optischen Eigenschaften der Filter 38 sind so gewählt, dass die interessierenden Frequenzbänder bei einer Umdrehung des Schaufelrades hindurchlaufen. Die kennzeichnenden, hindurchlaufenden Bänder der Filter sind die mittleren Wellenlängen, die durch den Filter hindurchgehen, wenn der Filter den Lichtstrahl im rechten Winkel schneidet. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die kennzeichnenden, durchlaufenden Bänder der Filter 30 gewählt, dass die Filter benachbarte Frequenzbänder abstreichen, die sich nahezu über das gesamte Nahinfrarotband von etwa I800 nm bis etwa 2$2o nm erstrecken. Dieses Band enthält die Wellenlängen, die bei der Untersuchung von Getreide und Getreideprodukten von Interesse sind.
Zwei miteinander elektrisch verbundene Photozellen 44 sind im Gehäuse 1o (Fig, 1) unmittelbar über der Schublade 16 zu beiden Seiten des Lichtstrahles angeordnet, um das von der Probe 18 oder 2o reflektierte Licht aufzufangen. Der gemeinsame Ausgang der Photozellen 44 wird einer Abtastverstärkereinheit 46 ( Fig. 1 und 5) zugeführt. Die Verstärkereinheit 46 hat zwei Aufgaben: (1) das Signal zu verstärken und (2) den Ausgang der Photozellen 44 in Abhängigkeit von deren Ansprechen während der Dunkelzeiten zu korrigieren.
Ein Energieumwandler 48 (Fig. 1) gibt in Abhängigkeit von der Drehung der Schaufeiradachse 4o impulse ab. Der Energieumwandler 48 erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal,
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welches die augenblickliche Lage des Schaufelrades 34 anzeigt. Der Energieumwandler 48 hat zwei getrennte Ausgänge, die einem Rechner 5o (Fig. 1) zugeführt werden. Einer der Ausgänge des Energieumwandlers 48 erzeugt pro Umdrehung des Schaufelrades -34 1ooo Impulse und ist mit dem Dateneingang des Rechners 5o verbunden. Der andere Ausgang des Energieumwandlers 48 erzeugt pro Umdrehung des Schauf-elrades 34 einen Rückstellimpuls, welcher dem Rechner 5o ebenfalls zugeführt wird. Während einer Umdrehung des Schaufelrades zählt also der Rechner 5o bis auf 1ooo und wird dann für die nächste Umdrehung auf O Zurückgestellt. Während der nächsten Umdrehung werden dann wieder 1ooo Impulse aufgezeichnet·
Der Rechner 5o hat parallele Ausgänge, die zu einer logischen Einheit 52 führen. Es ist Sinn und Zweck der logischen Einheit 52, einzelne Ausgangssignale zu erzeugen, die den vorbestimmten Stellungen des Schaufelrades 34 entsprechen und somit eine Angabe über die Wellenlänge des auf die Schublade 16 fallenden Lichtes enthalten. Die logische Einheit weist einen Dekodierer 54 auf, welcher die parallelen Ausgänge des Rechners 5o empfängt und vorprogrammierte Ausgangssignale erzeugt, welche den verschiedenen Stellungen des Schaufelrades entsprechen. Ein aus drei Ausgängen bestehender Satz des Dekodierers 54 ist über ein ODER Gatter 56 mit der Abtastverstärkeafeinheit 46 verbunden, um die drei Dunkelzeiten festzustellen, in denen die lichtundurchlässigen Flügel 42 das von der Lampe 12 kommende Licht auffangen. Jeder der drei vom Dekodierer 54 zum ODER Gatter 56 führenden Ausgänge entspricht einer Zeitspanne von 1oo Zählungen, in welcher ein entsprechender Flügel 42 durch den Lichtstrahl hindurchläuft. Das vom ODER Gatter 56 zur Verstärkereinheit 46 laufende Dunkelzeitsignal tritt für drei aus 1oo Zählungen bestehenden Zeitspannen, bei (Jeder Umdrehung des Schaufelrades 34 auf.
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Die in ^ig. 5 dargestellte Abtastverstärkereinheit 46 ist eine Ausführungsform mit zwei in Reihe geschalteten, photo widerständeaufweisenden Photozellen 44. Die beiden Photozellen 44 sind in Reihe mit einem Ende eines unveränderlichen Widerstandes 5& verbunden» Das andere Ende des Widerstandes 58 ist mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle mit einer Spannung von etwa + 15 Volt verbunden. Die Photozellen 44 sind mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle mit einer Spannung von etwa - 15 Volt verbunden. Die Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 58 und den benachbarten Photozellen 44 ist direkt mit dem negativen Eingang eines Differenzialverstärkers 6o verbunden, der einen Rückkopplungswiderstand 62 aufweist. Der Rückkopplungswiderstand 62 ist zwischen dem Ausgang und dem negativen Eingang des Differenzialverstärkers 6o angeordnet. Der Ausgang des Differenzialverstärkers 6o ist über einen Schalter 64 mit einem integrierenden Verstärkerkreis 66 verbunden. Der Schalter 64 wird von dem von der logischen Einheit 52 (Fig." 1) kommenden Dunkelzeitsignal betätigt. Der Ausgang des integrierenden Verstärkerkreises 66 ist über einen in Reihe geschalteten Widerstand 68 mit dem positiven Eingang des Differenzialverstarkers 6o verbunden. Der Ausgang der Abtastverstärkereinheit 46 ist der Ausgang des Differenzialverstärkers 6o.
Während einer Dunkelzeit, die von einem der Flügel 42 des Schaufelrades 34 hervorgerufen wird, ist der Schalter 64 geschlossen, so dass der Ausgang des Differenzialverstärkers 6o Null wird. Der Ausgang des integrierenden Verstärkers 66 registriert den Dunkelzeitwert. Wenn der nächste Filter in den Lichtstrahl eintritt,wird der Eingang zum Integrationsverstärker 66 durch den Schalter 64 aufgrund der Wegnahme des Dunkelzeitsignals unterbrochen. Zur gleichen Zeit wird jedoch der gespeicherte Ausgang des Integrations-
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Verstärkers 66 im Dili-:-ensialverstärker 6o von dem Signal abgezogen, das von Photosellenkreis erzeugt wurde. Der Ausgang der Abtastverstärkereinheit 46 berücksichtigt daher die sich ändernde Dunkelzeit in Abhängigkeit von den Photozellen 44, indem der Yerstärl:erausgang während der Hell- bzw. Beleuchtung.? zeiten eingestellt wird. Bei bekannten Abtastverstärkern dagegen, die bei anderen optischen Geräten benutzt werden, wird das Photozellensignal kapazitiv mit einem Verstärker verbunden und spätor demoduliert, so dass ein Gleichstronausgang entsteht, welcher den Unterschied zwischen dem sich ändernden hohen und tiefen (dunklen) Werten anzeigt. In diesem Fall musste jedoch an die Photoselle eine hohe Spannung angelegt werden, die in der Grössenordnung von 5oo Volt liegt. Darüberhinaus überlagerte der Demodulator ein Rauschen auf das Signal.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird der Ausgang der Abtastverstärkereinheit 46 über einen logarithmischen Verstärker 7o den Eingängen zweier Abtast- und Speicherschaitungen 72 und 74- zugeführt. Die Steuereingänge für die Schaltungen 72 und 74 kommen von der logischen Einheit 52 dann, wenn die interessierenden, aufeinanderfolgenden, einzelnen Wellenlängen auftreten. Innerhalb der logischen Einheit 52 laufen drei Ausgänge des Dekodierers 54 über ein ODER Gatter '76, um die Abtast- und Speicherschaltung 72 zu steuern. Ein weiterer Satz von drei Ausgängen des Dekodierers 54 läuft über ein anderes ODER Gatter 78, um die Abtast- und Speicherschaltung 74 zu steuern. Die Reihenfolge der am Dekodierer 54 auftretenden Ausgänge einschliesslichder Signale für die Dunkelzeiten und die verschiedenen V/ellenlangen ist durch die fortlaufenden Zahlen im Dekodierblock in Fig. 1 angegeben. Bei einer bevorzugten Arbeitsweise werden die Abtast- und Speicherschaltungen 72 und 74 zu -verschiedenen Zeiten während eines Durchganges eines jeden Filters 38 durch den Lichtstrahl auf
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"eins" gestellt. Während ein Filter 38 durch den Lichtstrahl hindurchläuft,wird daher die Abtost- und Speicherschaltung zu einem ersten vorherbestimmten Zeitpunkt betätigt, der einer bestimmten Wellenlänge entspricht, v/orauf die Abtast- und Speicherschaltung 74 zu einem zweiten vorherbestimmten Seitpunkt betätigt wird, der einer anderen bestimmten Wellenlänge entspricht. Dann ruft einer der Hügel 42 ein Dunkelzeitsignal hervor, worauf der nächste Filter 38 in den Lichtstrahl eintritt, wonach die Abtast- und Speicherschaltungen 72 und 74 wieder nacheinander betätigt werden. Alle in der elektronischen Schaltung verwendeten Abtast- und Speicherschaltungen sind herkömmlicher Art und tasten den Signalwert rasch ab und speichern eine Spannung, welche diesem Signalwert entspricht, bis ein nachfolgendes Steuersignal angelegt wird.
Die entsprechenden Ausgänge der Abtast- und Speicherschaltungen 72 und 74 werden den ungleichnamigen Eingängen eines Differenzialverstärkers 8o zugeführt, der einen Ausgang erzeugt, welcher dem Unterschied zwischen den Werten entspricht, die zu jedem beliebigen Zeitpunkt in jedem der Abtast- und Speicherschaltungen 72 und 74 gespeichert werden. Der Differenzausgang lässt sich wie vorher durch den Ausdruck log (Ip)1 - log (Ip^ ausdrücken,, der direkt proportional dem Δ OD- Wert ist. Die Werte (Ip)1 und (Ip)2 sind die gemessenen reflektierten. Intensitäten bei den beiden abgetasteten Wellenlängen. Der Ausgang des Differenzielverstärkere ist mit den Eingängen von drei zusätzlichen Abtast- und Speicherschaltungen 82, 84 und 86 verbunden. Die Schaltungen 82, 84 und 86 werden von der logischen Einheit 52 gesteuert, und sind mit den Ausgängen des Dekodierers 54 verbunden, die zum ODER Gatter 78 führen. Der Ausgang des Differenzialverstärkers 8o wird daher abgetastet und in der Schaltung 82 gespeichert, worauf die beiden in den Speicherschaltungen 72 und 74 gespeicherten Abtastwerte entnommen werden. Während
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der nächste Filter 38 durch den Lichtstrahl hindurchläuft, wird die nächste Abtast- und Speicherschaltung 34 betätigt, nachdem der zweite Abtastwert in der Schaltung 74 gespeichert wurde. Ein dritter/V OD-Wert wird ähnlicherweise in der Abtast- und Speicherschaltung 86 gespeichert, während der dritte Filter durch den Lichtstrahl hindurchlüuft. Obgleich die Steuereingänge für die Schaltungen 82 , 84 und nach der Zeichnung gleich den Ausgängen des Dekodierers sind, die zum ODER Gatter 78 zur Betätigung der Abtast- und Speicherschaltung 74 laufen, sollte in Wirklichkeit eine Verzögerung von einigen Zählungen zwischen der Betätigung der Schaltung 74 und jeder der Schaltungen 82, 84 und 86 vorgesehen sein, so dass der ^. OD-V/ert erzeugt werden kann, bevor der Ausgang des Differenzialsverstärkers abgetastet wird.
Nach einer vollständigen Umdrehung des Schaufelrades speichern die Abtast- und Speicherschaltungen 82, 84 und 86 Signalwerte, die den drei /L OD- Messungen bei drei Paaren von V/ellenlängen entsprechen, die vom Dekodierer 54 ausgewählt wurden. Obgleich die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgewählten Paare der Wellenlängen den drei verschiedenen Filtern entsprechen, ist es auch möglich, die Wellenlängen in einer beliebigen Reihen-folge ohne Rücksicht auf die Reihenfolge der durch den Lichtstrahl hindurchbewegten Filter durch eine geeignete Programmierung des Dekodierers 54 zu wählen.
Die Ausgänge der Abtast- und Speicherschaltungen 82, 84, und 86 werden über Eichgeräte 88, 9o und 92 einem Rechen- und Anzeigegerät 94 zugeführt. Da Spannungschwankungen oder andere Unregelmäaägkeiten in der analogen elektronischen Einrichtung auftreten können, ist es vorteilhaft, von Zeit zu Zeit eine Wechselbeziehung zwischen dem Ausgang des Gerätes und einer Bezugs- odör StanäarcLprobe vorzusehen. Eine beson-
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ders zweckmässige und narrensichere Technik zum Eichen der Ausgänge der Abtast- und Speicherschaltungen 82, 84, und 86 ist in Fig. 1 gezeigt. Die Einzelteile des Eichgerätes 92 sind in Fig. 1 näher dargestellt; Die Einzelteile der anderen Eichgeräte 88 und 9o entsprechen denen des Eichgerätes 92 und sind unabhängig einstellbar, wie dies im Nachstehenden beschrieben wird.
Das Eichgerät 92 enthält einen ersten Verstärker 96, der über einen Begrenzungswiderstand 98 den in der Abtast- und Speicherschaltung 86 gespeicherten Signalwert als Eingangsspannung erhält. Der Ausgang des ersten Verstärkers 96 wird über einen Widerstand 1oo einem zweiten Verstärker 1o2 zugeführt, der einen von Hand einstellbaren Rückkopplungsv/iderstand 1o4 aufweist. Der" Ausgang des Verstärkers 1o2 bildet den Ausgang des Eichgerätes 92 für das Rechen- und Anzeigegerät 94. Der Ausgang des Verstärkers 1o2 wird auch über einen Schalter 1o6 und einen Serienwiderstand 1o8 zu einem Integrationsverstärker 11ο rückgekoppelt, dessen Ausgang über einen Serienwiderstand 112 dem Eingang des Verstärkers 96 zugeführt wird.
Der Schalter 1o6 im Eichgerät 92 und ähnliche Schalter in den Geräten 88 und 9o werden durch die Bewegung der Schublade 16 betätigt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Schalter 1o6 geschlossen, wenn die Schublade 16 in die Stellung gezogen worden ist, in welcher sich die Bezugsprobe 18 im Lichtstrahl befindet. Der Signalwert, der in der Abtastünd Speicherschaltung 86 gespeichert wird, während "die Bezugsprobe 18 über das sich drehende Schaufelrad beli -chtet wird, wird durch den Verstärker 96 verstärkt und umgekehrt. Die ursprüngliche Polarität des Ausganges der Abtast- und Speicherschaltung 86 wird durch den Verstärker 1o2 wiederhergestellt. Der Ausgang des Verstärkers 1o2 wird im Inte-
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grationsverstärker 11o gespeichert, solange der Schalter 1o6 geschlossen ist und sich die Bezugsprobe im Lichtstrahl befindet. Wenn die Schublade 16 zurück in ihre Untersuchungsstellung geschoben wird, bei v/elcher sich die vorbereitete Probe im Lichtstrahl befindet, wird der Schalter 1o6 des Eichgerätes 92 geöffnet, so dass die Verbindung zwischen dem Integrationsverstärker 11 ο und dem Verstärker 1o2 unterbrochen wird. Der Ausgang des Integrationsverstärkers 11ο wird gegen den von der Abtast- und Speicherschaltung 86 kommenden Eingang des Verstärkers 96 umgekehrt. Der im Integrationsverstärker 11o gespeicherte VJert wird daher kontinuierlich von dem Eingang abgezogen, der von der Schaltung 86 zum Verstärker 96 fliesst. Der in der Abtast- und Speicherschaltung 86 gespeicherte d OD-V/ert wird daher kontinuierlich mit dem Δ OD-V/ert in Beziehung gesetzt,der dann erzeugt wird, wenn sich die Bezugsprobe 18 im Lichtstrahl befindet. Die Bezugsprobe 18 ist ein Material, vorzugsweise PTi1E, dessen Reflexionseigenschaften .den Reflexionseigenschaften der zu untersuchenden Probe nahekommen.
Die Eichgeräte 88 und 9o empfangen die Ausgänge der Abtast- und Speicherschaltungen 82 und 84. Die Eichgeräte 88 und 9o arbeiten in ähnlicherweise, wenn die Schublade 16 herausgezogen ist. Alle Schalter 1o6 der Eichgeräte 92, 9o und 88 sind mechanisch miteinander verbunden und werden gleichzeitig betätigt, wenn die Schublade 16 herausgezogen oder eingeschoben wird.
Die Ausgänge der Eichgeräte 88, 9o und 92 werden dem Rechen- und Anzeigegerät 94 zugeführt, das in Fig. 6 näher dargestellt ist. Das Rechen- und Anzeigegerät 94 weist drei analoge Rechenkreise 114, 116 und 118 auf. Jeder Rechenkreis enthält einen herkömmlichen vorprogrammierten, analogen Schaltkreis zur Berechnung des Prozentsatzes des entsprechenden
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Bestandteiles auf der Grundlage der im Vorstehenden angegebenen entsprechenden Gleichungen (1), (2) und (3)· Jeder Rechenkreis 114, 116 und 118 empfängt gleichzeitig alle drei Δ· OD-Ausgänge von den Eichgeräten 88, 9o und 92. Tm Rechenkreis 114 wird beispielsweise jeder Δ OD-Wert mit einer vorherbestimmten Konstanten (K^, Κ~, K,) multipliziert, worauf die Produkte mit einer vierten Konstanten (Kq) summiert werden. Der sich ergebende Ausgang des Rechenkreises 114 gibt den Prozentsatz des in der untersuchten Probe enthaltenen Olsen. Die Arbeitsweise der Rechenkreise 116 und 118 verläuft in ähnlicher Weise β Die sich ergebenden Ausgänge dieser Rechenkreise 116 und 118 geben die Prozentsätze von Protein, bzw. Iteser an. Ein Ausgangswähler 12o betätigt einen Schalter 122, der wahlweise einen der Ausgänge der Rechenkreise 114, 116 und 118 mit einem Analog-Digital-Urawandler 124 verbindet. Der Ausgang des Umwandlers 124 wird über einen Anzeigetreiber 126 (display driver) beispielsweise einem nummerischen Anzeiger 128 zugeführt, der eine Vielzahl von Nixie-Röhrenziffern hat. Nixie ist ein Warenzeichen. V/enn die Schublade herausgezogen und die Bezugsprobe 18 in den Lichtstrahl gebracht wird, wird ein anderer Schalter 13ο geschlossen, der mit den Schaltern 1o6 in den Eichgeräten 88, 9o und 92 mechanisch verbunden ist. Der Schalter I3o ist vorgesehen, um den Anzeiger 128 zu löschen, wenn sich die Bezugsprobe 18 im Lichtstrahl befindet.
Zusätzliche Koeffizienten werden in die vorstehend genannten Gleichungen (1), (2) und (3) durch den verstellbaren Widerstand 1o4 im Eichgerät 92 und ähnliche Widerstände in den Eichgeräten 88 und 9o eingeführt. Diese Widerstände dienen zur Änderung des Verstärkungsgrades oder der Multiplikationsfaktoren, welche an die von den Abtast- und Speicherschaltungen 82, 84 und 86 erzeugten Δ, OD-Werte angelegt werden, wenn diese Werte von den Eichgeräten 88,So und 92 ver—
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stärkt und korrigiert werden. Wenn die zusätzlichen Koeffizienten mit CL -C0 und C-, für die drei Eichgeräte bezeichnet werden, erhalten die von den analogen Rechenkreisen 114, 116 und 118 gelösten Gleichungen die folgende Form:
(O,Ä0Dw) + K2 (O2 &OD0) + K3 (C340Dp).
Auf diese Weise können die relativen Werte oder Gewichte der A OD-Kessungen ohne eine Änderung der in den analogen Rechenkreisen 114, 116 und 118 gespeicherten Konstanten geändert werden. Eine Änderung dieser Koeffizienten kann beispielsweise bei starken Temperaturänderungen in der Filteranordnung 34 nötig werden.
Die Konstanten (Kq -K^) in den vorstehenden Gleichungen (1), (2) und (3) schwanken in Abhängigkeit von der Art des zu untersuchenden landwirtschaftlichen Erzeugnisses. Die geeigneten V/erte fih? die Konstanten können dadurch sicher erreicht werden, dass man die ΔτOD-V/erte für verschiedene Proben einer bestimmten Getreideart oder eines bestimmten landwirtschaftlichen Erzeugnisses gewinnt und dann die Proben den herkömmlichen chemischen oder analytischen Untersuchungsverfahren unterwirft, um den Prozentsatz an Feuchtigkeit,· Protein und öl in den verschiedenen Proben zu bestimmen. Die drei Ausdrücke für Feuchtigkeit, Protein und öl werden den analytischen Werten gleichgesetzt und die sich hierdurch ergebenden linearen Gleichungen werden gelöst, um zu den Werten für die Konstanten zu gelangen.
Die Wellenlängen, bei denen der A. OD-Wert gemessen wird, hängt von der Art des zu untersuchenden Erzeugnisses ab. Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung für eine typische Getreideprobe,bei welcher der OD-Wert über der Wellenlänge
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in Nanometer abgetragen ist. In der graphischen Darstellung sind die drei bei der Getreideprobe auftretenden Paare der Wellenlängen gezeigt, deren relative optische Dichten kennzeichnende Angaben für den Anteil von V/asser, Protein bzw. Öl sind. Wenn beispielsweise der^ OD-l/ert berechnet wird, welcher dem durch den Viassergehalt der Probe hervorgerufenen ReflexionsSpektrum entspricht, wird der A OD-Wert bei 1867 mn und 1920 mn berechnet. Diese beiden Wellenlängen werden von der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung abgetastet, indem der Dekodierer 54 und die logische Einheit 52 so-programmiert werden, dass die ersten beiden zu den Abtast- und Speicherschaltungen 72 und 74 laufenden Steuersignale den Zeiten entsprechen, zu denen diese beiden Wellenlängen während der Drehung des Schaufelrades 34 durch den ersten Filter hindurchgehen. Die gleiche Technik wird bei der Auswahl der Zeiten zum Ansteuern der Abtast- und Speicherschaltungen 72 und 74 ver wendet, wenn die anderen beiden Filter durch den Lichtstrahl· hindurchlaufen.
Der Fachmann erkennt, dass die vorstehend beschriebene Einrichtung weder auf irgendeine bestimmte Art von Untersuchungsproben noch auf die Messungen der Feuchtigkeit, des Protein noch des Öls beschränkt ist. Die Anzahl der Filter. auf dem Schaufelrad 34 ist nicht auf drei Filter beschränkt. Es können auch zwei, vier oder mehr Filter in Abstand um die Achse des Schaufelrades 34 angeordnet sein,um verschiedene Bandbreiten des Lichtes zu erreichen. Wenn die Wellenlängen, bei denen der A OD-Wert für ein bestimmtes zu untersuchendes Erzeugnis gemessen wird, ausserhalb des Infrarotbereiches liegt, können anstelle der Infrarotlampe 12 verschiedene Lichtquellen verwendet werden»
Die drei Abtast- und Speicherschaltungen 82, 84 und 86 und ihre drei zugehörigen Eichgeräte können auf eine beliebige ·
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Anzahl für verschiedene Berechnungen vermehrt werden. Ep kann sich beispielsweise herausstellen,dass eine bestimmte Prosentmessung durch eine lineare Kombination von drei Δ OD-V/erten nur schlecht an den wirklichen V/ert herankommt. Es können beispielsweise 5 Δ OD-Werte in linearer Korabination erforderlich sein, um eine Übereinstimmung mit dem wirklichen Prozentsatz zu erzielen, der durch die chemische Analyse gemessen wurde. In diesem Fall könnten zwei weitere Abtast- und Speicherschaltuncen zu den bereits bestehenden Schaltungen 8?, 84 und 86 hinzugefügt werden, wobei die logische Einheit 52 so ergänzt würde, dass das System fünf A OD-V/erte pro Umdrehung des Schaufelrades 34 liefert. Darüberhinaus wäre die analoge Rechenschaltung, wie sie beispielsweise durch den Rechenkreis 114 dargestellt ist, in bekannterweise entsprechend zu ändern.
Es ist selbstverständlich, dass.die vorstehend beschriebenen Arbeitsprinzipien in vielen anderen Arten von Geräten Anwendung finden können. Insbesondere kann die Abtastverstärkereinheit '46*' (Fig. 5)bei anderen Messystemen ange wandt werden, die mit Lichtabtastern, wie Spektralphotometern, mit Wärmeabtastern oder mit Verschmutzungsabtastern arbeiten. Die Abtastverstärkereinheit 46 kann auch für Vorrichtungen zum Messen der Absorbtion verwendet v/erden, die bei bestimmten Bestandteilen in'Getreideerzeugnissen auftritt.
Es sei auch hervorgehoben, dass irgendeines der analogen Elemente des beschriebenen Systems durch digitale Vorrichtun gen in bekannter Weise ersetzt werden kann.
Die Eons tan ten K- bis K- * in den vorstehenden Gleichungen (1), (2) und (3) können in den Eecbenkreisen 114, 116 und 118 durch irgendeine herkömmliche Programmiereinrichtung aufgenommen werden. Man erzielt eine grosse Vielseitigkeit,
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wenn man einen Satz von einschiebbaren "Q "-Karten verwendet, welche die den verschiedenen landwirtschaftlichen Erzeugnissen entsprechenden Konstanten und 'die sechs Zählungen oder "Datenpunkte11 enthalten, welche die V/ellenlängen angeben, bei denen die Messungen durchzuführen sind. Wenn daher von Kais auf Weizen übergegangen wird, braucht die Bedienungsperson lediglich eine andere Karte einzuschieben. Das Gerät v/ird dadurch betätigt, dass einfach eine vorbereitete Probe in den Probenhalter der Schublade gegeben, die Schublade eingeschoben und das Anzeigegerät abgelesen wird.
Eines der wesentlichsten Merkmale der beschriebenen Vorrichtung ist die bisher nicht dagewesene Geschwindigkeit, mit Welcher die prozentualen Anteile mit einer Genauigkeit angezeigt werden, die gleich der Genauigkeit in langwierigen Laborversuchen ist. Bei Versuchen, mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung, lag die Genauigkeit innerhalb von 0,1 ο $> für den Wasser- und Proteingehalt in Mehl verglichen mit den Messungen nach der Kjeldahl-Analyse. Eine ähnliche Genauigkeit wird bei vielen anderen Getreiden und Getreideerzeugnissen erzielt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Gerätes liegt darin, dass eine Genauigkeit in seinem "Inneren" liegt und daher gegen eine zufällige oder beabsichtigte Erschütterung unempfindlich ist. Das gesamte Gerät kann mit Ausnahme der verschiebbaren Schublade abgedichtet werden, so dass ein stoßsicherer Betrieb gewährleistet ist. Die Möglichkeit von Bedienungsfehlern ist durch die automatische Selbstnachstellung beseitigt. Es ist aufgrund der einzigartigen, zwei Proben aufnehmenden Schubladenanordnung unmöglich, eine neue Probe zu messen, ohne das Gerät neu einzustellen bzw. neu zu eichen. Die Schaufelrad- Filteranordnung, welche die Kippfiltertechnik ausnutzt, beseitigt die Notwendigkeit für eine genaue Herstellung äer einzelnen Filter. Darüberhinaus. stehen hunderte von Wellenlängen oder Datenpunkten zur Verfügung. Wenn die .
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Forschung weitergeht, können neue Messungen ohne grundlegende Änderungen des Aufbaus der erfindungsgenü-ssen Vorrichtung vorgenommen v/erden. Wenn die Opto-mechanische Abtasteinheit getrennt von den Recheneinheiten untergebracht wird, können die verschiedenen elektronischen Einrichtungen ausgetauscht werden, ohne dass der Abtastteil des Gerätes stört.
Die Erfindung schafft also ein Untersuchungsgerät zur Bestimmung des prozentualen Anteils verschiedener Bestandteile in organischen Stoffen, indem die optischen Reflexionsdichten des zu untersuchenden Gegenstandes bei verschiedenen Wellenlängen verglichen werden. Optische Schmalbandfilter sind auf einem drehbaren Schaufelrad miteinander verbunden. Das Schaufelrad ist so angeordnet, dass die Filter einzeln durch einen Lichtstrahl zwischen der Probe und einer Breitbandlichtquelle bewegt werden können. Wenn sich das Filterrad dreht, wird das durch Jeden Filter hindurchtretende Lichtband mit der Änderung des Winkels progressiv verschoben, den der Filter gegen den Lichtstrahl einnimmt. Das Filterrad v/eist lichtundurchlässige Flügel auf, die von den Enden der Filter abstehen, um den Lichtstrahl zur Probe periodischzu' unterbrechen. Photozellen sind vorgesehen, um das von der Probe reflektierte Licht abzutasten. Der Ausgang der Photozellen wird zu vorbestimmten Zeitpunkten gesammelt, die von der Drehung des Filterrades abhängen, so dass sich Werte ergeben, die der reflektierten Intensität bei bestimmten Wellenlängen entsprechen. Diese Werte werden verwendet. Eine elektronische Schaltung einer Ausführungsform berechnet drei Differenzwerte der optischen Dichte, die dem Feuchtigkeits-, Protein- und ölgehalt der Probe entsprechen. Die Differenzwerte werden automatisch, in drei lineare Gleichungen eingegeben, die gelöst werden, so dass Werte erzielt werden, die den wehren Prozentsätzen von öl, Wasser und Protein in der Probe entsprechen. Jedesmal wenn eine neue Probe zur Untersuchung in
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das Gerät gegeben wird, wird das Gerät automatisch mit einer Bezugsprobe, vorzugsweise Teflon ('iabrenzeichen) geeicht. Der Ausgang der Photozellen wird in einer besonderen Schaltung verstärkt, v/elche den Wert des Dnnkelzeitstroms vom Ausgang abzieht, v/enn die Photozellen beleuchtet werden.
Die Erfindung kann aich andere Formen haben, ohne dass vom Geist und den wesentlichen Merkmalen der Erfindung abgewichen wird. Die dargestellten Ausführungsformen sind daher nur als erläuternde Beispiele zu werten.
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    1. Vorrichtung zum Kessen und Untersuchen der optischen Eigenschaften von organischen Stoffen, gekennzeichnet durch eine Breitband-Lichtquelle zum Beleuchten eines Gegenstandes und eine Mehrfachfilteranordnung mit einer Drehachse und einer Violzahl von optischen Schmalbandfiltern, die an der Achse befestigt sind und von der Achse in verschiedenen Ebenen abstehen, die sich in der Achse schneiden, welche zusammen mit den Filtern ein Schaufelrad bildet, wobei die Filteranordnung in einer solchen Beziehung zum Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle und dem Gegenstand angeordnet ist, dass die Filter während der Drehung der Achse einzeln durch den Lichtstrahl hindurchbewegt werden, wobei das durch jeden der Filter hindurchtretende Licht beschränkt wird, so dass die Bandbreiten kontinuierlich verschoben werden, die dem augenblicklichen V/inkel zwischen dein Lichtstrahl und einem bestimmten Filter wehrend der Drehung- entspr echen.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter in gleichen VJinkelabständen um die Achse verteilt sind und die Ebenen der Filter sich annähernd in einer Linie schneiden, die mit der Drehachse der Filteranordnung zusammenfällt.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, dass die Drehachse der Filteranordnung im wesentlichen rechtwinklig zum Lichtstrahl verläuft und in seitlichem Abstand vom Lichtstrahl liegt.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Filter drei an der Zahl sind.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
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    dass die optischen Eigenschaften der Filter so vorherbestimmt sind, dann die entsprechenden Bereiche der v.'ährend der Drehung durch die Filter hindurchgehenden V/ellenlängen annähernd nebeneinanderliegen, wobei sich ein zusammengesetzter Bereich von Wellenlängen über jede vollständige Umdrehung der Filterenordnung erstreckt.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der Achse verbundene Antriebseinrichtung, welche die Achse kontinuierlich antreibt, wobei die Lage der Achse längs ihrer Drehachse festgelegt ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die am Aussenende von mindestens einem Filter befestigt sind und vom Filterende abstehen, um den Lichtdurchgang von der Lichtquelle zum Gegenstand sumindest teilweise zu unterbrechen.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lichtstrahl unterbrechende Einrichtung einen Flügel aufweist, der im rechten Winkel zur Ebene des Filters verläuft.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen lichtundurchlässigen Flügel, der am Aussenende eines jeden Filters befestigt ist und über eine vorbestimmte Strecke im rechten Winkel von der Ebene des Filters so absteht, dass der Durchgang des Lichtes von der Lichtquelle zum Gegenstand für eine Zeitspanne unterbrochen wird, die zwischen den Durchläufen benachbarter Filter durch den Lichtstrahl liegt.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mindestens eine lichtempfindliche Einrichtung, die zwi-
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    sehen der FilfcersBoraiiuab* ^ ^em S^g&Bataiid angeordnet ist, um das vom Ge gen uv ar. 1^ reflektierte lacht zur Erzeugung eines elektrische Ausganges zn empfangen, welcher den Wert des reflektierten Lichte-" a?:gibt; uiiü eine inalysatoreinrichtung, die 'den Ausgang der lichtempfindlichen Einrichtung aur Erzeugung eines elektrischen Ausganges empfängt, welcher den Unterschied zwischen dem Ausgang 3er lichtempfindlichen Ein-riehtur.g .anzeigt, wenn der Gegenstand über die leiteranordnung beleuchtet "vira mn ei ^erm »sich der Gegenstand aufgrund der Unterbrechung öes Lichtstrahles durch einen der Flügel in relative? ''"^.r^elheit befindet,
    11» Vorrichtung έζ>ϊ)ι Anprü^i i, £;e.?i:ennzeichriet durch eine Energieumwaijdlereiijrialitung, ;velc"i;.e auf die Drehung der Achse zur Erzeugung ei.ier "nestimmteri Ansahl von Impulsen pro Achsenumdrehung acspriilit: -rL,::·; .löchnereisrichtung, die den Ausgang der Energieumwanulsrsinrialv-ung sum Registrieren der Anzahl der pro üadrelivx;* erseu^ter. .'.'"'oulse espfängt; und eine logische Einrieh tun s*5 'jij ζ±τ -isr Hechnereinrichtung zur Erzeugung einer Vielz-shl von iiosgsngssi-gnal-sn su Seitpunkten verbunden ist, die a~nähernu den voraerbestiiarits^ einzelnen Stellungen eines -*edan Filters im Lichtstrahl entsprechen.
    12. Vorrichtung sum Messen und Untersuchen der optischen Eigenschaften voc organischen Steffen» jekennzeichnet durch ein Gehäuse; eine Beleuchtungseinrichtung im Gehäuse, -welches einen Weg für den Lichtstrahl bestriamt: einen Probenhalter, der zwischen einer ersten oxid einer zweiten vorherbestimmten Stellung gegen 3as Gehäuse bewegbar ±ssi wobei der Lichtstrahl in diesen beiden Stellungen erste und zweite entsprechende Bereiche des Probenhalters schneidet; eine Bezugsprobe, die im ersten Bereich des Halters angeordnet ist; eine Einrichtung zum Anordnen ainer zu untersuchenden Probe
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    im zweiten Bereich des Probemialters, wobei der Probenhalter so im Gehäuse verschiebbar gelagert ist5 dsss öle Einrichtung zum Anordnen der zu untersuchender Probe in der ersten Stellung des Halters frei zugänglich ist? und mindestens ein lichtempfindliches Element % welches im Gehäuse neben dem Lichtstrahl zwischen der Beleuchtungseinrichtung und deui Probenhalter angeordnet ist^ um das VOtH beleuchteten Bereich des Halters reflektierte Licht zu empfangenc
    13. Vorrichtung nach Anspruch ISx dadurch gekennzeichnet, dass der Probenhalter eine Schublade mit einem ersten und einem danebenliegenden zweiten Abschnitt aufweist* welche die ersten und zweiten Bereiche enthaltens unü dass üez-Probenhalter ferner eine im Gehäuse ausgebildete Einrichtung zur gleitenden Aufnahme der Schublade besitz*^ wobei die Achse, auf welcher die Schublade is; Gehäuse verschiebbar ist, den Lichtstrahl im wesentlichen rechtwinklig schneidet, und dass der Probenhalter ferner eine im Gehäuse untergebrachte Einrichtung hat, welche die Bewegung der· Schublade zwischen der ersten und zweiten Stellung begrenzt^ und dass der Probenhalter schliesslicfc. eine ±m Gehäuse ausgebildete öffnung aufweist, aus welcher die Schublade vorsteht, wenn sich die Schublade in der ersten Stellung befindet. *
    14. . Vorrichtung nach Anspruch "2, gekennzeichnet durch eine elektronische Schaltung zum Analysieren des Ausganges des lichtempfindlichen Elementes, um einen Messausgang zu erzeugen, und ein elektronisches, sich selbst eichendes Gerät, welches den Messausgang empfängt unä auf die Stellung des Probenhalters anspricht, um den Kessausgang in Abhängigkeit vom Ausgang des lichtempfindlichen Elementes abzuwandeln, wenn sich die Bezugsprobe ±m Lichtstrahl befindet.
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    15» Vorrichtung nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, dass das sich selbst eichende Gerät einen Verstärker mit einera den Messausgang empfangenden Eingang, eine elektronische Einrichtung zum Speichern des Ausganges des Verstärkers unc ZUE Erzeuger, eines dem gespeicherten Ausgang des Verstärkers entsprechendem Ausgangssignals und eine Schaltereinrichtung zviischen dem Ausgang des Verstärkers und der Speichereinrichtung aufweist, welche auf die Stellung des Probenhalters anspricht, v?obei die Schaltereinrichtung den Ausgang des Verstärkers mit der' Speichereinrichtung verbindet, wenn sich der Probenhalter in der ersten Stellung befindet* 5 und die Schaltereinrichtung den Ausgang des Verstärkers von der Speichereisrichtung trennt, wenn sich der Probenhslter ir cer svelte stellung befindet, wobei der Ausgang der Speichereinrichtung' mit dem Eingang des Verstärkers so verbunden ist, d~ ~;e ctes Signals welches dem gespeicherter: Ausgang der Verstärkers entspricht, vom Messausgang abgezogen wird.
    16« Vorrichtung nach Anspruch ^5» dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsprobe auf Polytetrafluorethylen besteht.
    1". Vorrichtung* u- ei, Anspruch ^Z% gekennzeichnet durch eine entfernbare Prcbenpatrcao, die von der im Probentralter vox*gesehenen Einrichtung sun Anordnen der zu untersuchenden Probe aufgem amen wird.
    18. Vorrichtung nach Anspruch 17f dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone ein tassenförmiges Element mit einem im Bodenabschnitt angeordneten durchsichtigen Fenster aufweist und daß die zu untersuchende Probe im tassenförmigen Element aufgenommen wird und die Patrone eine Andrückplatte besitzt, die ebenfalls la. tassenförmigen Element aufge-
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    nommen wird, und dass die Patrone Einrichtungen äa^; gelo die Andrückplatte gegen das Fenster vorspannen, i7Oöei die zu untersuchende Probe gegen das Fenster gedrü&ris ηΐ
    &ris
    19· Vorrichtung zum Messen und Untersuchen <äer optischen Eigenschaften von organischen Stoffen, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Beleuchten sines Gegenstandes alt einer Vielzahl von Lichtv/ellenlängen in einer lcontinuieT-lichen Folge; lichtempfindliche Einrichtunger, Sfslolhe aiaen Ausgang erzeugen, welcher dem Wert des vom Gegenstand reflektierten Lichtes entspricht; logische SiisrisatoBgen5 welche auf die kontinuierliche Folge zur Erseugiragr ®±us^ Yi-^lzahl von Ausgängen ansprechen, welche der Belaaeiröaag ä<ss Gegenstandes bei bestimmten Lichtwellesläsgei: erjt3~reclies; eine logarithmische Verstärkereinrichtuiig, welolae «ea Ausgang der lichtempfindlichen Einrichtungen sspfSsgös eis Paar von Abtast- und SpeicherschaltungeD,. ^eX-Siis am Ausgang der logarithmischen Verstärkereinrieiilmc*z 53ρΐ'3ρ§δΏ und wahlweise von der logischen SiEriolräung 01:333*0 3iv3z--i werden; eine DifferenzialverstärkereinrijLuu^gs /v/löie dii Ausgänge des Paares der Abtast- und
    äem
    0I)
    I)
    empfängt, un einen Ausgang zu erzeugen,, welcher Wert entspricht; eine Vielzahl von zusätzlichem Abtastund Speicherschaltungen, welche den Ausgang «es Siffer'ensialverstärkers empfangen und von der logischen Einrichtung ?iislilweise angesteuert werden, um getrennte Ausgangs zn speichern, welche den Δ OD-V/ert bei verschiedenen Paaren τϊβ Wellenlängen angeben; und eine Recheneinrichtung, welehe Sie Ausgänge der zusätzlichen Abtast- und Speicberscbsltüagen empfängt, um den Wert der mathematischen Funktion der Ausginge der zusätzlichen Abtast- und Speicherschaltungen zu berechnen·
    2o. Vorrichtung nach Anspruch I9, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion lautet:
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    i = 1
    wobei K und K. Konstante sind und ( Δ OD). den entsprechenäen Ausgängen der zusätzlichen Abtast- und Gpeicherschaltungen entspricht; und der Index "i" die einseinen Schaltungen der zusätzlichen Abtast- und Speicherschaltungen bezeichnet..
    21. Vorrichtung nach Anspruch 19} dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung drei Rechenkreise auf v/eist, welche die Ausgänge der zusätzlichen Abtast- und Speicherschaltungen empfangen, um die "»'erte der nachfolgenden Ausdrücke zu berechnen:
    K0 + K1 (A0D)w + K2 (/iOI))o + K3 (Δ 0D)p; + K5 (δ ODX, + K6 U0J))o 4- K17 (A0D)p; und
    wobei Kq - K^1 Konstanten sind und Cd ^)w» ( <Δ CD) und
    η Ausgängen der drei zusätzlichen Abtast- und Speicherschaltungen entsprechen und w,o und ρ anzeigen, dass die Wellenlängen ,bei denen A CD gemessen wurde., verhältnisffiässig empfindlich gegen 'vasser, öl bzw. Protein sind, und dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung Ausgangseinrichtungen zur Aufzeichnung der von den Bechenkreisen errechneten Warten αηά eine Ausgangswählereinrichtung aufweistj die zwischen der Ausgangseinrichtung und den Sechenkreisen angeordnet ist, um die einzelnen Ausgänge der Rechenkreise zu den Ausgangseinrichtungen durchzulassen.
    22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung eine Breitbandlichtquelle
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    zur Beleuchtung des Gegenstandes und eine Kehrfachfilteranordnung aufweist, die eine drehbare Achse hat und eine Vielzahl von optischen Filtern besitzts die an der Achse in verschiedenen Ebenen befestigt sind, welche die Achse schneiden, die mit den Filtern ein Schaufelrad bildet und dass die leiteranordnung in einer solchem Besiehung sum Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle und äem Gegenstand angeordnet ist, dass die Filter während der Drehung der- Achse einzelnen durch den Lichtstrahl hinäurchbewegt werden«
    23. Vorrichtung nach Anspruch 22 f gekennzeichnet durch eine Energieumwandlereinrichtungt die mi'b aer Achse verbunden ist, um einen Ausgang: für die logische Einrichtung zu erzeugen, welcher der augenblicklichen Winkelstellung der Filteranordnung während de:. Dreiiutsg ents
    24» Vorrichtung nacL Anspruch 23» gekennseieimet durch eine Abtastverstärkereinrichtunr,. äto zwisehen der lichtempfindlichen Einrichtung und der lögerithniisehen Verstärkereinrichtung angeordnet ist, wobei die FilterEsiordnung eine Einrichtung aufweist, welche den 'Lichtstrahl von der Lichtquelle zum Gegenstand regelaiässig un-terbrislitj mt Dunkelzeiten zu erzeugen, und wobei die logische Ein- , richtung einen Ausgang für die Abt&stverstärkexeiriJ?icfctung erzeugt, welcher den Dunkelzeiten entspxaic!it, vmü wobei die Abtastverstärkereinrichtung eine Einrichtung die auf den Ausgang der logischen Einrichtung siK welcher den Dunkelzeiten entspricht» um einen Aüsgeag zu erzeugen, welcher dem Unterschied zwischen den Ausgängen der lichtempfindlichen Einrichtungen proportional istt wenn der Gegenstand beleuchtet wird und wenn sich der Gegenstand in verhältnismässiger Dunkelheit befindet.
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    25. Vorrichtung nach Anspruch Ί9> gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Eichgeräten, die zwischen den zusätzlichen Abtast- und Speicherschaltungen und den Rechenkreisen angeordnet sind* und eine bewegliche Einrichtung, welche abwechselnd eine Bezugsprobe und eine zu untersuchende Probe in den Lichtstrahl bringt, wobei jedes Eichgerät eine Einrichtung aufweist, welche auf die Stellung der beweglichen Einrichtung anspricht^ um ein Signal zu -speichern, welches den: Ausgang der zugeordneten Abtast- und Speicherschaltung entspricht, wenr, sich die Bezugsprobe im Lichtstrahl befindet und um den genannten Wert vom Ausgang der Abtas-c- und Speicherschaltung anzuziehen, wenn sich die zu untersuchende Probe irr ^Lichtstrahl befindet.
    25." Vorrichtung z\m I&sscl uecI untersuchen der optischen Eigenschaften vor.·" ^r-.^r·'' ^ ^r. Steffen gekennzeichnet durch eine Lichtquelle sit einem lichtstrahl; eine Einrichtung zum Anordnen eiises Gegenstandes im Lichtstrahl; lichtempfindliche Eitirieliinifiger, welche das Licht von der Lichtquelle übe- den Gege/;■:;li,nZ erhalten, um einen elektrischen Ausgarg %xl ersiimg^ij, welcher dem Wert des empfangenen Lichtes erteüricfct; -U'e Lic-litzer'liackereinrichtung zwischen der I;i&b.t"ue] .<& ui)d .!en? Gessr^tand 4 um den Gang des Lichtes zum {k*£«r:stan^ Ii-. vorbestimmte Seitspannen zuv EraeugjuKg tod Dwokeiteiti ;· au unterbrechen \ eine Energie umwanciureiuricht-aüg: 5 ν eiche auf die Stellung der Lichtzerhackereicrichtuag anspricht, um einen Steuerausgang £U erzeugen, welcher dec Dunkelzeiten entspricht; eine Differeczialeinrichtung mit einem ersten Eingang, welcher dem Ausgang der lichtempfindlichen Einrichtung entspricht, und mit einem zweiten Eingang, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das dem unterschied zwischen den Signalen proportional ist, die an den ersten und
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    zweiten Einsang angelegt wurden; und Einrichtungen, welche auf den Steuerausgang der Energieumv/andlereisriehtung ansprechen, um den Ausgang der Differenzialeinrichtuag während der Dunkelzeiten abzutasten und zu speichern und einen Ausgang für den zweiten Eingang der Differenzialeinrichtung abzugeben, welcher dem Wert des gespeicherten Signals entspricht.
    27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , dass die auf den Steuerausgang ansprechende Einrichtung einen Rückkopplungskreis zwischen dem Ausgang und dem zweiten Eingang der Differenzia!einrichtung a-af^eist und dass der Rückkopplungskreis eine Integrstioüseisrishtung besitzt, welche einen Ausgang an den sweiten Eingang der Differenzialeinrichtung abgibt, und dass der 2üokkopplungskreis eine Schaltereinrichtung hat, welche av.f äen Steuerausgang der Energieumvandlereinrichtursg austriebt, um äer, Ausgang der Differenzialeinrichtung wahlweise 3it iem Eingang der Integrationseinriclitung während der ZvmkBlzeitsn zu verbinden.
    28. Vorrichtung nach Anspruch 27,. dadurch
    net, dass die Differenzialeinrichtung ein Differenzialverstärker ist und der erste Eingang des Differensialvers^ärkers direkt mit der lichtempfindlichen Einrichtung verbunden ist.
    29. Vorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch einen Abtastkreis und eine lichtempfiadliche Sinrichtung mit einem infrarotes Licht abtastenden Abtaster, wobei die lichtempfindliche Einrichtung mit dem .Abtastkreis in Reihe geschaltet ist und der erste Eingang des Differenzialverstärkers direkt mit dem Äbtastkreis verbunden ist.
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    30. Vorrichtung zum Messen und Untersuchen der optischen Eigenschaften von organischen Stoffen, insbeson cbre zum Messen des- Wertes des von einer Stoffprobe reflektierten Lichtes, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle zur Beleuchtung eines Bereiches mit mindestens einer vorherbestimmten Bandbreite des Lichtes- eine Bezugsprobe, die ein synthetisches Polymeres enthält und in den beleuchteten Bereich bririgbar ist? eine zu untersuchende Probe, die abwechselnd in den beleuchteten Bereich bringbar ist; eine lichtempfindliche Einrichtung zwischen der Lichtquelle und dem beleuchteten Bereich, um einen elektrischen Ausgang "zu erzeugen, welcher den Wert des reflektierten Lichtes entspricht; und eine Eicheinrichtung, welche den Ausgang der lichtempfindlichen Einrichtung empfängt und auf das Einbringen der Bezugsprobe in den beleuchteten Bereich anspricht, um den Ausgang der lichtempfindlichen Einrichtung abzuwandeln, wenn sich die zu untersuchende Probe im beleuchteten Bereich befindet.
    31. Vorrichtung nach Anspruch 3o, dadurch gekennzeichnet, dass die Eicheinrichtung den Ausgang dadurch abwandelt, dass ein gespeicherter V/ert, welcher dem Ausgang entspricht, wenn sich die Bezugsprobe im beleuchteten Bereich befindet, vom Ausgang abgezogen wird, wenn sich die zu untersuchende Probe im beleuchteten"Bereich befindet.
    32. Vorrichtung nach Anspruch 3o, dadurch gekennzeichnet, dass die zu untersuchende Probe ein landwirtschaftliches Erzeugnis ist.
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DE19732342686 1972-08-24 1973-08-23 Vorrichtung zum Untersuchen der optischen spektralen Eigenschaften eines Stoffes Expired DE2342686C2 (de)

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