DE2824852A1

DE2824852A1 - Verfahren und schaltung zur erzeugung von messimpulsen in einem teilchenanalysator

Info

Publication number: DE2824852A1
Application number: DE19782824852
Authority: DE
Inventors: Walter Prof Dr Guggenbuehl
Original assignee: Oerlikon Contraves AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1977-08-25
Filing date: 1978-06-06
Publication date: 1979-03-08
Also published as: GB2003279B; GB2003279A; IT1098137B; DE2824852B2; US4277743A; NL7808723A; SU733524A3; DE2824852C3; DK342578A; JPS5446092A; BE868040A; FR2401417A1; SE7808120L; IT7826915A0; CA1102878A; ES471838A1; CH618514A5

Description

CONTRAVES AG Schaffhauserstrasse 580 CH-8052 Zürich / Schweiz

Verfahren und Schaltung zur Erzeugung von Messimpulsen in einem Teilchenanalysator

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Messimpulsen in einem Teilchenanalysator zur Untersuchung von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere Blutkörperchen, mit einer Messzelle, deren Impedanz zwischen zwei Klemmen der Messzelle sich beim Durchtritt eines Teilchens durch die Messzelle ändert, einer steuerbaren Stromversorgung zur Speisung der Messzelle mit einem zur Einhaltung eines einem Steuerwert entsprechenden Sollwertes geregelten Strom, und einem als Hochpassfilter

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wirkenden Empfänger von hoher Eingangsimpedanz zur im wesentlichen stromlosen Abnahme einer Spannung zwischen den Klemmen der Messzelle und zur Bildung eines Empfängersignals, das solchen Komponenten dieser Spannung entspricht, deren Frequenz oberhalb einer dem Hochpassfilter entsprechenden Grenzfrequenz liegt.

Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Schaltung zur Erzeugung von Messimpulsen in einem Teilchenanalysator zur Untersuchung von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere Blutkörperchen, umfassend eine Messzelle mit mindestens zwei Klemmen, zwischen denen eine sich beim Durchtritt eines Teilchens durch die Messzelle ändernde Impedanz messbar ist, eine steuerbare Stromversorgung mit einem Steuereingang und zwei Ausgangsklemmen, von denen je eine mit je einer Klemme der Messzelle verbunden ist, und einen Empfänger, bestehend aus der Kombination eines Verstärkers von hoher Eingangsimpedanz und eines Hochpassfilters mit einer entsprechenden Grenzfrequenz.

Es ist beispielsweise aus der CH-PS 420669 bekannt, eine einen konstanten Gleichstrom liefernde Stromquelle sowie einen Empfänger, dessen Eingangsimpedanz für Gleichstrom sehr hoch und für Wechselstrom oder Impulse oberhalb einer vorbestimmten Grenzfrequenz sehr niedrig ist, zu verwenden. Wenn bei einer derartigen Vorrichtung ein Teilchen durch die

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Messzelle durchtritt, entsteht in der Messzelle eine impulsartige Aenderung der Impedanz, worauf ein entsprechender Anteil des von der Stromquelle gelieferten Stromes von der Messzelle abgezweigt und durch den Empfänger abgeleitet wird; im Empfänger wird der abgezweigte Stromanteil als Messimpuls erfasst. Das zu untersuchende Teilchenvolumen ist der relativen Aenderung der Impedanz der Messzelle beim Durchtritt des Teilchens proportional. Der Messimpuls ist bei dieser Vorrichtung jedoch nur näherungsweise proportional zur relativen Aenderung der Impedanz der Messzelle, denn die Proportionalität ist nur soweit gültig, als der abgezweigte Stromanteil im Vergleich zum gesamten von der Stromquelle gelieferten Strom vernachlässigbar klein bleibt. Um diese Bedingung zu erfüllen, muss durch die Messzelle ein ziemlich hoher Strom fliessen, was nachteilige elektrochemische und thermische Nebenerscheinungen hervorruft, beispielsweise eine Polarisation der Elektroden der Messzelle, eine Bildung von Blasen an den Elektroden, eine Erwärmung der Flüssigkeit, sowie eine Verzögerung des Erreichens des Gleichgewichtszustandes der Messzelle, nach der Inbetriebnahme der Vorrichtung.

Auch ist es beispielsweise aus der CH-PS 5^6437 bekannt, den durch die Messzelle fliessenden Strom klein genug aber doch konstant zu halten und gleichzeitig die gewünschte Proportionalität eines Messimpulses zur relativen Aenderung

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der Impedanz der Messzelle zu wahren. Zu diesem Zweck wird der Empfänger mit einer hohen Eingangsimpedanz versehen; an den Klemmen der Messzelle werden Spannungsimpulse gemessen, wobei die an die Messzelle angelegte Gleichspannung, d.h. der Ruhewert der Spannung bei teilchenfreier Messzelle, konstant gehalten wird. Bei konstant bleibendem Strom ist diese Ruhespannung stark von der Temperatur der Flüssigkeit abhängig, so dass eine Steuerung der Stromquelle vorgesehen wird, um die Ruhespannung konstant zu halten, ohne die zu messenden Spannungsimpulse zum Verschwinden zu bringen: zu diesem Zweck ist die Steuerung der Stromquelle mit einer Zeitkonstante behaftet, damit sie nur auf solche Spannungsänderungen anspricht, deren Prequenzspektrum unterhalb einer vorbestimmten Grenzfrequenz liegt. Es wird nämlich davon ausgegangen, dass die temperaturbedingten Aenderungen der Impedanz der Messzelle viel langsamer erfolgen als die beim Durchtritt eines Teilchens erfolgenden Aende-' rungen dieser Impedanz. Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass der durch die teilchenfreie Messzelle fliessende Ruhestrom nur mittels des Wertes einer die Steuerung beherrschenden Referenzspannung beeinflussbar ist; der Strom wird dabei bewusst temperaturabhängig gehalten, jedoch wird das gewünschte und damit angestrebte Resultat nicht erreicht, weil die Strom/Spannung-Charakteristik der Messzelle nicht linear ist. Es kann zudem im Laufe desselben Arbeitstages vorkommen, dass der Ruhestrom zeitweise optimal ist, zeitweise aber zu klein oder zu hoch wird.

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In derselben CH-PS 5^6^37 wird vorgeschlagen, die Messzelle in Reihenschaltung mit einer Drosselspule von einer konstanten Spannungsquelle zu speisen. Da die Spannungsquelle einen geringen inneren Widerstand aufweist, ist ersichtlich, dass die Spannung zwischen den Klemmen der Messzelle bei langsamen Aenderungen der Impedanz der Messzelle etwa konstant bleibt, während bei impulsartigen Aenderungen dieser Impedanz ein Spannungsimpuls an den Klemmen der Messzelle entnehmbar ist. Bei dieser Lösung ist der Ruhestrom in der teilchenfreien Messzelle mittels der Spannung direkt einstellbar, eine derartige Schaltung ist jedoch in bezug auf die Temperatur unstabil, da Temperaturänderungen entsprechende unkontrollierbare Stromänderungen hervorrufen, die bis zur Selbstzerstörung der Schaltung führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit welchen die im vorangehenden erwähnten Nachteile vermieden werden, wobei insbesondere der durch die Messzelle fliessende Strom konstant, aber als unabhängiger Parameter wählbar und dadurch optimierbar ist, und der Pegel der Messimpulse von der Temperatur der Flüssigkeit unabhängig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerwert aus der Summe eines vorbestimmten Referenzwertes und des

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Empfängersignals gebildet wird, und dass ein der Differenz des Steuerwertes und des Referenzwertes proportionales Messsignal gebildet wird, dessen zeitliche Aenderungen die Messimpulse darstellen. Vorzugsweise wird dabei ein dem Steuerwert im wesentlichen gleicher Istwert gebildet, und es wird das Messignal aus der Differenz des Istwertes und des Referenzwertes gebildet.

Eine Schaltung der eingangs erwähnten Art ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung in Reihenschaltung eine konstante Speisespannungsquelle, einen Widerstand und ein über den Steuereingang steuerbares strombestimmendes Element umfasst, und dass ein differenzbildendes Rechenwerk vorgesehen ist, an dessen Ausgang die Messimpulse anstehen und von dessen Eingängen der eine mit einer Referenzspannungsquelle sowie über ein Tiefpassfilter mit einem Ausgang des Empfängers verbunden ist.

In einer ersten bevorzugten Ausbildung der Schaltung ist der andere, nichtinvertierende Eingang des Rechenwerkes sowie der Steuereingang mit dem Ausgang des Empfängers verbunden; in einer anderen bevorzugten Ausbildung der Schaltung ist ein Differenzverstärker vorgesehen, dessen Ausgang mit dem Steuereingang verbunden ist und von dessen Eingängen der eine, nichtinvertierende, mit dem Ausgang des Empfängers verbunden ist, während der andere, invertierende Eingang

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des Differenzverstärkers mit dem anderen, nichtinvertierenden Eingang des Rechenwerkes sowie mit einer dem Widerstand und dem Element gemeinsamen Klemme verbunden ist, und die andere Klemme des Widerstandes an die Speisespannungsquelle angeschlossen ist.

Vorzugsweise ist dabei das strombestimmende Element ein im Sättigungsbereich betriebenes Halbleiterelement mit einem Steuereingang für eine den Wert des Stromes bestimmende Spannung.

Auf diese Weise und mit diesen Mitteln wird erreicht, dass die Stromversorgung solchen Aenderungen der Impedanz der Messzelle, deren Frequenzspektrum unterhalb der Grenzfrequenz liegt, derart entgegenwirkt, dass der durch die Messzelle fliessende Strom konstant gehalten -wird, während die Stromversorgung gleichzeitig solchen Aenderungen der Impedanz der Messzelle, deren Fj?equenzspektrum oberhalb der Grenzfrequenz liegt, derart entgegenwirkt, dass die an die Messzelle angelegte Spannung konstant gehalten wird. Der durch die Messzelle fliessende Strom wird im wesentlichen durch die Spannung der beiden Spannungsquellen und durch den konstanten Widerstand bestimmt, er ist somit direkt einstellbar und kann relativ klein sein. Der Impulspegel am Ausgang der Schaltung ist von der Temperatur der Flüssigkeit in der Messzelle unabhängig, weil die Impulse, wie

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eine Berechnung zeigt, dem konstantgehaltenen Strom, dem erwähnten Widerstand und den von den Teilchen ausgelösten relativen Impedanzänderungen in der Messzelle proportional sind. Zudem wird der Impulspegel im Vergleich zu dem mit bekannten Schaltungen erreichten Impulspegel um das Verhältnis des Widerstandes zur Impedanz der Messzelle vergrössert. Schliesslich wird,dank der je nach Frequenzbereich unterschiedlichen Wirkungsweise der Steuerung der Stromversorgung, der Gleichgewichtszustand der gesamten Vorrichtung nach dem Einschalten der Stromversorgung schneller erreicht als mit den herkömmlichen strom- oder spannungsgeregelten Speisungen. Diese und weitere Vorteile, insbesondere der einfache Aufbau der Schaltung, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und Erläuterung.

In der Zeichnung werden gleiche oder äquivalente Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausbildung der Schaltung, Fig. 2 eine andere bevorzugte Ausbildung der Schaltung.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist eine Messzelle 1 für einen Teilchenanalysator dargestellt; sie besteht auf bekannte Weise aus zwei durch eine isolierende Wand getrennten Gefässen für die zu analysierende Suspension von Teilchen in einer Flüssigkeit, einem die Wand durchdringenden Kanal und zwei

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die Flüssigkeit in je einem der Gefässe kontaktierenden Elektroden, die mit den Klemmen 2 bzw. 3 der Messzelle verbunden sind. Durch einen geeigneten Druckunterschied zwischen den beiden Gefässen wird die Suspension durch den Kanal gefördert; wegen der unterschiedlichen Eigenschaften der Flüssigkeit und der Teilchen wird eine zwischen den Klemmen 2 und 3 messbare Impedanz der Messzelle impulsartig höher, wenn ein Teilchen sich momentan im Kanal befindet; die Impedanz des teilchenfreien Kanals bestimmt im wesentlichen den Ruhewert R der Impedanz der Messzelle; die Aenderung der Impedanz der Messzelle zufolge des Teilchendurchtritts wird mit dR, bezeichnet.

Eine steuerbare Stromversorgung ist zwischen zwei Klemmen 4 und 5 geschaltet, die mit den Klemmen 2 bzw. 3 verbunden sind. Die Stromversorgung wird gesamthaft mit 6 bezeichnet, sie besteht aus einer konstanten Speisespannungsquelle 7_a einem Widerstand 8 und einem strombestimmenden Element 9j wobei diesesmit einem Steuereingang 10 versehen ist. In der gezeigten Ausbildung ist das strombestimmende Element 9 ein im Sättigungsbereich betriebener Feldeffekt-Transistor; es können aber andere einen Sättigungsbereich aufweisende Halbleiterelemente eingesetzt werden, beispielsweise ein bipolarer Transistor oder auch ein auf geeignete Weise geschalteter Optokoppler. Der die Messzelle 1 und die Stromversorgung 6 umfassende Stromkreis besteht aus der Reihenschaltung der Speisespannungsquelle 7 und des Widerstandes

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zwischen der Klemme 5 und einem Leitungsknoten 3^, gefolgt durch den inneren Widerstand des Feldeffekt-Transistors 9 zwischen dem Leitungsknoten 3^ und der Klemme 4, gefolgt durch die Messzelle zwischen den Klemmen 4 und 5» womit der Stromkreis geschlossen ist. An den Leitungsknoten 3^ wird die Zuleitungsklemme des Feldeffekt-Transistors angeschlos*- sen, wodurch gewährleistet wird, dass zwischen dem Leitungsknoten J>h und dem Steuereingang 10 ein konstanter Spannungsunterschied herrscht; das Prinzip dieser Schaltung ist als Seriestrom-Gegenkopplung bekannt, und der Einsatz eines anderen Halbleiterelementes als der beschriebene Feldeffekt-Transistor würde ebenfalls in dieser Schaltung erfolgen, was dem Fachmann naheliegend ist und hier nicht näher beschrieben zu werden braucht. Schliesslich ist ersichtlich, dass der Leitungsknoten J>k eine den beiden Widerständen 8 und 9 gemeinsame Klemme ist, "und dass die andere Klemme 39 des konstanten Widerstandes 8 an die Speisespannungsquelle 7 angeschlossen ist.

Ein gesamthaft mit 11 bezeichneter Empfänger enthält einen Rechenverstärker 12 von hoher Eingangsimpedanz. Eine Eingangsklemme 13 eines nichtinvertierenden Einganges des Rechenverstärkers 12 ist mit den Klemmen 4 und 2 und somit mit der einen Elektrode der Messzelle 1 verbunden. Eine andere Eingangsklemme I¹I eines invertierenden Einganges des Rechenverstärkers 12 ist über einen Widerstand 15 mit

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einer Ausgangsklemme l6 des Reehenverstärkers 12 verbunden, und über einen Kondensator 17 sowie einen Leitungsknoten an die Klemme 5 und somit an die andere Elektrode der Messzelle 1 angeschlossen; zudem ist der Leitungsknoten 18 über einen anderen Leitungsknoten 19 an eine Erdleitung oder Masse 20 angeschlossen. Eine derartige Schaltung wirkt bekanntlich als Hochpassfilter für die an der Messzelle 1 zwischen den Klemmen 2 und 3 abgegriffene Spannung. Die Grenzfrequenz des Hochpassfilters entspricht der Zeitkonstante der Reihenschaltung des Widerstandes 15 und des Kondensators 17· Die Ausgangsklemme l6 des Rechenverstärkers 12 ist mit einem Ausgang oder einer Ausgangsklemme 21 des Empfängers 11 über einen Kondensator 22 verbunden, während die Ausgangsklemme 21 über einen Widerstand 23, einen Leitungsknoten 24 und eine sehr geringe innere Impedanz einer konstanten Referenzspannungsquelle 25 verbunden ist, deren Rolle weiter unten erläutert wird; zudem sind die Widerstände 15 und 23 und die Kondensatoren 17 und 22 einander gleich, so dass die Reihenschaltung des Kondensators 22 und des Widerstandes 23 ein zweites Hochpassfilter von gleicher Grenzfrequenz bildet. Es lässt sich leicht berechnen, dass sich die Phasendrehungen der beiden Hochpassfilter im wesentlichen auf 90° kompensieren, so dass am Ausgang 21 des Empfängers 11 ein Signal erscheint, das der ersten Zeitableitung solcher Spannungsänderungen zwischen den Klemmen 2 und 3 der Messzelle 1 proportional ist, deren Frequenz-

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Spektrum oberhalb der Grenzfrequenz liegt, wobei die konstante Spannung der Referenzspannungsquelle 25 diesem
Signal am Ausgang 21 des Empfängers 11 überlagert ist.

Ein gesamthaft mit 26 bezeichnetes Rechenwerk misst dieses Signal am Ausgang 21 des Empfängers 11, indem es von diesem Signal die Spannung der Referenzspannungsquelle 25 subtrahiert. Zu diesem Zweck ist das Rechenwerk 26 als differenzbildendes Rechenwerk bekannter Art ausgebildet; es besteht aus einem Rechenverstärker 27, einem zwischen einem
Ausgang 28 des Rechenverstärkers 27 und einem invertierenden Eingang 29 des Rechenverstärkers 27 geschalteten Rückkopplungswiderstand 30 und einem zwischen dem invertierenden
Eingang 29 des Rechenverstärkers 27 und dem Leitungsknoten 24 geschalteten Eingangswiderstand 31, wobei der Leitungsknoten 24 als Eingang des Rechenwerkes 26 für eine zu subtrahierende Spannung dient. In Fig. 1 ist der andere, nichtinvertierende Eingang des Rechenverstärkers 27 an den Leitungsknoten 21 angeschlossen, der also gleichzeitig als Ausgang des Empfängers 11 und als Eingang des Rechenwerkes 26 für eine zu addierende Spannung dient. In Fig. 2 ist der
nichtinvertierende Eingang des Rechenverstärkers 27 an den Leitungsknoten 32 angeschlossen, der als Eingang des Rechenwerkes 26 für eine zu addierende Spannung dient; es wird im nachstehenden gezeigt werden, dass am Leitungsknoten 32
eine Spannung ansteht, die der am Leitungsknoten 21 anstehenden Spannung im wesentlichen gleich ist. In den beiden

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Ausbildungen nach Fig. 1 und Fig. 2 wird also die Differenz der Spannungen an den Leitungsknoten 21 und 24 durch das Rechenwerk 26 gebildet und verstärkt, so dass am Ausgang des Rechenverstärkers 27, der auch als Ausgang des Rechenwerkes 26 dient, ein Ausgangssignal erscheint, das der Spannungsdifferenz zwischen den Leitungsknoten 21 und 24 proportional ist, wobei der Proportionalitätsfaktor durch den Wert der Widerstände 30 und 31 bestimmt wird. Dieses Ausgangssignal am Ausgang 28 des Rechenwerkes 26 liefert die gewünschten Messimpulse, deren weitere Verarbeitung durch den Pfeil 33 symbolisiert wird.

Es ist zu bemerken, dass die Verbindung des Ausganges 21 des Empfängers 11 mit dem Eingang 24 des Rechenwerkes 26 für die zu subtrahierende Spannung über ein Tiefpassfilter erfolgt: die Kombination des Widerstandes 23 und der geringen inneren Impedanz der Referenzspannungsquelle 25 wirkt nämlich wie ein RC-Tiefpassfilter, der alle dem Leitungsknoten 24 zugeleiteten Wechselspannungen an die Masse 20 ableitet, so dass am Leitungsknoten 24 nur die Gleichspannung der Referenzspannungsquelle 25 ansteht.

In Fig. 1 ist der Leitungsknoten 21 mit dem Steuereingang verbunden. In dieser Ausbildung funktioniert die Schaltung wie folgt:

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Solange, am Ausgang 21 des Empfängers 11 keine impulse anstehen, erscheint am Steuereingang 10 genau die Referenzspannung der Referenzspannungsquelle 25, da im Widerstand kein Strom fliesst und daher kein Spannungsabfall entsteht; dann ergibt die Referenzspannung einen Steuerwert, der dem Steuereingang 10 zugeleitet wird. Mit einem bereits erwähnten konstanten Spannungsunterschied folgt die Spannung am Leitungsknoten 3^ diesem Steuerwert; letztere Spannung ist aber gleich der Differenz zwischen der Speisespannung der Speisespannungsquelle 7 und dem Spannungsabfall im Widerstand 8, der seinerseits dem Strom der Stromversorgung 6 durch den Widerstand 8 proportional ist. So wird der Strom auf einem Sollwert gehalten, der dem Steuerwert linear entspricht: in Abwesenheit von Impulsen am Ausgang 21 bleibt der Strom konstant, sein Wert wird vom Widerstand 8 und von den Referenz- und Speisespannungen bestimmt. Dieser Wert des Stromes ist also einstellbar, z.B. durch die Wahl des Widerstandes 8 bei vorgegebenen Referenz- und Speisespannungen.

Der zwischen der Klemme 4, der Ausgangsklemme 16, der Ausgangsklemme 21 und dem Steuereingang 10 liegende Schaltkreis, der über den Feldeffekt-Transistor 9 zur Klemme k zurück zumindest näherungsweise geschlossen wird, ist ein an sich bekannter Regelkreis, der auf den Strom der Stromversorgung 6 wirkt, um die Spannung an der Klemme 4 bzw. 2 in bezug auf die Spannung an der Klemme 5 bzw. 3 konstant zu halten.

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Wie bereits erwähnt, funktioniert dieser Regelkreis nur für solche Aenderungen der Spannung, deren Frequenzspektrum oberhalb der Grenzfrequenz liegt; für dieses Frequenzspektrum wirkt also die Stromversorgung als geregelte Spannungsquelle für die Speisung der Messzelle I₃ indem der Strom den Aenderungen der Impedanz der Messzelle angepasst wird und diesen Aenderungen durch entsprechende Stromänderungen entgegenwirkt. Im Gegensatz dazu wird, wie bereits erwähnt, die Messzelle in bezug auf solche Impedanzänderungen, deren Frequenzspektrum unterhalb der Grenzfrequenz liegt, durch eine als geregelte Stromquelle wirkende Stromversorgung gespeist.

Die Berechnung des Stromes und der Wirkung des Regelkreises ist dem Fachmann geläufig und braucht hier nicht näher erläutert zu werden: es zeigt sich, dass der am Steuereingang 10 messbare Steuerwert der Summe der Referenzspannung und der vom Ausgang 21 des Empfängers 11 gelieferten Spannungsimpulse gleich ist, und dass zwischen dem Steuerwert und der ersten Zeitableitung dR /dt des Wertes der Impedanz der

ic

Messzelle 1 eine lineare Beziehung besteht. Es zeigt sich zudem, dass der Proportionalitätsfaktor in dieser linearen Beziehung aus dem Produkt des Wertes des Widerstandes 8, des Wertes des Stromes durch die Messzelle 1 und des Wertes l/R. I

besteht. Wenn nun wie üblich die Aenderungen des Stromes J gegenüber dem Ruhewert I des Stromes durch die teilchenfreie

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Messzelle (deren Impedanz dann gleich R ist) vernachlässig-

bar sind, dann sind die Aenderungen des Steuerwertes dem

Wert dR /R proportional. Wie bereits erwähnt, werden diese κ κ

Aenderungen des Steuerwertes durch das Rechenwerk 26 als Messimpulse geliefert, dadurch, dass die Referenzspannung im Rechenwerk 26 vom Steuerwert abgezogen wird.

Die Schaltung nach Fig. 1 und das entsprechende Verfahren sind vorteilhaft einfach, sie liefern die gewünschten, dem Wert dR /R. proportionalen Messimpulse. Nachteilig ist allerdings, dass der Spannungsunterschied zwischen dem Leitungsknoten 34 und dem Steuereingang 10 am Halbleiterelement 9 in die Berechnung eingeht. Dieser Nachteil wird durch die Schaltung nach Fig. 2 und das entsprechende Verfahren behoben.

In Fig. 2 ist der Leitungsknoten 21 mit dem Steuereingang 10 über einen Differenzverstärker 35 verbunden. Der Leitungsknoten 21 ist nämlich mit einem nichtinvertierenden Eingang

36 des Differenzverstärkers 35 verbunden, während ein Ausgang

37 des Differenzverstärkers 35 mit dem Steuereingang 10 verbunden ist. Ein invertierender Eingang 38 des Differenzverstärkers 35 ist über einen Leitungsknoten 32 mit dem Leitungsknoten 3^ verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Rechenverstärkers 27 ist, im Gegensatz zur Fig. 1, in Fig. 2 mit dem Leitungsknoten 32 verbunden. Bekanntlich wirkt bei einer derartigen Schaltung der Differenzverstärker 35 auf

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solche Weise, dass die Differenz der Spannung zwischen seinen Eingängen verschwindend klein gehalten wird; die Spannungen an den Leitungsknoten 32 und 21 sind also im wesentlichen gleich dem am Leitungsknoten 21 anstehenden Steuerwert. Das Rechenwerk 26 bildet hier die Differenz zwischen dem Istwert und dem Referenzwert. Durch den Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 35 wird die Wirkung des Regelkreises im Vergleich zur Schaltung nach Pig. I derart angehoben, dass der Ruhewert I des Stromes noch viel besser konstant geregelt wird. Zudem wird dadurch, dass nun der Istwert anstelle des Sollwertes des Stromes im Rechenwerk 26 verarbeitet wird, der Spannungsabfall am Halbleiterelement bzw. der Spannungsunterschied zwischen dem Leitungsknoten 3^ und dem Steuereingang 10 als Fehlerquelle eliminiert; im Vergleich zu dieser behobenen Fehlerquelle ist der neu eingeführte Fehler, der vom Spannungsunterschied zwischen den beiden Eingängen des DifferenzVerstärkers 35 verursacht wird, vernachlässigbar.

Da die mit den Schaltungen nach Fig. 1 und Fig. 2 erhaltenen Messimpulse dem Wert dR, /R, proportional sind, hat die Tem-

IC IC

peratur der Flüssigkeit in der Messzelle keinen Einfluss auf die Messresultate. Die Temperatur hat auch keinen Einfluss auf den Ruhewert I des Stromes durch die Messzelle, da dieser Ruhewert I konstant geregelt wird. Der Proportionalitätsfaktor zwischen der. Messimpulsen und den Werten dR,/R,

ic k

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enthält als multiplizierendes Glied den Wert dec Widerstandes 8, der hoch sein kann, ohne die Zeitkonstanten in der Schaltung zu beeinflussen, wie dies bei den bekannten Schaltungen der Fall ist: deswegen wird im Vergleich zu den bekannten Schaltungen ein höherer Impulspegel und eine kürzere Einschwingzeit beim Einschalten der Stromversorgung erreicht. Schliesslich kann der Ruhewert I des Stromes durch die Messzelle klein gewählt werden, sofern dies durch einen hohen Wert des Widerstandes 8 erreicht wird, denn im Proportionalitätsfaktor ist das Produkt des Ruhewertes durch den Wert des Widerstandes 8 enthalten, so dass eine derartige Massnahme den Impulspegel nicht vermindert: hingegen ist dabei vorteilhaft, dass die eingangs erwähnten störenden Nebenerscheinungen vermindert werden, die mit einem hohen Ruhewert I verbunden sind.

Der Patentanwalt

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Leerseite

Claims

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-8000 MDNCHEN 22 ' Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN StcinsfJorfstrcißolO

Dr. re r. not. W. KÖRBER '&' <⁰⁸⁹l '29 66 84

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE ⁶· ^{Juni 1978}

Dr.Kö/lö

Contraves AG

Schaffhauserstrasse 580

CH-8052 Zürich / Schweiz

ANSPRÜCHE

.)Verfahren zur Erzeugung von Messimpulsen in einem Teilchenanalysator zur Untersuchung von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere Blutkörperchen, mit einer Messzelle, deren Impedanz zwischen zwei Klemmen der Messzelle sich beim Durchtritt eines Teilchens durch
die Messzelle ändert, einer steuerbaren Stromversorgung zur Speisung der Messzelle mit einem zur Einhaltung eines einem Steuerwert entsprechenden Sollwertes geregelten Strom, und einem als Hochpassfilter wirkenden Empfänger von hoher Eingangsimpedanz zur im wesentlichen stromlosen Abnahme
einer Spannung zwischen den Klemmen der Messzelle und zur Bildung eines Empfängersignals, das solchen Komponenten
dieser Spannung entspricht, deren Frequenz oberhalb einer dem Hochpassfilter entsprechenden Grenzfrequenz liegt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerwert aus der Summe eines vorbestimmten Referenzwertes und des Empfängersignals gebildet wird, und dass ein der Differenz des Steuerwertes und des Referenzwertes proportionales Messignal gebildet
wird, dessen zeitliche Änderungen die Messimpulse darstellen.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dans ein dem Steuerwert im wesentlichen gleicher Istv/ert gebildet v/ird, und dass das Mesnignal aus der Differenz des Istv/ertes und des Referenzwertes gebildet wird.
3. Schaltung zur Erzeugung von Messimpulsen in einem Teilchenanalysator zur Untersuchung von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere Blutkörperchen, umfassend eine Messzelle mit mindestens zwei Klemmen, zwischen denen eine sich beim Durchtritt eines Teilchens durch die Messzelle ändernde Impedanz messbar ist, eine steuerbare Stromversorgung mit einem Steuereingang und zwei Ausgangsklemmen, von denen je eine mit je einer Klemme der Messzelle verbunden ist, und einen Empfänger, bestehend aus der Kombination eines Verstärkers von hoher Eingangsimpedanz und eines Hochpassfilters mit einer entsprechenden Grenzfrequenz, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (6) in Reihenschaltung eine konstante Speisespannungsquelle (7), einen Widerstand (8) und ein über den Steuereingang (10) steuerbares strombestimmendes Element (9) umfasst, und dass ein differenzbildendes-. Rechenwerk (26) vorgesehen ist, an dessen Ausgang (28) die Messimpulse anstehen und von dessen Eingängen der eine mit einer Referenzspannungsquelle (25) sowie über ein Tiefpassfilter mit einem Ausgang des Empfängers (11) verbunden ist.
4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der andere, nichtinvertierende Eingang des Rechenwerkes

(26) sowie der Steuereingang (10) mit dem Ausgang des Empfängers (11) verbunden sind.
5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzverstärker (35) vorgesehen ist, dessen Aus-

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gang (37) mit dem Steuereingang (10) verbunden ist und von dessen Eingängen der eine, nichtinvertierende, mit dem Ausgang des Empfängers (11) verbunden ist, während der andere invertierende Eingang des Differenzverstärkers mit dem anderen, nichtinvertierenden Eingang des Rechenwerkes (26) sowie mit einer dem Widerstand (8) und dem Element (9) gemeinsamen Klemme verbunden ist, und die andere Klemme des Widerstandes an die Speisespannungsquelle (7) angeschlossen ist.
6. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das strombestimmende Element (9) ein im Sättigungsbereich betriebenes Halbleiterelement mit einem Steuereingang (10) für eine den Wert des Stromes bestimmende Spannung ist.

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