DE2428082C3 - Schaltangsanordnung zur Eichung einer Meßanordnung zur Volumen-Messung von Partikeln - Google Patents
Schaltangsanordnung zur Eichung einer Meßanordnung zur Volumen-Messung von PartikelnInfo
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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;
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 uo) ist in F i g. 2b dargestellt Daraus ist ersichtlich, wie viele (z)
Partikel zu einem Spannungsimpuls einer bestimmten Impulshöhe uo geführt haben (z. B. haben z\ Partikel zu
einem Spannungsimpuls mit einer Impulshöhe uoi
geführt). Läßt sich nun ein bestimmtes Partikelvolumen einer bestimmten Impulshöhe uo 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 uop, 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
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.
Claims (7)
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 2r>
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
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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