DE2616097A1

DE2616097A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der querschnittsungleichmaessigkeit von garnen, vorgarnen und baendern

Info

Publication number: DE2616097A1
Application number: DE19762616097
Authority: DE
Inventors: Peter Feller
Original assignee: Zellweger Uster AG
Current assignee: Zellweger Uster AG
Priority date: 1976-03-22
Filing date: 1976-04-13
Publication date: 1977-10-13
Also published as: JPS57205012U; HU182000B; GB1568179A; BE852684A; DE2616097C3; MY8200003A; DE2616097B2; CH598374A5; JPS52115248A; CS226402B2; US4051722A; HK28181A; IN146146B

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Querschnittsungleichmässigkeit von Garnen, Vorgarnen und Bändern- '

In der textilen Messtechnik sind stationäre Vorrichtungen · zur Messung der Querschnittsungleichmässigkeit hinreichend, bekannt. Deren Messprinzip beruht auf optischen, kapazitiven, mechanischen oder anderen physikalischen Vorrichtungen, mittels welchen ein dem Prüfgutsquerschnitt entsprechendes elektrisches Signal gewonnen und nach hinreichender Umformung und Verstärkung zur Anzeige gebracht wird. Solche Geräte sind sehr umfangreich, da sie einen erheblichen Aufwand für die Erzielung einer hinreichenden Messkonstanz erfordern und sind daher nur für die zentrale Aufstellung in Labors geeignet, wohin das Prüfgut in Form von Stichproben aus der Produktion zugeliefert wird. Auf Grund statistischer Berechnungen aus den Ergebnissen der Stichproben muss der für die ganze Produktion anwendbare Wert der Ungleichmässigkeit ermittelt werden.

Es ist ferner bekannt, dass die statistische Zuverlässigkeit des Messwertes von der Länge des ausgewertet*=^ Prüf—

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gutes abhängt. Von Einfluss ist ferner die spektrale Zusammensetzung der Ungleichmässigkeit und· zwar in dem Sinn, dass die statistische Zuverlässigkeit bei vorwiegend kurzwelligen Schwankungen grosser ist, als bei vorwiegend langen Schwankungen. Um eine gewünschte statistische Zuverlässigkeit der Messresultate zu erreichen, ist daher je nach Materialgeschwindigkeit und spektraler Verteilung der Ungleichmässigkeit eine unterschiedliche Messzeit notwendig. Für Labormessungen, wo die Geschwindigkeit des Prüfgutes bekannt ist, kann die minimale Messzeit entsprechenden.Tabellen entnommen werden.

Es zeigte sich jedoch, dass für laufende Kontroll- und Ueberwachungszwecke eine flexiblere Messvorrichtung eingesetzt werden sollte, die direkt an die Produktionsstelle herangebracht, dort mit dem Prüfgut in Verbindung gebracht werden und' nach kurzer Zeit einen Aussagewert über die Ungleichmässigkeit abgeben kann.

Der Praktiker suchte nach einem handlichen, möglichst "tragbaren Gerät, das direkt an der Produktionsstelle eingesetzt werden kann und nach relativ kurzer Zeit einen Wert für die momentane Ungleichmässigkeit des Prüfgutes anzeigt, der eine hinreichende Genauigkeit aufweist.

Da die in Frage kommenden Produktionsstellen das Prüfgut mit zunächst unbekannter Materialgeschwindigkeit abgeben, musste von der bisherigen Praxis abgewichen werden, die

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Prüfung auf ein vorgegebenes Zeitintervall abzustellen.

Die vorliegende Erfindung trägt diesen Anforderungen Rechnung und betrifft ein Verfahren zur Messung der Querschnitts ungleichmässigkeit von Garnen, Vorgarnen und Bändern mittels eines direkt anzeigenden, vorzugsweise tragbaren Messgerätes, das ein Messorgan, Verstärker- und Signalumformungsschaltungen, sowie eine Anzeigevorrichtung aufweist, und zeichnet sich dadurch aus, dass ein vom Ungleichmässigkeitssignal abgeleitetes Messignal hinsichtlich der Anzahl von Durchgängen durch mindestens einen vorgegebenen Bezugswert geprüft wird, und dass der Anzeigewert für die Ungleichmäsfjjgkeit als statistisch gesichert bezeichnet wird, wenn die Anzahl von Durchgängen durch den Bezugswert mindestens einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Die Erfindung umfasst auch «eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mittels eines Messgerätes, das vorzugsweise tragbar und direkt anzeigend ist und das ein Kessorgan, Verstärker- und Signalumformungsschaltungen, sowie

t eine Anzeigevorrichtung aufweist, welche Vorrichtung mindestens eine Zählvorrichtung enthält, die an eine das vom Ungleichmässigkeitssignal abgeleitete Kessignal führende Leitung gelegt ist, zur Zählung der Durchgänge des Messsignals durch' mindestens einen vorgegebenen Bezugswert, Bowie mindestens ein Anzeigemittel aufweist, das bei Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von Durchgängen durch

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den Bezugswert mindestens ein -weiteres Signal auslöst.

In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung besteht das weitere Signal darin, dass auf dem Anzeigefeld für die digitale Anzeige der Ungleichmässigkeit ein zusätzliches Feld vorgesehen ist, in dem ein Zeichen erscheint, das dem Operator den Zeitpunkt anzeigt _L wenn die Ablesung des Ungleichmässigkeitswertes die gewünschte statistische Sicherheit aufweist.

Die Abhängigkeit der erforderlichen Messzeit von der Anzahl der Durchgänge des Hessignals durch einen Bezugswert lässt ein Resultat hinreichender Genauigkeit um so rascher erhalten, je kurzwelliger die Ungleichmässigkeit ist. Es wird also in Abhängigkeit vom Material des Prüfgutes und der spektralen Verteilung der Ungleichmässigkeit immer nur während der minimal notwendigen Zeit gemessen, was bei einem Handgerät besonders vorteilhaft ist.

Als Bezugswert für die Zählung der Durchgänge des Messignals kann ein beliebiger Sehrellwert gewählt.werden; mit Vorteil wird jedoch hierfür das Nullpotential der elektrischen Schaltung gewählt. Ferner ist es zweckmässig, den Bezugsoder Schwellwertschalter mit einer Hysterese zu versehen, welche vorzugsv/eise proportional zur gemessenen Ungleichmässigkeit ist. Es wird damit erreicht, dass im Falle der Messung von Prüfgut mit einem grossen Anteil an langwelligen Schwankungen die Zahl der Durchgänge durch den Bezugswert

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verkleinert wird, d.h. dass die Messicherheit zusätzlich erhöht wird.

Anhand der Figuren werden AusfUhrungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt:

Pig. I ein Prinzipschema eines Messgerätes,

Fig. 2 als Diagramm ein erstes Messignal,

Fig. 3 als Diagramm das normierte Messignal der Fig. 2,

Fig. 4 als Diagramm ein weiteres Messignal,

Fig. 5 als Diagramm das normierte weitere Messignal,

Fig. 6 eine mögliche Abart des Prinzipsschemas,

Fig. 7 eine Aus führ ungs form des Messgerätes in perspektivischer Ansicht.

In dem in Fig. 1 gezeigten Prinzipschema bedeutet 1 das Messorgan, das ein der Querschr^ittsungleichmässigkeit des durch-· laufenden Prüfgutes 13 entsprechendes elektrisches Signal U, abgibt. Dieses Signal U, ist an eine Signalverstärkungs- und Umformerstufe 2 gelegt, deren Ausgangsgrösse U„ ein Messignal χ / χ liefert. Dabei bedeutet χ die momentane Abweichung vom Mittelwert und χ den Mittelwert des Signals U₁.. Dieses Messsignal Up passiert einen ersten Multiplikator 3» in. welchem es mit einem Faktor U„.vervielfacht wird, der am Ausgang eines Integrators 7 gewonnen wird. Die Ausgangsspannung U^ des Multiplikators 3 gelangt einerseits an einen Gleichrichter 4; die dort erzeugte Gleichspannung U. wird an einem

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Knotenpunkt 5 mit einem Sollwert 6 in-Beziehung gebracht und weiter in einem Integrator 7 gemittelt. Dieser Integratorwert U₇ dient sowohl - wie "bereits erwähnt - als Eingabegrösse für den Multiplikator 3, als auch als Anzeigegrösse, die in der Messwertanzeige 9 ablesbar gemacht ist.

Die Ausgangsspannung U_ wird ausserdem von einem Abzweigpunkt 10 aus an eine Triggerschaltung mit Hystereseeigenschaft 11 gelegt, die so ausgelegt ist, dass die Durchgänge des normierten Messsignals U-. durch einen Bezugswert gezählt werden. Der .Charakter des normierten Messignals U~ bei der Prüfung der Querschnittsungleichmässigkeit von Garnen, Vorgarnen und Bändern ist ein solcher, dass der Bezugswert in der Triggerschaltung 11 für ansteigende und abfallende Messwerte unterschiedlich sein soll, d.h. dass eine Hysterese vorgegebener Bandbreite vorhanden sein soll. Dies wird später anhand der Figuren 2-5 erläutert.

Die Triggerschaltung 11 wirkt auf eine Zählstufe, die nach Erreichen mindestens einer vorgegebenen Anzahl von Zählschritten eine Zählwertanzeige 12 ansteuert. Dabei ist diese Anzahl von Zählschritten so gewählt, dass bei Erscheinen der Zählwertanzeige 12 die statistische Sicherheit des in der Messwertanzeige 9 erscheinenden Messwertes eine· vorgegebene Toleranz einhält.

Eine bevorzugte Ausführung der Zählwertanzeige ist so gestaltet, dass eine erste Zählwertanzeige erfolgt, wenn bei-

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spielsweise 128 Zählschritte passiert sind, und eine zweite - von der ersten unterschiedliche - Zählwertanzeige erscheint, wenn weitere 384 Zählschritte, total also 512, d.i. die vierfache Anzahl Zählschritte registriert wurden. Betrug im ersten Fall die Unsicherheit der Messwertanzeige "beispielsweise noch 8 fo, so kann sie sich im zweiten Fall - da dann etwa die vierfache Prüfgutmenge am Anzeigewert beteiligt war - auf 4 5° verringert nahen. Ein noch längeres Prüfen würde dann aber die Unsicherheit kaum mehr weiter reduzieren, da die störenden Einflüsse auf das Messergebnis keine grössere Genauigkeit zulassen. Dies ist auch nicht vorgesehen, da die erfindungsgemässe Vorrichtung nicht als Präzisionsgerät eingesetzt werden soll, sondern als Kontroll- und Ueberwachungsgerät, wo diese Zuverlässigkeit der Anzeige ausreichend ist.

In Pig. 2 ist ein annähernd* sinusförmiges Messignal U„ in Punktion der Zeit gezeigt, wie es am Ausgang der Signalverstärker- und Umformerstufe 2 ansteht.

Nach der Vervielfachung mit einem der im Integrator 7 ermittelt en. Ungleichmässigke it U₁₇ entsprechenden Paktor erhält man das - normierte Messignal U,. Diese Normierung des Messignals hat zum Zweck, Messignale mit verschiedenen Un-. gleichmässigkeiten auf. eine mittlere Amplitude zu transformieren, so dass die in der Triggerstufe 11 vorgesehene Hysterese für die Zählung der Durchgänge des Messignals U_, d.h. die Potentialwerte der Bezugswerte 101 und 102, kon-

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stant gehalten werden können. Diese Durchgänge sind in · / ^J Pig. 3 mit Kreisen 103 bezeichnet. Pur diesen Fall eines annähernd sinusförmigen normierten Messignals XI-. ist die Verwendung eines Triggers 11 mit Hysterese nicht unbedingt erforderlich; die Zahl der Schwankungen des Momentanwertes könnte auch anhand der Durchgänge des Messignals durch einen festen Bezugswert 100, der beispielsweise durch das liullpotential der Schaltung dargestellt wird, ermittelt werden. Dies ist in Fig. 3 durch Kreuze 104 angedeutet und führt zu der gleichen Anzahl.

Das aus Textilmaterial bestehende Prüfgut 13 liefert indessen ein gegenüber der reinen Sinusform wesentlich komplizierteres Signal, das beispielsweise durch einen Verlauf Ui gemäss Fig. 4 darstellbar ist. Es setzt sich aus einer kurzwelligen Komponente und einer langwelligen Komponente zusammen, was auch für das normierte Messignal Ui der Fall ist (Fig. 5). '

Legt man ein solches Messignal U_ an einen Trigger ohne Hysterese, führt jeder Durchgang des Momentanwertes des

t .

Messignals U_ zu einem Zählschritt 104- Diese häufen sich in den Abschnitten, wo die kurzwellige Komponente im Bereiche des Bezugswertes 100 liegt, so dass die vorgegebene Anzahl von Durchgängen zu früh erreicht wird, solange eine statistische Zuverlässigkeit noch nicht vorliegt.

Wird nun der Trigger 11 mit Hysterese (Bezugswerte 101 und

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102) versehen, bleiben die Durchgänge der kurzwelligen Schwankungen durch den oberen oder unteren Bezugswert auf die Fälle beschränkt, wo die langwellige Schwankung ebenfalls in auf- oder absteigender Richtung verläuft. Die Folge ist ein selteneres Auftreten von Zählschritten 103· Dies ist aber beabsichtigt, da dies bedeutet, dass die Anzeige ■ über das Erreichen einer bestimmten Zuverlässigkeit des Messresultates - die - wie erwähnt - von einer vorgegebenen Zahl von Zählschritten abhängt, erst nach Durchlauf eines erheblich längeren 'Prüfgutabschnittes erfolgt, wie dies bei einem Signal mit vorwiegend langen Schwankungen notwendig ist.

Sowohl der Verlauf des Messignals Up bzw. U_, als auch der-

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jenige des Messignals U« bzw. IL, sind noch stark idealisierte Darstellungen; die in Wirklichkeit auftretenden Schwankungen des Querschnittes gesponnener Textilmaterialien sind noch erheblich komplizierter, d.h. aus Schwankungen verschiedener Wellenlängen zusammengesetzt. Dadurch werden die messtechnischen Vorteile, die durch die Hysterese in der Triggersehaltung 11 erreicht werden, noch weiter betont.

Eine Variante der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist in Fig. 6 gezeigt. Dabei wird auf die Bildung eines normierten Messignals U~ verzichtet, dafür werden die Bezugswerte für die Festlegung der Hysteresebreite gesteuert. Schaltungs- ' massig ist dies so gelöst, dass der Trigger 21 mit Steuer-

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barer Hysterese am Abzweigpunkt 10 liegt, der unmittelbar / am Ausgang des Signalverstärker-Umformers 2 liegt. Das gleichgerichtete Messignal U. wird an den Integrator 7 geführt. Dessen Ausgang U₇ dient einerseits der Anzeige im Messwertanzeiger S, zweitens als Rückführung für den Vergleich mit dem Messignal U. im Knotenpunkt 5 und drittens als Steuergrösse für die Anpassung der Hysteresebreite im Trigger 21 an die gemessene Ungleichmässigkeit: bei kleiner Ungleichmässigkeit sind die Bezugswerte 101, 102 nahe an den Basisbezugswert 100 gelegt, bei wachsender Ungleichmässigkeit entfernen sie sich von demselben. Auch dadurch wird erreicht, dass bei grö'sserer Ungleichmässigkeit des Prüfgutes 13 die Anzahl der Durchgänge 103 des Messignals durch die Bezugswerte 101, 102 nicht überproportional zunehmen und dadurch ein Messwert"für die Ungleichmässigkeit bereits zu einem Zeitpunkt ^abgegeben wird, wo dieser Messwert noch nicht genügend statistisch gesichert ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt Pig. 7 in perspektivischer Ansicht. In einem Gehäuse 13 ist die batteriegespeiste elektrische Schaltung untergebracht, so dass das Gerät netzunabhängig einsetzbar ist. Auf der Stirnseite ist ein Messorgan 1, beispielsweise ein Messkondensator 32, oder aber eine Steckvorrichtung zur Aufnahme eines Kabels zur Verbindung der Auswerteschaltung mit einem Messkondensator vorgesehen.

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Die Gehäuseoberfläche trägt ein Anzeigefenster 33» hinter dem die Anzeigemittel 34 für den gemessenen Ungleichmässigkeitswert, sowie ein weiteres Anzeigemittel 35 für das Erreichen der vorgegebenen Zahl von erfolgten Zählschritten sichtbar sind. Als Anzeigemittel wird mit Vorteil eine Digitalanzeige mit Leuchtziffern verwendet, die bei kleiner Energieaufnahme eine klare und gut lesbare Zahlenangabe ergibt. Das bzw. die Zeichen für die Ablesebereitschaft für die Ungleichmässigkeit können als Zahlen, als Buchstaben oder als andere Symbole ausgestaltet sein.

Ausserdem sind im Gehäuse 31 eine foullstelltaste 36 und eine-Messtaste 37 untergebracht, mit welch letzterer eine Messung gestartet wird, indem bei Messbeginn durch Niederdrücken der ersten Taste der frühere Anzeigewert gelöscht und durch Drücken der zweiten Taste die Integration begonnen wird. Die Anzeigemittel können auch zusätzlich so aus gebildet sein, dass eine Prüfung des Batterieladezustandes erfolgt. Hinter einem lösbaren Deckel 38 im Gehäuse 31 sind beispielsweise die Batterien leicht auswechselbar untergebracht. Es ist jedoch auch möglich, als Stromversorgung wiederaufladbare Akkumulatoren zu verwenden.

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Claims

Patentansprüche:

1« Verfahren zur Messung der Querscbnittsungleichmäßigkeit von Garnen» ¥orgarnen und Bändern mittels eines vorzugsweise tragbaren, direkt anzeigenden Meßgerätes, das ein ,Meßorgan _t Verstärker- und Signalumformungsschaltungen, sowie eine Anzeigevorrichtung aufweist", dadurch gekennzeichnet » daß ein vom Ungleichmäßigkeitssignal (U.,) abgeleitetes Meßsignal (U^ ) hinsichtlich der Anzahl von Durchgängen (105) durch mindestens einen vorgegebenen Bezugswert oder Hysteresebereich (10T _t 102) geprüft wirdj wobei der Anzeigewert für die Ungleichmäßigkeit (5^) als statistisch gesichert bezeichnet wird, wenn die Anzahl der Durchgänge (103) durch den Bezugswert (101, 102) mindestens einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

2.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Bezugswerte (101, 102) oder der Hysteresebereich proportional zur Größe des abgeleiteten Meßsignals (U^) eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Anzahl von Durchgängen des abgeleiteten Meßsignals (U,) eine Größe zur Beurteilung der stati-. stischen Zuverlässigkeit des Meßresultates errechnet und angezeigt -wird«

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4-. Verfahren nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet', daß das vom Ungleichmäßigkeitssignal (TL.) abgeleitete Keßsignal (U?) hinsichtlich seiner Amplitude auf einen konstanten Ungleichmäßigkeitswert normiert wird·

5· Verfahren nach Anspruch Λ und 4-, dadurch gekennzeichnet j daß die gemessene Ungleichmäßigkeit (ITr₇) an einen Multiplikator (3) gelegt wird_t wodurch das in einem Signalverstärker/Umformer (2) gewonnene Signal (ITg) entsprechend der vorhandenen Ungleichmäßigkeit verstärkt oder abgeschwächt wird·

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5» dadurch gekennzeichnet _t daß das Erreichen eines statistisch gesicherten Ungleichmäßigkeitswertes durch das Aufscheinen eines Symbolzeichens als Anzeigemittel (35) im Fenster (33) bezeichnet wird.

7^ Verfahren nach Anspruch 1 und 6_t dadurch gekennzeichnet _f daß als Anzeigemittel (35) ein erstes Symbolzeichen für eine geringere statistische Zuverlässigkeit und mindestens ein weiteres Symbolzeichen für mindestens eine erhöhte Stufe der statistischen Zuverlässigkeit benutzt wird.

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8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (Up) nach erfolgter Gleichrichtung' und Mittelwertbildung als Anzeige- und Steuersignal verwendet wird,zur Steuerung der Bandbreite der vorgegebenen Bezugswerte (101, 102) oder des Hysteresebereiches im Trigger (21). ■

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gek. ennzeichn e t , daß als Bezugspotential (100) für die Bezugswerte (101, 102) das Nullpotential der Schaltung ausgenützt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mittels eines· Meßgerätes, das vorzugsweise tragbar und direkt anzeigend ist und das ein Meßorgan, .Verstärker- und Signalumformungsschaltungen, sowie eine Anzeigevorrichtung aufweist, gekenn zeichnet durch mindestens eine Zählvorrichtung, die an eine das vom Ungleichmäßigkeitssignal (U,.) abgeleitete Meßsignal (U,) führende Leitung gelegt ist, zur Zählung der Durchgänge (103) des Meßsignals (U,) durch mindestens einen vorgegebenen Bezugswert oder Hysteresebereich (101, 102), sowie durch mindestens ein Anzeigemittel (35)» das bei Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von Durchgängen des Meßs.ignals (U,) durch den Bezugswert (101, 102) mindestens ein weiteres Signal abgibt.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Zählvorrichtung (12) ein Trigger mit Hysteresecharakteristik (110) vorgeschaltet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet , daß die die Hysteresecharakteristik bewirkende Potentialdifferenz zwischen zwei Bezugswerten (101, 102) proportional zum Signal (U₉) steuerbar ist.

13- Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet , daß die die Hysteresecharakteristik bewirkende Potentialdifferenz zwischen zwei Bezugswerten (101, 102) vorgegeben ist. ' ·

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. Vorrichtung nach/Ansprüchen 10, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet , daß das an den Trigger mit Hysteresecharakteristik (11) gelegte Meßsignal (U,) bezüglich seine Amplitude durch die gemessene Ungleichmäßigkeit (Un) normiert ist.

· Vorrichtung nach den Ansprüchen 10, 11 und 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Potentialdifferenz zwischen den Bezugswerten (101, 102) durch die gemessene Ungleichmäßigkeit (U₇) steuerbar ist. ■

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16. Vorrichtung nac'h Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das vom Anzeigemittel (35) ausgelöste Signal eine Anzeige dafür ist, daß der Anzeigewert für die Ungleichmäßigkeit (34·) einen vorgegebenen Grad statistischer Sicherheit aufweist,
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17· Vorrichtung nach Anspruch 10 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigemittel (35) mehrere Signale auslöst, die einer steigenden Anzähl von Zählschritten in der Zählvorrichtung (12) zugeordnet sind, wodurch ver·^ · schiedene Stufen statistischer Sicherheit für den Anzeigewert für die Ungleichmäßigkeit (34-) erkennbar sind.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 17, dadurch g e k e η η zeichnet , daß den verschiedenen Stufen statistischer Sicherheit verschiedene Symbole zugeordnet sind, die im Anzeigefenster (33) sichtbar gemacht sind.

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