DE2851877B2

DE2851877B2 - Blutdruck-Meßgerät und Verfahren zur Fehlerkompensation bei der Blutdruckmessung

Info

Publication number: DE2851877B2
Application number: DE2851877A
Authority: DE
Inventors: Kimio Nara Kubo; Ryuichi Yamatokoriyama Nara Miyamae
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1978-11-30
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2851877C3; DE2851877A1; JPS635685B2; US4262675A; JPS5477148A

Description

Die Erfindung betrifft ein Blutdruck-Meßgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und bezieht sich außerdem auf ein Verfahren mit dem bestimmte Fehlerquellen bei bekannten Blutdruck-Meßgeräten beseitigt werden können. Ziel der Erfindung soll es vor allem sein, die Korotkoff-Geräusche oder -Signale unverfälscht also unabhängig von Änderungen bestimmter Werte im Meßgerät zu erhalten.

Es ist ein elektronisches Blutdruck-Meßgerät (Sphygmomanometer) bekannt, dessen Blutdruck-Abtasteinrichtung eine Schwingungsfrequenz entsprechend dem erfaßten Blutdruck erzeugt. Piezoelektrische Elemente im Drucksensor der Abtasteinrichtung dienen dazu, einen Blutdruckwert in eine entsprechende Schwingungsfrequenz umzusetzen. Bekanntlich unterliegen derartige piezoelektrische Elemente jedoch unvermeidbar gewissen Abweichungen, insbesondere aufgrund von nichtlinearen Eigenschaften. Aus diesen Gründen sind genaue Prüfungen und Anpassungen, d. h. Justagearbeiten am Drucksensor, erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässges Blutdruck-Meßgerät zu schaffen, bei dem die erwähnten Prüfungen und Justagearbeiten am Drucksensor vollständig entfallen können. Es soll außerdem ein Verfahren zur Kompensation von Fehlerquellen, insbesondere im piezoelektrischen Element, angegeben werden.

Die gestellte Aufgabe wird geräteseitig mit den im Patentanspruch 1, und verfahrensseitig mit den im Patentanspruch 4 enthaltenen Maßnahmen gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Abweichungen und die Nicht-Linearitäten der piezoelektrischen Charakteristik des Drucksensors auf elektronischem Wege kompensiert werden.

Die Anwendung des Verfahrns führt dazu, daß eine

ίο genauere Blutdruck-Messung dadurch erreicht wird, daß leicht Korotkoff-Geräusche von Störgeräuschen getrennt und dadurch exakt identifiziert werden können.

Die Kompensationsschaltung des erfindungsgemäßen Blutdruck-Meßgerätes enthält eine Kompensationsschaltung zum Ausgleich von durch die piezoelektrischen Eigenschaften eines Drucksensors in dem Gerät bedingten Abweichungen, und eine Linearitäts-Kompensationsschaltung zum Ausgleich der nichtlinearen Eigenschaften des piezoelektrischen Elemen ts.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele an Hand der F i g. 1 bis 16 näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die perspektivische Prinzipdarstellung eines Drucksensors,

Fig.2 die graphische Darstellung einer Ausgangscharakteristik des Drucksensors von F i g. 1,

F i g. 3 die graphische Darstellung einer wegabhängigen Charakteristik eines in dem Drucksensor enthaltenen Faltenbalges,

Fig.4 die graphische Darstellung einer Schwingungscharakteristik des Drucksensors,

F i g. 5 das Blockschaltbild einer Steuerschaltung für ein erfindungsgemäßes Blutdruck-Meßgerät,

F i g. 6 die zeitabhängige Darstellung verschiedener in der Steuerschaltung von F i g. 5 auftretender Signale,

Fig. 7 die graphische Darstellung eines Beispiels einer Umsetzcharakteristik,

Fig.8 die graphische Darstellung einer als Polygonallinie ausgebildeten Näherungsfunktion für den Drucksensor,

F i g. 9 das Flußdiagramm zu Rechenoperationen,

Fig. 10 die graphische Darstellung von Kurven zu mit dem Drucksensor durchgeführten Versuchsmessungen,

Fig. 11 die graphische Darstellung zum Prinzip der Kompensation von Abweichungendes Drucksensors,

Fig. 12 die graphische Darstellung mit Polygonallinien für Referenz-Näherungsfunktionen und Korrekturbeträge,

F i g. 13 das chematische Schaltbild einer Ausführung einer erfindungsgemäßen Abweichungs-Kompensationsschaltung,

Fig. 14 die zeitabhängige Darstellung verschiedener in der Abweichungs-Kompensationsschaltung von Fig. 13 auftretender Signale,

F i g. 15 das schematische Schaltbild einer Ausführung einer erfindungsgemäßen Linearitäts-Kompensationsschaltungund

Fig. 16 die zeitabhängige Darstellung verschiedener bo in der Linearitäts-Kompensationsschaltung von Fig. 15 auftretender Signale.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Drucksensor enthält einen Faltenbalg 1, einen Kern 2, eine Spule 3 und einen Schwingkreis 4. Der Faltenbalg 1 vergrößert e,5 oder verkürzt entsprechend einem angelegten Druck seine Länge, und der an dem einen Ende des Faltenbalges 1 befestigte Kern 2 wird dabei in einem Hohlraum der Spule 3 verschoben, so daß deren

Induktivität sich entsprechend der Verlagerung des Kernes 2 ändert. Folglich verändert sich eine von dem Schwingkreis 4 erzeugte Schwingungsfrequenz durch die Bewegung des Faltenbalges 1.

In der graphischen Darstellung von Fig.2 ist die Schwingungsfrequenz auf der Ordinate, und die Länge Δχ eines in die Spule 3 eintauchenden Abschnitts des Kernes 2 auf der Abszisse aufgetragen. L ist die Länge des Kernes 2, und /die Gesamtlänge der Spuie 3.

Mit 4 is*, ein Minimum der Schwingungsfrequenz / \o bezeichnet, und dieses Minimum tritt auf, wenn

Ix =

L+l

ist, weil die Induktivität der Spule 3 ein Maximum hat. Die Kurve von F i g. 2 entspricht im wesentlichen einer Parabel, deren Achse bei

I Λ — IT

liegt und welche in den mit I und II bezeichneten Bereichen zwei annähernd lineare Abschnitte bzw. Charakteristiken hat.

In F i g. 3 sind typische Werte graphisch aufgetragen, die sich bei der Bewegung des Faltenbalges 1 a ufgrund eines zwischen 0 und 300 mm Hg ansteigenden Druckes ergeben haben. Wie in F i g. 3 angedeutet, ergeben sich aus Herstelltoleranzen des Faltenbalges 1 im Bereich von ± 10% liegende Abweichungen, die jedoch nur eine Anstiegsänderung der charakteristischen Kurve zur Folge haben. Das heißt, keine zwei charakteristischen Kurven kreuzen einander.

Aus F i g. 2 und 3 läßt sich entnehmen, daß die druckabhängige Bewegung des Faitenbalges 1 mit steigendem Druck zur Sättigung führt, und die Änderung der Schwingungsfrequenz f sollte in dem Bereich von r i g. 2 betrachtet werden, wo die Schwingungsfrequenzänderungen infolge der Änderung der Länge Αχ besonders groß sind.

In Fig.4 ist die Schwingungscharakieristik eines für einen Versuch unter den zuvor erwähnten Bedingungen hergestellten Drucksensors mit durchgehenden Linien aufgetragen. In Fig.4 liegt der geschätzte größtmögliehe Fehler innerhalb ± 1 mm Hg, auch wenn man eine Linie für eine Näherung im Druckbereich zwischen 0 und 100 mm Hg heranzieht. Im über 100 mm Hg liegenden Druckbereich treten bereits leicht gesättigte Bedingungen für die Schwingungseigenschaften ein, so daß man hier keine vollkommen lineare Charakteristik mehr erhält. Die unterbrochenen Linien in F i g. 4 zeigen andere unerwünschte Charakteristiken mit abweichendem Anstieg aufgrund von durch Herstelltoleranzen und/oder Justagetoleranzen zwischen Spule 3 und Kern 2 hervorgerufenen Abweichungen.

Eine in Fig. 5 als Blockschaltbild dargestellte Steuerschaltung des Blutdruckmeßgerätes (Sphygmomanometer) enthält einen Druckwandler 5, dessen Ausgang über ein Gatter 6 einem Zähler 7 zuführbar ist, eine Abweichungs-Kompensationsschaltung 8 zur Erzeugung einer im wesentlichen als polygonale Linie ausgebildeten Näherungsfunktion für die vom Druckwandler ermittelten Drücke durch Modifizierung einer Polygonallinien-Referenznäherungsfunktion aufgrund eines zugeführten Modifikationscodes, ferner eine Linearitäts-Kompensationssciialtung 9, eine Bestimmungsschaltung 10, eine Taktschaltung 11, einen Teiler

15

20

25

45

30 12, einen Verstärker 13, einen Prozessor 14, einen Treiber 15 und eine Anzeige 16.

Die Linearitäts-Kompensationsschaitung 9 dient zur Errechnung von Druckwerten, welche den modifizierten Polygonallinien-Näherungsfunktionen entsprechen und auf Information beruht, die vom Drucksensor für einen vorbestimmten Zeitraum festgestellt worden ist. Die Bestimmungsschaltung 10 ermittelt sowohl den Anstieg als auch den Abfall des Druckes, erkennt ob der gegenwärtige Druck bei 20 mm Hg oder darüber liegt und erzeugt entsprechende Steuersignale. Der Verstärker 13 verstärkt und normalisiert die von einem nicht dargestellten Mikrofon aufgenommenen Korotkoff-Geräusche und erzeugt einen Ausgang, der in den Prozessor 14 geht. Letzterer gibt die wahren Korotkoff-Geräusche an den Treiber 15 weiter, und dessen Ausgang führt wiederum auf der Anzeige 16 zur Darstellung der systolischen und diastolischen Drücke.

Nachstehend wird in Verbindung mit der zeitabhängigen Impulsdarstellung von Fig.6 die Operation der Steuerschaltung beschrieben. Angenommen, die Modifikationscodes sind in geeigneter Weise für den in dem Gerät vorhandenen Drucksensor vorgesetzt worden, dann erfolgt in Abhängigkeit von der Stromversorgung die Eingabe eines Startsignals an die Abweichungs-Kompensationsschaltung 8. Diese bildet dann eine als Polygonallinie erscheinende Näherungsfunktion in Abhängigkeit von den Modifikationscodes. Der Druckwandler 5 gibt je nach dem gerade vorhandenen Druck unterschiedliche Schwingungsfrequenzen ab.

Die Taktschaltung 11 gibt schmale Taktsignale 17 ab, welche das Gatter 6 durchschalten. Der Zähier 7 zählt die Schwingungsfrequenz. Die Linearitäts-Kompensationsschaltung 9 arbeitet entsprechend ihrer Aufgabe nach Beendigung des Zählvorgangs unter dem Einfluß eines Synchronisiersignals 22. Die Daten werden in die Bestimmungsschaltung 10 und dann in den Treiber 15 übertragen. Dabei erkennt die Bestimmungsschaltung 10, ob die Daten auf einem Druckzustand von 20 mm Hg oder mehr beruhen. Ferner vergleicht die Bestimmungsschaltung 10 die augenblicklich erhaltenen Daten mit vorhergehenden Daten, die mit dem vorausgegangenen Synchronisiersignal zugeführt wurden, wobei als Synchronisiersignal vom Teil 12 abgegebene Signale verwendet und dabei bestimmt wird, ob der Druck steigt oder fällt.

Liegt der Druckwert unter 20 mm Hg, dann erzeugt die Bestimmungsschaltung 10 ein Rücksetzsignal für den Treiber 15. Wird erkannt, daß der Druckwert gegenüber dem vorhergehenden Druckwert abgefallen ist, dann erzeugt die Bestimmungsschaltung 10 ein Druckabfall-Erkennungssignal, welches in den Prozessor 14 geht. Der Prozessor 14 erkennt, ob die vom Verstärker 13 zugeführten Signale echte Korotkoff-Geräusche sind oder nicht; dabei werden darin enthaltene Synchronisiermittel sowie von der Bestimmungsschaltung 10 erhaltene Signale benutzt. Das vom Prozessor ermittelte Ergebnis wird in den Treiber 15 übertragen, welcher die zeitliche Abstimmung steuert, mit der die von der Linearitäts-Kompensationsschaltung 9 gewonnenen Daten auf der Anzeige 16 dargestellt werden, in Abhängigkeit von den von der Bestimmungsschaltung 10 und vom Prozessor 14 abgegebenen Daf;n.

Bei der Blutdruck-Messung treten gemäß F i g. 6 Druckänderungen auf. Ist kein Druck vorhanden, dann befindet sich ein erster Indikator I für den systolischen Druck in einem Ruhezustand 20, und ein zweiter Indikator II zeigt normalerweise die jetzt gemessenen

Druckdaten an, insbesondere den diastolischen Druck, wenn dieser festgestellt wird. Der zweite Indikator II zeigt Null-Druck oder den diastolischen Druck der vorausgeehenden Messung durch Synchronsignale 21 an, während der gemessene Druck niedriger als 20 mm Hg ist.

Wenn der gemessene Druck 20 mm Hg oder mehr beträgt, dann werden die vom Drucksensor bestimmten Druckdaten durch Linearitäts-Kompensationssynchronsignale 22 in bezug auf die Linearität kompensiert und die Ergebnisse zum Zwecke der Anzeige in den zweiten Indikator II übertragen, und zwar jedesmal wenn ein Rechenvorgang abgeschlossen wurde.

Der Druckabfall wird durch Vergleichen der Druckdaten durch die Bestimmungsschaltung 10 zwischen einem Zeitpunkt 24 und einem Zeitpunkt 25 erkannt. Sobald ein Druckabfall erkannt ist, gehen die Druckabfall-Erkennungssignale aus der Bestimmungsschaltung 10 in den Prozessor 14.

Da das Mikrofon zur Aufnahme der Korotkoff-Geräusche unvermeidlich auch andere Geräusche aufnimmt, enthält der Ausgang von Verstärker 13 notwendigerweise außer mit dem Puls synchron verlaufenden Signalen auch noch Störsignale, wie in den Verstärker-Ausgangssignalen 26 von F i g. 6 ersichtlich ist. Deshalb wird das echte Korotkoff-Geräusch in der Weise gewonnen, daß man die Druckabfall-Erkennungssignale und die Verstärker-Ausgangssignale 26 einer logischen UND-Operation unterzieht und ferner mit Hilfe der Synchronisation Störsignale eliminiert, welche zu Zeiten des Druckabfalls vorhanden sind. Die Prozessor-Ausgangssignale 27 sind dann echte Korotkoff-Geräusche.

Der Treiber 15 veranlaßt den ersten Indikator 1 zum Anzeigen und Halten der augenblicklichen Druckdaten als systolischen Druck, vorausgesetzt, daß ein erstes Signal 28 des Prozessor-Ausgangssignals 27 das erste Korotkoff-Geräusch ist. Dagegen setzt der zweite Indikator 11 die Auffrischung der Anzeigedaten in zeitlicher Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen des Prozessors 14 fort. Der zweite Indikator II zeigt die betreffenden Druckdaten nur dann als diastolischen Druck an, wenn das letzte Signal 27 im Prozessor-Ausgang als letztes Korotkoff-Geräusch betrachtet wird. Die Erkennung, ob noch ein weiteres Korotkoff-Geräusch vorhanden ist oder nicht wird dadurch bestätigt, daß mit dem Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraumes nach der Erzeugung eines letzten Signals 29 keine Ausgangssignale vom Prozessor 14 mehr aufgenommen werden.

Nachstehend werden die Kompensationsschaltungen 8 und 9 näher beschrieben und zunächst die Prinzipien der hier angewendeten Kompensation erläutert. Das Prinzip wird unter Anwendung von Methoden kleinster Quadrate unter Bezugnahme auf das in, Fig.7 dargestellte Beispiel einer Umsetzcharakteristik für den vorhandenen Sensor beschrieben. Bei diesen statistischen Untersuchungen wird die Fehler-Errechnung gefundener Werte durchgeführt, nachdem Kompensationsfunktionen für die gegebenen Daten definiert sind. Die Fehler-Errechnung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, vielmehr sind die meisten geeigneten Korrelationsfunktionen innerhalb gegebener Fehlergrenzen verfügbar, und es werden Bereiche von zwei Arten von Transformationen bestimmt, die für die Korrelationsfunktionen verfügbar sind.

Annäherungs- und Fehlerberechnungen durch einen Computer eignen sich zur Gewinnung der relevanten Korrelationsfunktionen auf der Basis gegebener Fehler grenzen, und gleichzeitig zur Bestimmung von Berei chen, wo die so gewonnenen Korrelationsfunktionei verfügbar sind. Zunächst werden entsprechend de Genauigkeit des Gerätes zulässige Fehlergrenze! gewählt. Dann werden nach Wunsch die Bereichi ausgewählt, wo die Korrelationsfunktionen definier sind.

Zunächst werden die Werte C 1,0 und Cl₁I der von

ίο Drucksensor gefundenen Werte X nach Wunsc gewählt und der gefundene Wert X für den Bereic CO<A">C1,0 wie unten festgelegt. Als Korrelations funktion wird eine lineare Funktion y=m(x+b)benutz um die vom Drucksensor gemessenen Daten Vorzüge ben. Eine andere Korrelations-Funktion wird in de Weise definiert, daß man Differenzwerte zwischei gefundenen Werten und der linearen Funktion herstell und die kleinsten Quadrate der jeweiligen Differenz werte miteinander addiert und zuletzt so wählt, daß di addierten Ergebnisse klein werden. Die Fehlerberech nung bei den vom Drucksensor gefundenen Werter erfolgt gemäß der gewonnenen Korrelationsfunktior über den Bereich C0<X<C\,0, um den gemessener Fehler mit dem zulässigen Fehler zu vergleichen.

Es wird ein anderer Wert Cl₁I, der kleiner ist al C 1,0, gewählt, wenn die Werte des gemessenen Fehler: größer als des erlaubten Fehlers sind, und umgekehr Die oben beschriebenen mathematischen Prozedurer werden wiederholt, bis die Werte der gemessenen Fehler gleich dem zulässigen Fehler sind. Dies Wiederholung erfolgt innerhalb des gegebenen zulässigen Fehlers, so daß beide Korrelationsfunktionen den breitesten Abweichungsbereich und den Meßbereich des Drucksensors erfassen.

Fig. 7 sagt aus, daß mehrere Koeffizienten Cl, A und B 1 in

C0<X<Cl undP=,4 \X+B\

definiert sind. Durch Wiederholen der obigen Rechen vorgänge in den Bereichen

C1<Ä'<C2, C2<X<C3 Cn-\<X<CN

werden mehrere Gleichungen

P= A 2X+ B2,... P= ANX+ BN

bestimmt. Bei der Gewinnung der Korrelationsfunktion P= A 2X+B2 im Bereich Cl <A'<C2 wird vorgezo gen, daß die Korrelationsfunktion P=A2X+B2 bei X= C\ in die Korrelationsfunktion P=A\X+B so übergeht. Die Bedingung zur Erfüllung des Übergang bei X= C1 ist

B2 = (A\-A2)C\ + B\,

das heißt, die Werte Λ 2 und C 2 müssen bestimm werden.

Durch Wiederholen der oben beschriebenen Vorgän ge über alle Meßbereiche des Drucksensors erhält man eine Serie von als polygonale Linienzüge ausgebildeten Korrelationsfunktionen, weiche sich auf Abweichungs- Charakteristikkurven innerhalb der erlaubten Fehler grenzen bei der Umwandlung des Druckes durch den Drucksensor in elektrische Signale beziehen. Die Polygonallinien-Korrelationsfunktionen sind lineare Funktionen und gehen ineinander über. Man nennt sie polygonale Näherungsfunktionen. An einer Vielzahl von Schnittpunkten DK (K=O, 1, 2, .., N) haben die Polygonallinien-Korrelationsfunkrionen verschiedene Anstiegswinkel. Die Druckwerte an Jen verschiedenen

Schnittpunkten werden aus den Gleichungen
P, = A 1C0+ßl, PK = AK CK+BK (K=\,2 N)

ermittelt. Die einzelnen Polygonallinien-Korrelationsfunktionen sind gekennzeichnet durch die Druckwerte PK an den betreffenden Schnittpunkten und die gefundenen Werte CK (Umsetzwerte) durch den Drucksensor entsprechend dem Druckwert PK.

Unter Anwendung der so erarbeiteten Polygonallinien-Näherungsfunktion werden die Druckwerte durch die vom Drucksensor gemessenen Werte bestimmt, wie nachstehend beschrieben wird. Es wird angenommen, daß die in Fig. 8 dargestellten Polygonallinien-Näherungsfunktionen unter den Daten PK und CK an den

entsprechenden Schnittpunkten (K=O, 1, 2 N)

gewonnen werden. Es erfolgt die Annahme, daß ein gefundener Wert CM vom Drucksensor gernessen ist. Das logische Prinzip zum Umändern des gefundenen Wertes CM'in den Druckwert ist folgendes:

Die Daten CK und PK von den entsprechenden Schnittpunkten werden nacheinander in einer Speicherschaltung gespeichert. Der Vergleich zwischen dem

gefundenen Wert CMunddem Wert CK(K = O, 1 N)

an den entsprechenden Schnittpunkten wird in einem Komparator durchgeführt, um festzustellen, welche Schnittbereiche den gefundenen Wert CM enthalten. Für den gefundenen Wert CM wird an dem festgestellten Schnittbereich folgende Rechnung durchgeführt:

Pk — Pk — 1
PAY = P_K_, + -LiL-gL-j (CM -Ck-\) (1)

Register A gleich oder größer als der von Register

ßist.
© Ist der Inhalt von Register A gleich oder größer als

der von Register B, erfolgt die Inhalts-Subtraktion B-A. und das Ergebnis wird im Register A

behalten.
© Es erfolgt die folgende Berechnung, und das

Ergebnis wird in Register Sbehalten:

CA- - CA· -

20

Die beiden Gleichungen sind mathematische Äquivalente, enthalten jedoch bei der Durchführung der Rechnung feine Unterschiede. Diese Unterschiede kann man vermeiden, indem man die Feststellmethoden ändert, nach denen festgestellt wird, welche Schnitlbereiche den gefundenen Wert CMenthalten.

Das Flußdiagramm von F i g. 9 enthält die Schritte zur Durchführung der vorstehenden Gleichung (2). Bei der Rechnung werden vier Register A. B, C und D verwendet:

© Der vom Drucksensor gefundene Wert CM wird in das Register B übertragen, damit diejenigen Adressenzähbr der Speicherschaltung, welche die Daten der Schnittpunkte der Umsetz-Charakteristikkurve des Drucksensors enthalten, zurückgesetzt werden können.

© Einer der gemessenen Werte Ck, welcher von dem Adressenzähler ausgewählt ist, wird in das Register A übertragen. Der gemessene Wert Ck ist an den entsprechenden Schnittpunkten der Umsetz-Charakteristikkurve des Druckwandlers enthalten.

® Es erfolgt ein Vergleich zwischen den in den Registern A und B enthaltenen Daten.

© Die vom Adressenzähler der Speicherschaltung ausgewählten Daten Ck und Pk werden in das Register C bzw. D übertragen, falls der Inhalt von Register B mehr als der von Register A ist Der Adressenzähler der Speicherschaltung schreitet um Eins vor. Folglich wird die Übertragung der Daten Ck in das Register A reproduziert Diese Wiederholung wird fortgesetzt bis der Inhalt von

50

55

60 Pk - Pk: - I '

© Davon werden die Daten CA--1 und PAr-I im Register C bzw. D gespeichert, und die Daten CA- und Pk werden gegenwärtig durch die Adressenzähler der Speicherschaltung ausgewählt.
Die Daten für PA- werden in das Register C gegeben. Das Register B enthält Werte von Abweichungen von den vom Drucksensor gemessenen Werten in Übereinstimmung mit einer Abweichungseinheit des Druckes. Die Einheit für die Daten PA: und PA:— 1 ist beispielsweise mm Hg, und das Register B enthält den Betrag der Abweichung der vom Drucksensor gemessenen Daten, bezogen auf eine Druckänderung von 1 mm Hg. Das heißt, der zehnfache Wert der im Speicher B enthaltenen Daten entspricht dem Betrag der Abweichung des Meßwertes, bezogen auf eine Druckänderung von 10mr<. Hg. Zur Verkürzung von Rechenzeiten wird bei der Durchführung der Berechnung von

CA - CA - 1

PA - PA - 1

eine Referenzdruckeinheit definiert. Die eine Einheit des Referenzdruckes ist etwa gleich dem Änderungsbetrag des Druckes an den betreffenden Abschnitten, wenn man die verfügbaren, aus der Umsetz-Charakteristikkurve des Drucksensors gewählten Bereiche durch die Zahl N teilt. Das Register D darf den Referenzdruck (eine Einheit des Druckes) speichern.

© Ist der Inhalt von Register A gleich oder größer als der von Register B, dann erfolgt die Subtraktion A-B. und das Ergebnis verbleibt in Register A. Ferner wird der Inhalt von Register D von dem in Register C abgezogenen und das Ergebnis in Register C gespeichert. Dafür wird der Vergleich zwischen den Inhalten der Register A und B wiederholt. Diese Zyklen werden wiederholt bis der Inhalt von Register B mehr als der von Register A wird.

® Sind die erläuterten Schritte abgeschlossen, dann erfolgen Schiebeoperationen in den Registern B und D mit dem Ziel einer Reduzierung der darin enthaltenen Ergebnisse.

© Das Ende der Rechenvorgänge wird dadurch bestimmt, daß entweder im Register D ein vollständiger Null-Zustand hergestellt ist oder der Inhalt von Register D mit jedem Verschiebeprozeß um Eins reduziert wird, wobei eine vorbestimmte Anzahl von solchen VerschiebeDrozessen durch«-

führt wird. Reicht dies nicht, dann erfolgt ein fortgesetzter Vergleich zwischen den Inhalten der Register A und B, bevor die Verschiebeoperationen abgeschlossen werden. Die Ergebnisse dieser oben beschriebenen Rechenvorgänge werden im Register Cabgespeichert.

Es folgt ein Beispiel für das Setzen einer Druckeinheit. Es kommt selten vor, daß die unterteilten Abschnitte der Umsetz-Charakteristikkurve des Drucksensors gleiche Intervalle haben. Zur Vereinfachung sei jedoch angenommen, daß die Druckabweichung an einem der Schnittpunkte etwa 80 mm Hg beträgt. Die Druckeinheit wird, wie oben beschrieben, so gewählt, daß sie mehrere Zehnerdekaden beträgt. Als Druckeinheii kann 10,20,30 mm Hg oder dergleichen genommen werden. Nach der folgenden Formel werden die Abweichungsbeträge der vom Drucksensor gemessenen Werte in die Druckabweichungs-Einheit (1 mm Hg) umgerechnet:

Ck - CA. - 1 CA: - CA: - 1

Pk -Pk-I

Das Register B enthält die zehn- oder zwanzigfachen Beträge der oben angegebenen Werte. Für das Register D werden 10 mm Hg oder 20 mm Hg gesetzt.

Nachstehend wird das Prinzip für die Kompensation der Drucksensor-Abweichung beschrieben. Fig. 10 zeigt in Form eines Beispiels Tendenzen für die Abweichungen gefundener Drucksensorwerte, wobei im wesentlichen Kurven a bis /vorhanden sind, während eine Charakteristik-Kurve # selten und eine Charakteristik-Kurve h in der Praxis überhaupt nicht gemessen ist. Logischerweise wird daher die Korrektur auf die Charakteristik-Kurven a bis /"bezogen, nicht aber auf die Kurven gund h.

In Fig. 10 ist angenommen, daß mittels dreier Arten von Drucksensoren a, b und c die Differenzdrücke Poe und Pß gemessen und die gefundenen Werte Can., Caß, CtxK, Cbß, Ccoc und Ccß gewonnen werden. Experimentell läßt sich folgende Beziehung zwischen diesen gefundenen Werten nachweisen:

Cc\ -

Ccfl -

Ccs - Cb\ ~~ Ccjt - Cbti

= konstant.

(3)

Cc λ — Ci/Λ = constant χ (Cc-\ — Cb \) Ccji - Cajl = constant χ (Ccι'· - Cuß)

(4)

Das Prinzip der Korrektur gründet sich auf der Gleichung (3), aus der man die folgende Formel (4) ableiten kann:

Zieht man in Betracht, daß die Linearitäts-Kompensation auf Polygonallinien-Annäherungsfunktionen beruht, dann sollen möglichst die Werte α und β den gewünschten Schnittpunkten entsprechen, weil die Werte χ und β willkürlich gewählt sind. Mit Hilfe von Gleichung (4) kann man die Daten Cax und Caß an den Schnittpunkten zur Identifizierung der Polygonallinien-Näherungsfunktion errechnen, wenn eine Polygonallinien-Referenznäherungsfunktion C, eine Polygonallinien-Näherungsfunktion b auf einer gewünschten Charakteristikkurve sowie eine Konstante festgelegt sind. Daher wird die Polygonallinien-Näherungsfunktion a festgelegt, um den Betrag von (Ccoi — Cbx) in der Gleichung (4) zu bestimmen. Jetzt kann man den zuvor

genannten Klammerbetrag als Referenz-Korrekturwert für Bestimmungszwecke betrachten. Die Konstante in der Gleichung (4) wird so gewählt, daß sie nur in ihrem ganzzahligen Wert in einem Verhältnis zu dem zulässigen Fehler wirksam ist. Die dabei durchgeführten Code-Vorgänge bedeuten, daß die Kompensationsbeträge unter Benutzung des Referenz-Korrekturwertes in eine Konstante umgewandelt werden und die so umgewandelte Konstante nennt man Codes. Dadurch ist es möglich, die Kompensation mit weniger unterschiedlichen Arten von Beträgen durchzuführen und eine große Anwendungsbreite der Kompensation verfügbar zu machen. Diese besprochene Maßnahme kann man als eine Art »Datenkompression« betrachten.

Nachstehend soll in Verbindung mit Fig. 11 die Zweckmäßigkeit des Prinzips der Kompensation von Abweichungen erläutert werden, wobei eine Polygonallinien-Näherungsfunktion 1 als Basis der Charakteristik eines Drucksensor gewählt ist. Durch Messen eines Druckes Ps mit Hilfe eines anderen Drucksensors wird ein Meßwert Ci gewonnen. Zu diesem Meßwert Cs wird über die Polygonallinien-Näherungsfunktion 1 eine lineare Annäherung durchgeführt, um das von der Linearitäts-Kompensationsschaltung errechnete Ergebnis P's zu erreichen. Durch Anwendung der nachstehenden Un-Gleichung (5) kann man annehmen, daß der Druck Ps dem Druck P's gleich ist:

I Ps — P's I < zulässiger Fehler .

Die Linearitäts-Kompensation auf der Basis der polygonalen Näherungsfunktion 1 ist schließlich möglich in dem in Fig. 11 schraffierten Bereich 1. Das bedeutet, der Fehler der Linearitäts-Kompensation liegt innerhalb des zulässigen Fehlers unter Bezugnahme auf die verschiedenen im Bereich 1 von F i g. 11 enthaltenen Charakteristiken, wenn man die polygonale Näherungsfunktion 1 für Annäherungszwecke einsetzt. Ist der Bereich 1 nicht verfügbar, dann kann man von einem anderen Bereich 2 ausgehen, welcher eine andere geeignete Polygonallinien-Näherungsfunktion 2 definiert. Vorzugsweise ist der Bereich 2 so gewählt, daß er den Bereich 1 berührt. Die Ausdehnung von Bereich 2 ist natürlich durch die Un-Gleichung (5) festgelegt. Die Abweichungs-Kompensation in der Charakteristik des Drucksensors ist weitgehend möglich durch Wiederholen der zuvor erläuterten Schritte. Zur Festlegung der Bereiche ist es erforderlich, die diesen Bereichen zugeordneten Polygonallinien-Näherungsfunktionen zu bestimmen.

Wie zuvor bezüglich der Code-Anwendung und der Referenz-Kompensationsbeträge erläutert, werden die Polygonallinien-Näherungsfunktionen unter Abstützung auf die Abstände der Referenz- Kompensationsbeträge festgelegt. Folglich sind die Polygonallinien-Näherungsfunktionen entsprechend den Referenz-Kompensationsbeträgen definiert, und es sind die Bereiche festgelegt, in denen die betreffenden polygonalen Näherungsfunktionen wirksam sind.

Bei der Bestimmung der Referenz-Kompensationsbeträge gibt es eine Einschränkung. Wenn von dem Druckmesser der gleiche Druck auf der Grundlage des zulässigen Fehlers in der gleichen Polygonallinien-Näherungsfunktion gemessen wird, ergibt sich folgende Schwankung:

± (zulässiger Fehler χ Anstieg der Polygonallinie, welche die Näherungsfunktion bildet). (6)

Andererseits gilt folgende Beziehung:

Die Referenz-Korrekturbeträge > (zulässiger Fehler χ Anstieg der Polygonallinien-Näherungsfunktion K) + (zulässiger Fehler χ Anstieg der Polygonallinien-Näherungsfunktion K + 1). (7) Letzteres ist ^ 2 χ (zulässiger Fehler χ Anstieg der Polygonallinien-Näherungsfunktion K). (8)

Die Näherungsgleichung (8) wid angewendet, wenn der Anstieg der Polygonallinien-Näherungsfunktion keine großen Änderungen aufweist. Sind die Referenz-Kompensationsbeträge unter dem Einfluß der Un-Gleichung (7) festgelegt, dann gibt es unglücklicherweise mindesetns einen Bereich, der nicht korrigiert ist, das heißt einen Fehler aufweist, der größer als der zulässige Fehler ist. Das führt zu unbefriedigenden Resultaten. Die Referenz-Kompensationswerte sollten so gewählt sein, daß sie für die folgende Un-Gleichung (9) gelten:

Die Referenz-Korrekturwerte < (zulässiger Fehler χ Anstieg der Polygonallinien-Näherungsfunktion K) + (zulässiger Fehler χ Anstieg der Polygonallinien-Näherungsfunktion K + I). (9)

Der Druck zur Festlegung der Polygonallinien-Näherungsfunktionen wird von zwei Drucksensoren a und b gemessen, welche voneinander abweichende unterschiedliche Charakteristiken haben. Nach den vom Drucksensor an den Schnittpunkten, wo die größten Kompensationswerte erforderlich sind, gefundenen Werte Ca und Cb werden nach folgender Formel zur Bestimmung des Wertes λ herangezogen:

< 2 χ (zulässiger Fehler χ Anstieg der Po-

Iygonallinien-Nühcrungsfunktion α oder h). (10)

Der Referenz-Korrekturwert Mk[k=0, 1, 2 N (k

ist die Anzahl der Schnittpunkte)] wird nach folgender Gleichung bestimmt:

(Jt =0,1.2 N). (II)

In das Prinzip muß die Bezugsgröße (Standard) für die Kompensation einbezogen werden. Die Polygonallinien-Näherungsfunktion, welche die Bezugsgröße für die Kompensation bildet, ist in einer Weise abhängig von der wirksamen Anwendung der Kompensations-Codes. Erkennbar ist die Wahl der Polygonallinien-Referenz-Näherungsfunktion wirksam festgelegt entweder durch die Charakteristikkurven des Drucksensors an den Enden des Bereiches, wo der Drucksensor seine Charakteristik zeigt, oder durch eine gewöhnliche Charakteristik-Kurve. Unter Bezugnahme auf Fig. 10 werden die Charakteristik-Kurven a oder /bzw. coder d verwendet.

F i g. 12 zeigt als Modusart eine Polygonallinien-Referenz-Näherungsfunktion 0 und den Referenz-Kompensationswert Mk (k=0, 1, ..„ NJm den entsprechenden Schnittpunkten unter der Annahme von mehrfach zehnfachen gefundenen Werten. Die Daten der Polygonallinien-Referenz-Näherungsfunktion ergeben sich in den entsprechenden Schnittpunkten aus den gefundenen Werten Lk(k=0, \,..^N)des Drucksensors unter Bezugnahme auf den Druckwert Pk. Zur Code-Bestimmung für einen Drucksensor wird der Druck bis zu geeigneten Schnittpunkten erhöht. Der Wert α ergibt sich aus folgender Gleichung:

Mn

(12)

worin Lz der gefundene Wert des Drucksensors ist, wenn der Druck auf ΡΛ/in Fig. 12erhöht wird.

Die Code-Auswahl erfolgt folgendermaßen in Abhängigkeit von dem Wert:

CodeO in \\ \ < I
Code 1 in 1 < \ < 3
Code - 1 in - 3 < λ < - I
Code 2 in 3 < \ < 5
Code -2 in -5 <\< -3

(13)

In Fig. 12 ist der Code mit 2 gewählt, weil der Wert α nach Augenmaß etwa 4 ist. Die Wahl der Größe des Wertes <x ist gleichbedeutend mit der Festlegung des Bereiches, wo die betreffenden Polygonallinien-Näheiungsfunktionen in Fig. 9 wirksam sind. Er wird so

festgelegt, daß der Wert ± -s- in den betreffenden

Schnittpunkten vorhanden ist, so daß ein Zentrum auf den Polygonallinien-Näherungsfunktionen basiert, welche durch die Polygonallinien-Referenz-Näherungsfunktion in den betreffenden Schnittpunkten korrigiert

Nachstehend werden spezielle Schaltungen und Operationen der Abweichungs-Kompensationsschaltung und der Linearitäts-Kompensationsschaltung für die Drucksensor-Charakteristiken beschrieben. Fig. 13 enthält ein schematisches Schaltbild einer Abweichungs-Kompensationsschaltung, und Fig. 14 eine zeitabhängige Darstellung von verschiedenen Signalen, die in der Schaltung von Fig. 13 auftreten.

Der Betrieb der Abweichungs-Kompensationsschaltung von Fig. 13 soll als Beispiel unter Bezug auf das Kompensationsmodell von F i g. 12 beschrieben werden. Es sei angenommen, daß eine Speicherschaltung die Daten Lk und Pk der Polygonallinien-Referenz-Nähemngsfunktion in den betreffenden Schnittpunkten und den Referenz-Kompensationswert Mk in der Reihenfolge von k—Q bis k=N'm den betreffenden Schnittpunkten enthält. Ein Register 136 zum Speichern von Kompensationscodes umfaßt zwei Arten von Registern, nämlich ein Register U 1 als Coderegister für ein Bit zur Angabe der Kompensationsrichtung, und ein Register U2 für die Codes von vier Bits. Mit Hilfe des Registers 136 kann man die Polygonallinien-Referenz-Näherungsfunktion über dreißig Schritte kompensieren.

Mit Eingang eines Startsignals 5 in einen Adressenzähler 102 werden außer diesem ein Zähler 132. ein Register 112 und ein Schieberegister 138 rückgesetzi, und außerdem wird zum Schluß dieses Startsignals 5 ein Schieberegister 123 auf (1000) gesetzt. Nach Beendigung des Startsignals 5 wird der Zustand von 51 = 1 für eine Taktzeitperiode beibehalten. Zwischenzeitlich werden über ein Gatter 104 Daten L₀ in ein Register 108 eingegeben, und ein Gatter 125 wird so betätigt, daß der Inhalt von Schieberegister 123 auf (O100) fortschreitet, aufgrund einer logischen UND-Operation zwischen dem Signal 51 des Schieberegisters 123 und dem Taktsignal. Der Zustand (0100) .macht ein Gatter 105 leitfähig. Sobald Register Ui den Wert »1« annimmt, werden Gatter 114 und 115 leitfähie. so daß die

Plus-Kompensation in F i g. 12 durchgeführt wird. Wenn dagegen Register U 1 den Wert »0« zeigt, dann werden Gatter 116 und 117 leitfähig, und in Fig. 12 wird die Minus-Kompensation durchgeführt.

Eine Subtraktionsstufe 120 und eine Addierstufe 121 nehmen diese Daten über die genannten Gatter auf, während ein Taktimpuls 151 erzeugt wird, um die Rechnung abzuschließen. Entweder die Subtraktionsstufe 120 oder die Addierstufe 12J erhalten diese Daten nicht, weil das betreffende Gatter gesperrt ist. Deshalb wird eine der folgenden Gleichungen vollendet, aber es besteht kein Problem, weil ein UND-Gatter 128 für die Aufnahme dieser Ergebnisse von der Subtraktionsstufe 120 und der Addierstufe 121 vorhanden ist.

= 0oder0-0 = 0,
wobei 0 ein Zeichen für unstabile Verhältnisse ist.

Es folgt die Rechnung Lo±M₀ (das Plus-Zeichen und das Minus-Zeichen stehen hier für Plus- bzw. Minus-Kompensation). Die Ergebnisse werden von den Stufen 120 und 121 synchron mit einem Rechen-Endsignal 152 über Gatter 143 und 137 in ein Register 108 überführt. Das Rechen-Endsignal 152 veranlaßt den Zähler 132 über eine Schrittschaltung 131, um Eins weiter zu zählen. UND-Gatter 133 und 134 sowie ein ODER-Gatter 135 führen eine Exklusiv-ODER-Schaltung zwischen dem Zähler 132 und dem Register L/2 136 durch. Wird keine Koinzidenz zwischen Zähler 132 und Register (72 erzielt, dann wird die Addition und Subtraktion des Kompensationswertes Mo wiederholt, und gleichzeitig zählt der Zähler 142 mit jedem Rechenschritt um Eins weiter. Dies wird fortgesetzt, bis der Zähler 132 den gleichen Inha.t (Koinzidenz) wie das Register L/2 von Register 136 hat.

Sobald Koinzidenz besteht, erfolgt am Ende der Rechnung ein Ausgangssignal 154 auf einer Leitung 146 und ein Signal 153 synchron mit dem Takt. Aufgrund des Signals 154 wird das Schieberegister 125 in den Zustand (0010) gebracht. Diese Rechenschritte führen zu den vom Drucksensor gefundenen Werten in der gesuchten Polygonallinien-Näherungsfunktion.

Der Zustand (0010) wird für eine halbe Taktzeitperiode gehalten, wie angezeigt durch einen anderen Synchronisierimpuls 155. Zwischenzeitlich werden die Daten P₀ über ein Gatter 106 in das Schiebereigster 138 übertragen. Die vorher als Pn bezeichneten Daten werden verschoben, in Pn- 1. Wenn das Schieberegister 123 von (0010) nach (0001) übergeht, dann werden die Inhalte der Register 108 und 112 über Gatter 110 und 113 mit einem Synchronisier-Impuls 156 in die Subtraktionsstufe 120 übertragen, um »CO-0« zu rechen. Mit einem Synchronisierimpuls 158 werden die Ergebnisse durch ein Gatter 129 in eine Teilerstufe 140 übertragen, während gleichzeitig die Inhalte der Subtraktions-Stufe 139 in die Teilersf.'fe 140 eingeführt werden. Dann wird die Rechnung

/40 =

C0--0
PO-O

durchgeführt.

Als Ersatz für M_n werden die Daten A 0 in die Speicherschaltung 101 übertragen. Die Teilerstufe 140 erzeugt das Rechnungs-Endsignal 159 an der Hinterflanke eines Synchronisier-Impulses 158, wenn die Rechnung beendet ist.

Ein Gatter 111 wird leitend und zwischenzeitlich werden die Inhalte des Registers »08 in ein Register 112 übertragen, um als Datenwert Cn— 1 in der folgendei Rechnung benutzt zu werden. Eine Verzögerungsstufe 141 verzögert das Rechnungs-Endsignal 159 zu einen Signal 160, welches den Adressenzähler 102 de Speicherschaltung 101 veranlaßt, um Eins fortzuschrei ten. Eine Verzögerungsstufe 142 verzögert das Signa i60 noch einmal in ein Signal 161, welches da Schieberegister 123 veranlaßt, in den Ausgangszustanc (1000) zurückzukehren. Nach diesen Rechenvorgängei

>o erfolgt die Berechnung der Daten C1 und A 1.

Das Ganze wird folgendermaßen zusammengefaßt Die Daten Ln werden mit 51 = 1 des Schieberegister; 123 in das Register 108 übertragen, und mit 52=1 wire die Rechnung CN=Ln-OtMn durchgeführt, wobei ο

is den Kompensations-Codes entspricht. Die Daten Pi werden mit 53=1 in das Schieberegister 138 übertra gen, und mit 54= 1 erfolgt die Berechnung von

Cn -Cn-) Pn-Pn- Γ

und geht in die Speicherschaltung 101. Der Wert von A 0 ist nicht immer richtig, weil der Betrag Cn— 1 zu Berechnung de Wertes A 0 gleich »0« wird. Solchi Daten wie der Wert A 0 sollten verschwinden, wenn dii in der Speicherschaltung 101 enthaltenen Daten nach Beendigung der Rechnung verwendet werden. So λ erden unter Durchführung der durch den Kompensations-Code geführten Kompensation die geeigneten

jo Polygonallinien-Näherungsfunktionen gewählt.

Fig. 15 zeigt ein schematisches Schaltbild für -in Linearitäts-Kompensationsschaltung, und Fig. 16 in zeitlicher Folge verschiedene Signale, wie sie in diese Schaltung auftreten.

j5 Ein Speichel· 201 speichert in der Reihenfolge von K=O bis K= N die Daten der durch die Abweichungs-Kompensationsschaltung von Fig. 13 kompensierten Polygonallinien-Näherungsfunktion, und zwar den Druckwert Pn, den auf diesen Wert Pn bezogenen gefundenen Wert Cn, und den gefundenen Wert

An =

Cn - Cn - I
Pn - Pn -T

pro Einheit des Druckwertes. Ein Register 259 enthäl den vom Drucksensor gemessenen gefundenen Wer CM. Nach Anlegen des Startsignals 5 wird ein Adressenzähler 202 auf »1« gesetzt, und ein Registe 264 empfängt die gefundenen Daten Cl an den

so Schnittpunkten über Gatter 250, 261 und 263 entsprechend der durch den Adressenzähler 202 angewiesenen Adresse.

Ein Register 266 erhält die Daten CWüber Gatter 260 und 265 von dem Register 259.

Diese Daten werden in eine Subtraktionsstufe 27 und einen Komparator 274 übertragen. Die Subtraktionsstufe 273 berechnet den Wert von »C1 — CM«, und der Komparator 274 führt zwischen Synchronisier-Impulsen 171 und 172 einen Größenvergleich durch. Is^:

CM> Cl, wird ein Signal />/mit einem Synchronisier impuls 173 abgegeben, um den Adressenzähler 202 um Eins weiter zu schalten, also auf »2«, und zwar über ein Gatter 253. Das von der Subtraktionsstufe 273 erstellte Rechenergebnis wird nicht verwendet, weil be

_b5 CM> C1 ein Gatter 262 gesperrt ist.

Sobald der Adressenzähler »2« wird, wird ein vom Speicher 201 erzeugter Datenwert C2 zum Register 264 gegeben, um den gleichen Prozeß wie bei dem

Datenwert Cl zu wiederholen. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis der Zustand CMsCk hergestellt ist, wovon CM im Register 259 enthalten und Ck der vom Speicher 201 abgegebene Wirt ist 1st CM< Ck, wird ein /</anzeigendes Signal mit einem Synchronisierimpuls 17S abgegeben, um das Gatter 262 durchzuschalten. Mit dem Synchronisierimpuls 175 werden die Rechenergebnisse der Subtraktionsstufe 273 in ein Register 264 übertragen, und damit ist die Berechnung von Ck-CM beendet

Das für /</ repräsentative Signal veranlaßt, daß Gatter 276 und 255 von (Vi, V2, V3) nach (010) übergehen. Der Zustand von V2 = l wird für eine Taktzeitperiode aufrechterhalten und zwischenzeitlich werden die Daten AK im Speicher 201 über ein Gatter

265 in ein Register 266 übertragen. Ferner erfolgt eine Übertragung der Daten Pk über ein Gatter 252 in ein Register 271. Das Signal V2=\ veranlaßt ein Register 272, eine Einheit des Druckwertes aufzustellen. Der Zustand von V2=\ wird für eine Taktzeitperiode aufrechterhalten, und danach geht das Schieberegister 254 auf (001) über.

Unter diesen Bedingungen werden mit den Synchronisierimpulsen 177 und 178 die in den Registern 264 und

266 enthaltenen Daten in die Subtraktionsstufe 273 und in den Komparator 274 übertragen, welche die Berechnung von (Ck-CM)-AK bzw. den Vergleich zwischen den genannten Werten durchführen. Die Inhalte der Register 271 und 272 werden in eine Subtraktionsstufe 275 übertragen, um den Wert Pk- zu berechnen (Einheit des Druckes).

Wenn (Ck-CM)>AK ist, dann wird ein m /</ repräsentatives Signal bei einem Synchronisierimpuls 179 erzeugt, um die Gatter 262 und 268 durchzuschalten. Das Ergebnis der Subtraktionsstufe 273, das heißt der Berechnungswert von (Ck-CM)-AK wird in das Register 264 übertragen. Das Ergebnis der Subtraktionsstufe 275, also die Druckeinheit Pk-, wird über ein Gatter 269 in ein Register 271 übertragen. Diese Vorgänge werden wiederholt, bis

(Ck-CM)-ß\ Ak < Ak

(ß 1 ist die Schleifenanzahl) hergestellt ist.

Sind die zuvor beschriebenen Schritte durchgeführt, dann wird bei Rechenende mit einem Synchronisierimpuls 181 ein für />/ repräsentatives Signal vom Komparator 274 abgegeben. Die Inhalte der Register 266 und 272 haben dann über ein Gatter 267 Gelegenheit zu einer Ziffern-Reduzierung. Die Inhalte von Register 266 entsprechen dein Dezimalwert von /4JtXiO-¹ und dem Hexadezimalwert Akx\6~'. Die Inhalte von Register 272 sind an diesem Punkt gleich.

Die Berechnungsschritte werden wie zuvor erläutert durchgeführt. Sobald vom Komparator 274 ein Signal mit der Aussage />/ erzeugt wird, werden die Inhalte der Register 266 und 272 so herabgenommen, daß jedes von ihnen den Wert Akχ B-² und (Einheit des Druckes) χ B-² enthält, worin B zehn als Dezimale und sechzehn als Hexadezimale ist Der Vergleich und die Subtraktion werden noch wiederholt

Nachdem die Ziffernreduzierung mit einer vorbestimmten Häufigkeit durchgeführt sowie der Vergleich und die Subtraktion beendet sind, wird auf einer Leitung 279 von einem Register 272 ein die Ziffernreduzierung anzeigendes Signal 183 entwickelt, und zwar auf ein vom Komparator 274 abgegebenes Signal 182 hin, welches /> / aussagt

Das Signal 183 veranlaßt über ein Gatter 257 ein Schieberegister 254, in den Zustand (000) überzugehen. Der Rechenvorgang für die Linearitäts-Kompensation ist abgeschlossen, die Ergebnisse werden in einem Register 271 festgehalten. Der Rechenvorgang, wie er in der Linearitäts-Kompensationsschaltung 9 abläuft, läßt sich durch folgenden Ausdruck angegeben:

(Ck-CM)- Σ ßJAkB~^J>0.

Darin steht j für die Anzahl der Ziffern-Reduzierungen.

Unter Benutzung des Wertes für ßj(j=O nach J) wird gemäß folgender Gleichung der Druckwert PM bestimmt:

j PM = Pk- Σι Hi (Einheit des Druckes) χ B~^k.

i0

Die Abweichungs-Kompensationsschaltung 8 und die

Linearitäts-Kompensationsschaltung 9 können gemäß dem heutigen Stand der Technik in einem integrierten Halbleiter-Chip (large scale integration semi-conductor chip) zusammengefaßt werden.

Zusammenfassung

Ein Blutdruck-Meßgerät (Sphygmomanometer) enthält eine Blutdruck-Abtasteinrichtung, eine Kompensationsschaltung zur Abgabe von für die piezoelektrische Charakteristik der Blutdruck-Abtasteinrichtung geeigneten Polygonallinien-Näherungsfunktionen in Abhängigkeit von extern zugeführten Kompensationsdaten, und eine Bestimmungsschaltung zur Festlegung von Druckwerten unter Verwendung von Polygonallinien-Näherungsfunktionen von durch die Blutdruck-Abtasteinrichtung gemessenen Druckweiten für einen vorbestimmten Zeitraum.

ilicr/u 13 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Blutdruck-Meßgerät mit einer Blutdruck-Abtasteinrichtung mit einem piezoelektrischen Element in einem Druckwandler, dessen Ausgangssignal über eine steuerbare Oszillatorschaltung in ein dem gemessenen Druckwert entsprechendes Frequenzsignal umsetzbar ist, gekennzeichnet durch eine Kompensationsschaltung (F i g. 5) zur Erzeugung von auf die piezoelektrische Kennlinie der Blutdruck-Abtasteinrichtung abgestimmten Polygonallinien-Näherungsfunktionen in Abhängigkeit von extern eingebbaren Kompensationsdaten.

2. Blutdruck-Meßgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltung (10) zur Bestimmung von Druckwerten unter Benutzung der Polygpnallinion-Näherungsfunktionen von durch die Blutdruck-Abtasieinrichtung gemessenen Werten für die Dauereines vorbestimmten Zeitraumes.

3. Blutdruck-Meßgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Prozessor (14), der über einen Verstärker (13) an ein Mikrofon angeschlossen ist und in Verbindung mit von der Bestimmungsschaltung (10) abgegebenen Signalen entscheidet, ob vom Mikrofon abgegebene Signale echte Korotkoff-Geräusche sind.

4. Verfahren zur Fehlerkompensation bei einer Blutdruck-Abtasteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kennlinie der Blutdruck-Abtasteinrichtung geeignete Näherungsfunktionen in Form von polygonalen Linienzügen als elektrische Nachbildung erzeugt und für die Dauer von vorbestimmten Zeiträumen zur Bestimmung von Druckwerten herangezogen werden.