DE2428082C3

DE2428082C3 - Schaltangsanordnung zur Eichung einer Meßanordnung zur Volumen-Messung von Partikeln

Info

Publication number: DE2428082C3
Application number: DE2428082A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr.-Ing. 8035 Gauting Kachel
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: KACHEL, VOLKER, DR., 8039 PUCHHEIM, DE
Priority date: 1974-06-11
Filing date: 1974-06-11
Publication date: 1979-05-17
Also published as: US3970928A; JPS5140171A; DE2428082A1; JPS5753527B2; DE2428082B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art

Die Erfindung betrifft demnach eine Anordnung zur Eichung von Meßanordnungen nach dem sog. »Coulter«-Verfahren (US-PS 26 56 508). Derartige Meßanordnungen sind in verschiedenen Ausfuhrungen bekannt (vgL Kachel, Methoden zur Analyse und Korrektur apparativ bedingter Meßfehler beim elektronischen Verfahren zur Teilchengrößenbestimmung nach Coulter, Berliner Dissertation 1972;Th ο m, Vergleichende Untersuchungen zur elektronischen Zellvolumen-Analyse, Hrsg. AEG-Telefunken, 1972; DE-AS 18 06 512; DE-AS 20 13 799).

Es sind ferner auch Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art zur Eichung derartiger Meßanordnungen bekannt (Kachel, a.a.O., S.55;

Metzger/Valet/Kachel/Ruhenstroth-Bauer,»Blut«, Bd.25,S. 179—184,1972;Gutmann, »Elektromedizin« 11, S. 62, 1966). Sie haben nicht den Nachteil einer weiteren Eichmethode, nämlich mit genormten Partikeln (Thom/Hampe/Sauerb r e y, Z. ges. exp. Med. 151, S. 331 -349, 1969), der in der Unsicherheit über die Richtigkeit der von den Herstellern gemachten Angaben über die Abmessungen der Normpartikel besteht

Die bekannten Schaltungsanordnungen zur Eichung der genannten Meßanordnungen gehen davon aus, daß nach der Formel

v V

IK R

jeder künstlich erzeugten Widerstandsänderung AR über einer durch einen elektrischen Widerstand simulierten Meßöffnung das gleiche Volumen zuzuordnen ist wie dasjenige, welches ein Partikel hätte, der bei Durchtritt durch die Meßöffnung dieselbe Widerstandsänderung hervorrufen würde. Dabei bedeuten:

ν = Volumen eines durch die Meßöffnung hindurchtretenden Partikels;

V = Volumen der Meßöffnung;

R = elektrischer Widerstand der Meßöffnung, wenn kein Partikel hindurchtritt;

AR = Widerstandsänderung der Meßöffnung, wenn ein Partikel hindurchtritt.

Bei der rechnerischen Zuordnung eines bestimmten Volumens ν zu einer bestimmten Widerstandsänderung AR sind dann noch ein Formfaktor (Form der Partikel) und ein Kapillarfaktor (Form der Meßöffnung) zu berücksichtigen; der Einfluß dieser Faktoren gilt jedoch für die bekannten Anordnungen gleichermaßen wie für die Anordnung nach der Erfindung.

Die bekannten Schaltungsanordnungen (Kachel, a.a.O., S. 55) gehen nun davon aus, am Eingang des elektronischen Teils der Meßanordnung, d. h. der Auswerte-Einrichtung, eine bestimmte Widerstandsänderung AR vorzunehmen; ihr Wert muß gegenüber dem Widerstand der tatsächlichen Meßöffnung genau definiert sein; daher wird auch der Widerstand der Meßöffnung selbst durch einen weiteren Widerstand simuliert. Es wird also an den Eingang des elektroni-

sehen Teils der Auswerte-Einheit ein Widerstand angelegt, der den Widerstand der Meßöffnung darstellt; dieser Widerstand wird definiert geändert Aus dieser Widerstandsänderung wird nach der Formel (1) ein bestimmtes Partikelvolumen errechnet und den von der Widerstandsänderung AR hervorgerufenen und von der Auswerte-Einheit angezeigten Spannungsimpuls«! zugeordnet

Ein derartiges Vorgehen hat mehrere Nachteile: Zunächst ist eine Simulation des Widerstandes der Meßöffnung umständlich, da zunächst einmal der wahre Widerstand der Meßöffnung ermittelt und nachgebildet werden muß. Zur Eichung muß die Meßöffnung von der Auswerte-Einheit abgekoppelt und der Simulator angekoppelt werden. Dabei ist es schaltungsmäßig außerordentlich schwierig, an Widerständen in der Größenordnung von 10 Kiloohm, in der der Widerstand der Meßöffnung liegt, Widerstandsänderungen von ca. 0,1—0,01% mit Wiederholfrequenzen im kHz-Bereich zu realisieren. Bei der Verwendung von Relais zur Zuschaltung von Widerstandsänderungen ist ale entstehende Impulsform als rechteckig festgelegt; dies entspricht jedoch nicht der wahren glocken- bis trapezförmigen Gestalt der Meßimpulse. Dadurch können Verfälschungen auftreten.

Bei Verwendung von spannungsempfindlichen Verstärkern in der Auswerte-Einheit ergibt sich die Notwendigkeit einer exakten Simulation des Widerstandes der Meßöffnung aus der Tatsache, daß dieser mit den Abschirmkapazitäten, den weiteren Kapazitäten des Meßsystems, sowie den Kapazitäten des Eingangs des Verstärkers in der Auswerte-Einheit ein RC-GWed bildet, das die Anstiegszeit des Verstärkers verlängert Dieser Effekt kann bei kurzen Impulsen sogar zu einer Verringerung der Amplitude und damit, da die in der Auswerte-Einheit registrierten Spannungs- ■ impulse bei Messung und Eichung identisch sein müssen, zu einer Verfälschung des Eichvorgangs führen. Ferner: Während — abgesehen von diesem Effekt — bei spannungsempfindüchen Verstärkern Abweichungen des simulierten Widerstandes der Meßöffnung von derem wahren Widerstand bis zu einigen Prozent noch tolerierbar wären, ist es bei der Verwendung von stromempfindlichen Verstärkern notwendig, den Widerstand der Meßöffnung mit besonders hoher Genauigkeit zu simulieren, da bei diesen Verstärkern die Größe des am Eingang liegenden Widerstandes direkt die Verstärkung beeinflußt.

Bei der US-PS 37 45 455 werden Widerstandsänderungen des Elektrolyten und Änderungen der Polarisationsspannung zwischen den Elektroden, die jeweils zu Änderungen der Meßimpulse führen würden, dadurch ausgeglichen, daß der zwischen den Elektroden eingeprägte Strom verändert wird. Dies erfolgt durch Überlagerung weiterer Stromimpulse. Ändert sich also einer dieser Parameter, so ändert sich der durch einen der Stromimpulse hervorgerufene Spannungsabfall über der Meßöffnung, so daß dieser zur Veränderung der Stromimpulse und somit zu einer Art »Normalisierung« eingesetzt werden kann. Bei dieser Schaltungsanordnung handelt es sich also um eine Einrichtung zum Ausgleichen von Schwankungen der verschiedenen Parameter; die Frage der Eichung, d. h. der Zuordnung eines bestimmten Volumens eines Partikels zu dem durch diesen hervorgerufenen Meßimpuls, ist dabei nicht angesprochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der verschiedenen Höhen der in der Auswerte-Einheit gemessenen Spannungsimpulse eindeutig und möglichst exakt ein jeweils bestimmtes Volumen eines durch die Meßöffnung hindurchgetrete- > nen Partikels zuordenbar ist

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Die Erfindung betrifft femer verschiedene vorteilhafte Weiterbildungen.

ι (i Dabei entfällt die Notwendigkeit einer Simulation der Meßöffnung, da die Eichimpulse direkt in die tatsächliche Meßstrecke, die die Meßöffnung einschließt, eingespeist werden. Gleichermaßen entfällt die Simulation eines Partikeldurchtritts durch die Meßöffnung mit

is Hilfe einer Widerstandsänderung. Die Eichung wird damit sehr viel einfacher und genauer. Die Erzeugung von Spannungsimpulsen ist insbesondere bei den in Betracht kommenden Wiederholfrequenzen mit sehr viel weniger Schaltungsaufwand möglich, als die nach

>o dem Stande der Technik verwendeten Widerstandsänderungen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Messung der Impulse durch an sich bekannte stromempfindliche Verstärker, die — im

r> Prinzip wie die sog. Operationsverstärker — eine sehr

""■ siarke Gegenkopplung aufweisen und deren Betriebsverhalten dementsprechend dadurch gekennzeichnet ist, daß an ihrem Eingang — wegen der starken Gegenkopplung — nur praktisch vernachlässigbare

jo Spannungssprünge auftreten und daß ferner der Verstärkungsfaktor proportional zu dem Verhältnis von Gegenkopplungswiderstand zu Eingangswiderstand ist Derartige stromempfindliche Verstärker sind bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung anwendbar,

r> da — im Gegensatz zu den bekannten Schaltungsanordnungen zur Eichung der beschriebenen Meßvorrichtungen — beim Eichen keine Änderung des Widerstandes im Eingangskreis des Verstärkers mehr erfolgt Insoweit wirkt sich die bei stromempfindlichen Verstärkern

4(i gegebene Abhängigkeit der Verstärkung vom Widerstand im Eingangskreis bei der Eichung nicht aus; diese Abhängigkeit kommt aber andererseits besonders vorteilhaft dann zur Wirkung, wenn der Eingangswiderstand, d. h. der tatsächliche Widerstand der Meßöffnung

<r> aufgrund anderer Umstände als eines Partikeldurchtritts, also z. B. infolge von Temperaturschwankungen oder der Verwendung eines Elektrolyten anderer Leitfähigkeit, ändert Dann erfolgt mit dieser Widerstandsänderung im Eingangskreis des Verstärkers eine

■jo diese Änderung wieder ausgleichende Änderung des Verstärkungsfaktors des stromempfindlichen Verstärkers. Diese Veränderungen werden durch die Veränderungen der Impulshöhen (Kanallage beim Vielkanalanalysator) am Ausgang des Verstärkers (Eichpeak)

v, erkenn- und berechenbar.

Die erwähnte Eigenschaft des stromempfindlichen Verstärkers, daß infolge seiner hohen Leerlaufverstärkung und seiner starken Gegenkopplung an seinem Eingang praktisch keine Spannungsänderungen auftre-

ho ten, führt auch dazu, daß Störkapazitäten keine Rolle mehr spielen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es

h5 stellen dar

Fig. I eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels,

Fi g. 2a eine typische Form eines bei Durchtritt eines

Partikels durch eine Meßöffnung entstehenden Impulses,

Fig.2b eine Darstellung einer Volumenverteilungskurve, wie sie durch Auswertung mehrerer Impulse nach F i g. 2a entsteht,

Fig. 3 ein ausführlicheres Schaltbild der Schaltung nach Fig. 1.

In F ι g. 1 ist 1 ein Behälter mit zwei Räumen 2 und 3, die über eine Meßöffnung 4 miteinander in Verbindung stehen. Dem Raum 3 wird durch Leitung 5 partikelfreier Elektrolyt zugeführt, der durch die Meßöffnung 4 hindurch und aus dem Raum 2 über Leitung 6 abgesaugt wird. Jn die sich vor der Meßöffnung 4 verengende Strömung des partikelfreien Elektrolyten wird aus einer Zuführungskapillare 7 eine Suspension 8 von Partikeln, deren Eigenschaften gemessen werden, zugeführt. Die Partikel treten in einem sich auf die Meßöffnung 4 hin zunehmend verjüngenden Partikelstromfaden nacheinander durch die Meßöffnung 4 hindurch und führen beim Durchtritt zu einer Feldlinienverdrängung eines in der Meßöffnung 4 bestehenden elektrischen Feldes und damit zu einer Widerstandsänderung, die bei eingeprägtem Strom zwischen den Elektroden 9 und 10 zu einem Spannungsimpuls zwischen diesen führt. Dieser Spannungsimpuls entsteht an den Klemmen 11 und 12; seine Höhe bzw. sein Verlauf enthält Information über das Volumen bzw. andere Parameter (z. B. Form) des durch die Meßöffnung 4 hindurchgetretenen Partikel;;, der diese Widerstandsänderung hervorgerufen hat Dieser Spannungsimpuls wird an der Klemme 12 abgegriffen, in einem Vorverstärker 13 und in einem Nachverstärker 14 verstärkt und steht dann an einer Klemme 15 zur Auswertung zur Verfügung. Die Auswertung ist in F i g. 1 schematisch durch eine Auswerte-Einrichtung 16 angedeutet Eine Auswertung, die in einer Auswerte-Einheit 16 vorgenommen wird, kann z. B. darin bestehen, daß eine Klassierung nach der Impulshöhe erfolgt die infolge der Entsprechung von Impulshöhe und Volumen die Volumenverteilungskurve liefert Ein typischer Verlauf eines solchen Spannungsimpulses u (t) an Klemme 12 bzw. (nach Verstärkung) an Klemme 15 ist in Fig. 2a dargestellt; das Ergebnis der Auswertung mehrerer solcher Spannungsimpulse, die durch mehrere Partikel hervorgerufen worden sind, in einem Klassiergerät (Klassierung nach der Impulshöhe u_o) ist in F i g. 2b dargestellt Daraus ist ersichtlich, wie viele (z) Partikel zu einem Spannungsimpuls einer bestimmten Impulshöhe u_o geführt haben (z. B. haben z\ Partikel zu einem Spannungsimpuls mit einer Impulshöhe uoi geführt). Läßt sich nun ein bestimmtes Partikelvolumen einer bestimmten Impulshöhe u_o zuordnen, so stellt F i g. 2b die Volumenverteilungskurve einer bestimmten Partikelmenge, nämlich derjenigen Partikelmenge, die in der Partikelsuspension 8 enthalten ist dar.

Eine Eichung dieser Zuordnung erfolgt nun dadurch, daß man an der Klemme 12 bzw. nach Verstärkung an der Klemme 15 Spannungsimpulse erzeugt die in F i g. 2b zu einem »Peak« ρ bei einer Spannungsimpulshöhe von Uop führen. Kann man dem Wert «v bei dem der Peak ρ auftritt nun aus der Art und Weise, wie er erzeugt wurde, ein genau bestimmtes Partikelvolumen zuordnen, so ergibt dies die Eichung der Kurve nach F i g. 2b als Volumenverteilungsliurve ζ (ν).

Führt man in die eingangs angegebene Formel

die Geometrie der Meßöffnung (I = Länge der Meßöffnung; r = Durchmesser der Meßöffnung) und die elektrischen Eigenschaften der Partikel (σ = Leitfähigkeit; ρ = l/p)ein, so ergibt sich:

ι · = IK

Erweitert man den Ausdruck auf der rechten Seite κι dieser Gleichung jeweils um den Meßstrom i, so erhält man:

- I R ■ i

■ I

Sind also der Meßstrom i, der Radius r der Meßöffnung 4, und die Leitfähigkeit α der Partikel bekannt, so läßt sich jeder Impulshöhe Au eindeutig ein Volumen ν zuordnen (wie eingangs erwähnt, müssen in dieser Formel — wie grundsätzlich bekannt — nach ein der Form der Partikel Rechnung tragender Formfaktor und einitr der Form der Meßöffnung Rechnung tragender Kapillarfaktor berücksichtigt werden).

Wie bereits erläutert wurde nach den bereits

2) bekannten Verfahren zur Eichung an den Klemmen 12 bzw. 15 ein Spannungsimpuls dadurch erzeugt daß man die Meßkammer 1 von den Klemmen 11 und 12 trenni und an diese eine Eichschaltung anlegt die den vorher genau bestimmten Widerstand der Meßöffnung 4 durch

)o einen Präzisions-Widerstand simuliert; diesem Widerstand werden dann genau bekannte Widerstände zugeschaltet so daß man eine bekannte Widerstandsän derung AR erzeugt sich dabei ergebende Spannungsimpulse an den Klemmen 12 bzw. 15 und die Stelle ihrei

r> Registrierung in der Verteilungskurve nach Fig. 2h werden dann nach Gleichung (1) einem bestimmter Volumen ν rechnerisch zugeordnet

Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 ist dageger die Meßstrecke zwischen den Elektroden 9 und 10, die

4(i die Meßöffnung 4 einschließt zwischen einer Spannung - U und einer Erdungsleitung mit dem Potential ( einerseits mit einem Widerstand 40, der einer verhältnismäßig gegenüber dem Widerstand der Meß öffnung 4 niedrigen Widerstandswert mit relativ hohei

α-, Genauigkeit aufweist (z. B. Iß mit einer Genauigkei von 1%), und andererseits mit Widerständen 42,43,44 ..., sowie einem Strommeßgerät 140, das den durch die Meßstrecke fließenden Meßstrom / anzeigt in Reihe geschaltet. Die Größe des Meßstromes i kann durch

entsprechende Zu- bzw. Abschaltung einzelner dei Widerstände 44 mit Hilfe des Schalters 141 eingestell· werden. Dieser einstellbare Meßstrom wird konstam gehalten durch die Zwischenschaltung der Drain-Sour ce-Strecke (zwischen Drain-Anschluß D und Source Anschluß S) eines Feldeffekt-Transistors 41, desser Gate G mit dem Punkt 50 eines Spannungsteilers, dei durch die Widerstände 51 und 52 gebildet wird verbunden ist und somit auf konstantem Wert gehalt« wird. Bei dieser Schaltung hängt der Meßstrom, dei

ω gleich dem Drainstrom ist praktisch nur von dei

Gate-Spannung (Spannung am Punkt 50), sowie von dei Widerständen 42, 43, 44, nicht jedoch vom Widerstanc der Meßöffnung 4 ab.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurdi — U= —107 Volt gewählt und der durch die Wider stände 51 und 52 gebildete Spannungsteiler derar ausgelegt daß sich am Punkt 50 eine Gate-Spannunj von ca. 40 V ergab. Damit verblieb einerseits für di(

Spannung über der Meßstrecke, d. h. zwischen den Elektroden 9 und 10 eine hinreichende Aussteuerbarkeit und andererseits war ein Einfluß von Spannungsschwankungen zwischen Gate G und dem Source-Anschluß S infolge von Tempeiaturschwankungen usw. ausgeschaltet. Die zur Source/Gate-Strecke parallelgeschaltete Diode 121 verhindert, daß bei Abtrennung der Elektroden 9 bzw. 10 von den Klemmen 11 bzw. 12 die Spannung am Source-Anschluß S wesentlich unter die Spannung am Gate C absinkt.

Zur Eichung werden als Eichimpulse Spannungsimpulse in die Meßstrecke eingespeist. Dies erfolgt an Klemme U über einen Schalter 34, eine Leitung 21 und einen Eichimpulsgenerator 20. Der Eichimpulsgenerator 20 wird gebildet von einem Rechteckimpuls-Generator 30, einer diesem nachgeschalteten Impulsformschaltung 31, sowie einem dieser nachgeschalteten durch verschiedene Widerstände 32' gebildeten Netzwerk 32, innerhalb dessen ein Schalter 33 den Abgriff an verschiedenen Widerständen 32', also mit verschiedener Spannungshöhe, ermöglicht. Die Impulsformschaltung 31 leitet aus den ihr zugeführten Impulsen Impulse mit definierter Höhe und mit einer Impulsform ab, die eine Anpassung an die Form derjenigen Impulse darstellt, die bei Durchtritt von Partikeln durch die Meßöffnungen 4 entstehen (vgl. F i g. 2a). Eine brauchbare Annäherung stellt eine Trapezform der Eichimpulse dar, wie bei der Impulsformschaltung 31 schematisch angedeutet

Die Widerstände 32' sind gegenüber dem Widerstand 40, der z. B. 1 Ω ist (vgl. oben) derart groß gewählt, daß sich über den Widerstand 32' und den Widerstand 40 vom Eichimpulsgenerator 20 her praktisch ein eingeprägter Strom ergibt, der sich dem Meßstrom i überlagert und der unabhängig von dem Potential ist, das der Meßstrom / an der Klemme 11 hervorruft Ist z. B. die Spannung am Eingang des Netzwerkes 32 8,2 V, der Widerstand 32' 8,2 kfl, dann fließt über den Widerstand 40 unter der gegebenen Voraussetzung, daß der Widerstand 40 klein gegenüber 32' ist, ein Strom von 1 mA, der an diesem Widerstand 40 einen Spannungsabfall von 1 mV hervorruft Der Spannungsimpuls von der Höhe 1 mV entsteht auch an der Klemme 12 und ist damit in Serie zur Meßstrecke zwischen den Elektroden 9 und 10 eingespeist Der Spannungsimpuls ist der Eichimpuls.

Werden nun bei geschlossenem Schalter 34 nacheinander als Eichimpulse Spannungsimpulse gleicher Höhe eingespeist, ergeben sie an der Klemme 15 Spannungsimpulse mit der Impulshöhe u_op, die in der Auswerte-Einheit 16 registriert werden und denen sich nach Formel (3) ein bestimmtes Partikelvolumen ν rechnerisch zuordnen läßt, das bei Durchtritt eines Partikels, der dieses Volumen hat, durch die Meßöffnung 4 an Klemme 15 zu einem Spannungsimpuls derselben Impulshöhe gefuhrt hätte. Hinreichend viele solcher gleicher Eichimpulse führen dann zu einem Peak ρ in der Verteilungskurve nach Fig.2b, dessen Lage der errechnete Volumenwert zugeordnet wird. Damit ist eine Verteilungskurve nach Fi g. 2b als Volumenverteilungskurve geeicht

Wie bereits eingangs betont, erfolgt die Eichung also nicht über eine simulierte, sondern Ober die tatsächliche Meßstrecke, die durch den Elektrolyten zwischen den beiden Elektroden 9 und 10 gebildet und damit von den Eigenschaften der Meßöffnung 4 bestimmt wird. Der zur Eichung herangezogene Spannungsimpuls wird nicht mehr durch eine Widerstandsänderung an der simulierten Meßstrecke, sondern durch Einspeisung von Spannungsimpulsen mit bekannter Impulshöhe in die tatsächliche Meßstrecke erzeugt.

F i g. 2 zeigt ein detailliertes Schaltbild des Ausführungsbeispiels. Sofern dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, haben sie dieselbe Bedeutung wie in F i g. 1.

Der Rechteckgenerator 30 wird durch einen Rechteck-Oszillator gebildet, der als Dual-Monoflop aus einem Doppel-TTL-Baustein (74123) 100 und 101 aufgebaut ist. Frequenzbestimmend ist der Widerstand 103 und die Kapazität 104; die Impulsbreite wird vom Widerstand 105 und der Kapazität 106 bestimmt. Der von dem Rechteckimpuls-Generator 30 abgegebene und am Ausgang des TTL-Bausteins 100 in Fig.2 angedeutete Rechteckimpuls bewirkt, daß der Transistor 107 leitend wird; die beiden Dioden 129,130 sowie der Widerstand 128 und der weitere einstellbare Widerstand 127 stellen eine erste Konstantstromschaltung dar, die durch den Rechteckimpuls eingeschalteten Strom durch den Transistor 107 auf genau einen bestimmten Wert konstant hält, der am Widerstand 127 eingestellt werden kann. Dieser Strom teilt sich in zwei Hälften auf; eine Hälfte lädt die Kapazität 108, der mit seinem anderen Anschluß an einem Potential von 0 V anliegt, auf, während die andere Hälfte über den Transistor 109 abfließt; der über den Transistor 109 abfließende Strom wird durch die Widerstände 131,132, 133 konstant gehalten, die zusammen mit dem Transistor 109 eine zweite Konstantstromschaltung bilden. Erreicht die dadurch bewirkte Aufladung der Kapazität 108 einen bestimmten Wert, der gleich der Durchbruchsspannung der Zener-Diode 110 ist, so erfolgt keine weitere Aufladung mehr; die Ladung der Kapazität 108 bleibt auf einer bestimmten Höhe. Fällt

der Rechteckimpuls am Eingang der Impulsformschaltung 31 wieder zurück, sperrt der Transistor 108 und entlädt nun — wiederum mit konstantem Strom — über den Transistor 109 der zweiten Konstantstromschaltung. Dieser Ladungsvorgang wird abgebrochen, wenn

der mit dem Kollektor des Transistors 107 verbundene Anschluß der Kapazität 108 exakt das Potential Null hat Diesem Zweck dient nun die durch den Transistor 113, den einstellbaren Widerstand 122, den Widerstand 123 und die beiden Dioden 124 und 125 gebildete dritte Konstantstromschaltung. In dem Augenblick, in dem das Potential an der mit dem Kollektor des Transistors 107 verbundenen Seite der Kapazität 108 Null wird, wird die Diode 112 leitend. Der durch den Transistor 109 fließende konstante Strom fließt nun nicht mehr — als Entladestrom — über die Kapazität 108, sondern über die Diode 112 und den Transistor 113.

Um nun das Potential zu beiden Seiten der Kapazität 108 gleichermaßen exakt auf den Wert Null zu bringen, ist der Transistor 113 so eingestellt, daß über ihn der doppelte Strom wie über den Transistor 109 fließt; den zusätzlichen Strom zieht der Transistor 13 über die Diode 111 von deren Anschluß an 0 V her. Haben beide Dioden 111 und 112 dieselbe Durchlaßspannung, ist bei Aufteilung des vom Transistor 113 gezogenen Stromes

in eine Hälfte, die über die Diode 112 flieBt, und in eine andere Hälfte, die über die Diode 112 und den Transistor 109 fließt, sichergestellt, daß beide Seiten des Kondensators 108 exakt auf demselben Potential, und zwar auf 0 V liegen. Solange die Diode 112 nichtleitend

ist, d. h. solange die Kapazität 108 noch nicht auf Null entladen ist, flieBt der gesamte Strom, der durch den Transistor 113 fließt, über die Diode 111.
Damit ist gewährleistet, daß bei Beginn eines

Rechteckimpulses ein Aufladen mit konstantem Strom und bei Beendigung des Rechteckimpulses ein Entladen mit konstantem Strom erfolgt. An dem Eingang des Netzwerkes 132 liegt also ein Spannungsimpuls an, der Trapezform hat und damit der in Fig. 2b dargestellten Impulsform weitgehend angenähert ist. ■ Am Eingang des Netzwerkes 32 ist ein Impedanzwandler 114(LM 302) vorgesehen; von dessen Ausgang gelangt der Spannungsimpuls über — je nach Stellung des Schalters 33 — einen der Widerstände 32' an die Klemme 11 und an den Widerstand 40. Die Widerstände 3Γ sind mit einer Genauigkeit von 1 % derart eingestellt, daß sich an der Klemme 11 Eichimpulse verschiedener Höhe zwischen 0,5 und 5 mV einstellen lassen.

Über die Klemme 12 wird der Spannungsimpuls dem Vorverstärker 13 und dem Nachverstärker 114 zugeführt, dessen Ausgang die Klemme 15 bildet, die an eine Auswerte-Einheit 16 (vgl. F i g. 1) angeschlossen ist.

Die Verstärker können prinzipiell sowohl als Spannungs- oder auch als stromempfindliche Verstärker ausgeführt werden. Die Verwendung von stromempfindliichen Verstärkern wird möglich, da bei der Eichung der Widerstand am Eingang des Verstärkers konstant bleibt; sie hat dann den Vorteil, daß wegen der hohen Gegenkopplung von stromempfindlichen Verstärkern am Eingang eines solchen Verstärkers nur eine praktisch vernachlässigbare Potentialdifferenz auftritt,

ίο so daß Störkapazitäten ohne Einfluß bleiben. Der Aufbau derartiger stromempfindlicher Verstärker ist dem Fachmann geläufig, so daß an dieser Stelle auf eine nähere Darstellung verzichtet werden kann. In F i g. 2 sind sie angedeutet durch zwei Verstärker 116 bzw. 120

ι ^r> mit hoher Leerlaufverstärkung und starker Gegenkopplung der Gegenkopplungswiderstände 119, 117 sowie durch eine Ankopplungskapazität 115 und einen Kopplungswiderstand 118.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Eichung einer Meßanordnung zur Volumenmessung von Partikeln in der Strömung eines Elektrolyten durch eine Meßöffnung, zu deren beiden Seiten Elektroden angeordnet sind, zwischen denen ein konstanter Strom fließt und bei Durchtritt eines Partikels durch die Meßöffnung ein dessen Volumen proportionaler Impuls entsteht, der von einer mit den Elektroden verbundenen Auswerte-Einheit angezeigt wird, und bei der von einem Eichimpuls-Generator erzeugte Eichimpulse der Auswerteeinheit zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichimpuls-Generator (20) die Eichimpulse Ober ein in Reihe zu der durch die Elektroden (9, 10) einschließlich der Meßöffnung (4) gebildete Meßstrecke gelegtes Schaltungselement (40) einspeist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerte-Einheit (1) ein an sich bekannter stromempfindlicher Verstärker (13, 14) vorgeschaltet ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement ein im 2^r> Vergleich zum Widerstand der Meßöffnung (4) niederohmiger Widerstand (40) ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des eingespeisten Spannungsimpulses jo durch ein Netzwerk (32) im· Eichimpuls-Generator (20) einstellbar (33) ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Eichimpuls-Generator (20) eine Impulsformschaltung (31) r, vorgesehen ist, die dem Eichinipuls eine der bei Durchtritt eines Partikels durch die Meßöffnung (4)' auftretenden Impulsform (Fig.2a) angenäherte Impulsform gibt

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Impulsformgenerator (31) zur Erzeugung eines Spannungsimpulses, aus der der Eichimpuls abgeleitet wird, eine durch einen Rechteckimpuls einschaltbare erste Konstantstromquelle (107,127,128,129,130) vorgesehen ist und der 4 > von dieser abgegebene konstante Strom eine Kapazität (108) auf einen durch einen Spannungsbegrenzer (110) vorbestimmten Wert auflädt, und die Kapazität ferner mit einer zweiten Konstantstromquelle (109,131,132,133) verbunden ist, über sie bei to Abschaltung der ersten Konstantstromquelle (107, 127, 128, 129, 130) infolge einer Beendigung des Rechteckimpulses entlädt, und ferner eine mit der zweiten Konstantstromquelle (109, 131, 132, 133) über eine Diode (112) verbundene dritte Konstant- γ, stromquelle (113,122,123,124,125) vorgesehen ist, wobei die Diode nach erfolgter Entladung der Kapazität (108) auf Null leitend wird und der von der zweiten Konstantstromquelle (109, 131, 132, 133) abgegebene Strom über die Diode (112) und die t>o dritte Konstantstromquelle (113, 122,123, 124, 125) fließt

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nach erfolgter Entladung der Kapazität (108) durch den durch die zweite (109) hs und die dritte (113) Konstantstromquelle fließende Strom verursachte Spannungsabfall an der Diode (112) gegenüber eiiner Seite der Kapazität (108) durch eine weitere Diode (Hl) ausgeglichen wird, die mit der anderen Seite der Kapazität (108) und mit deren Verbindung mit Erdpotential verbunden ist