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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen
von Parametern von Stoffen mit Hilfe von interferierenden Strahlen.
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Solche
Verfahren und Vorrichtungen sind bereits bekannt. Sie arbeiten nach
einem Prinzip wonach ein Sender/Empfänger in den betreffenden Stoff eingetaucht
wird und der Sender interferierende Lichtstrahlen an den Stoff abgibt
und diese gleichen durch den Stoff reflektierten oder durch den
Stoff übertragenen
Lichtstrahlen vom Empfänger
wieder aufgenommen werden.
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Der
Nachteil dieser Lösung
besteht darin, dass eine solche Messung oder Erfassung viel Zeit braucht,
da der Sender/Empfänger
für die
Messung zuerst in den Stoff eingetaucht werden muss und weiter eventuell
sogar eine gewisse Zeit abgewartet werden muss, bis der Sender/Empfänger im
Stoff stabilisiert ist oder bis, im Falle von fliessenden Stoffen,
die Strömung
sich im Bereiche des Sender/Empfängers stabilisiert
hat. Nach der Messung muss der Sender/Empfänger aus dem Stoff herausgezogen
und gereinigt werden, was je nach Eigenschaften des Stoffes sehr
aufwendig sein kann. Dies kann aber auch zu Ungenauigkeiten der
Messung führen,
da einerseits eine Beschädigung
des Sensors nicht auszuschliessen ist, anderseits die Daten im allgemeinen
praktisch in Analogform vorliegen und somit eine eindeutige Ja/Nein-Aussage
schwierig wird.
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Die
Erfindung, wie sie in den Ansprüchen
gekennzeichnet ist, löst
die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit
denen die genannten Nachteile vermieden werden.
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Gemäss einer
vorteilhaften Ausgestaltung wird dies dadurch erreicht, dass die
Strahlen dem Stoff von aussen zugeführt werden, die über den Stoff
empfangen und anschliessend interferiert werden, und dass das Resultat
aus diesen Interferenzen weiteren Verarbeitungen zugeführt wird,
bei denen die Resultate mit vorgegebenen Werten verglichen werden.
Vorzugsweise wird dazu eine Lichtquelle ausserhalb des Stoffes angeordnet.
Damit verbunden sind aber weitere Massnahmen, die für die Verarbeitung
der Signale getroffen werden. Eine solche Massnahme besteht beispielsweise
darin, Speichermittel für
eine grössere
Anzahl von Vergleichswerten bereitzustellen, denn, es gilt nun auch
für einen
bekannten Stoff Vergleichswerte zugriffsbereit zu haben, die den
Abstand der Lichtquelle vom Stoff sowie das Umgebungsmedium der
Lichtquelle und des Stoffes berücksichtigen.
Will man dadurch aber den Bedarf an Speicherplatz nicht ins Unendliche
steigern, so ist es angezeigt, wie in dieser Erfindung vorgeschlagen,
bei der Auswertung der Daten eine Methode zur Datenkompression vorzusehen.
Dazu findet hier die sogenannte Fast-Fourier-Analyse eine Anwendung.
Mit ihr ist es möglich,
für eine
beschränkte
Anzahl Grundstoffe Parameter oder eben Koeffizienten für deren
nach Fourier transformierte Spektren zu speichern und immer wieder
zur Bildung deren Spektren zu aktivieren. Aus den Koeffizienten verschiedener
Stoffe lassen sich dann auch Spektren von Stoffgemischen bilden
und mit gemessenen Spektren bzw. deren Einzelwerte vergleichen.
Auf diese Weise lässt
sich die Erfassung von Stoffparametern wesentlich schneller durchführen.
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Die
durch die Erfindung erreichten Vorteile sind in diesem Zusammenhange
insbesondere darin zu sehen, dass die Parameter oder Eigenschaften
eines Stoffes ohne direkten Kontakt durch Berührung einer Lichtquelle oder
eines Fühlers
mit dem Stoff erfasst werden können.
Damit können
die Eigenschaften fliessender Stoffe wie auch chemisch agressiver oder
extrem schädlicher
Stoffe erfasst werden. Da keine Berührung mit dem Stoff stattfinden
muss, spielt sich die Erfassung sehr schnell ab. Es ist somit auch
möglich,
Stoffe, die an einer chemischen Reaktion beteiligt sind, laufend
zu überwachen
und festzustellen, wann beispielsweise die Reaktion abgeschlossen
ist. Weiter kann somit die Erfassung von Parametern auch zum Steuern
oder anderweitigen Beeinflussen einer beispielsweise chemischen
Reaktion beitragen, wenn ein solcher Parameter als Steuergrösse verwendet
wird. Die Erfindung kann auch zur Unterscheidung zweier oder mehrerer
Stoffe oder Stoffgruppen untereinander angewendet werden.
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Anderseits
kann eine eindeutigere Aussage durch die Massnahmen nach den Ansprüchen 4, aber
auch 9, gewonnen werden. Die Sicherheit und Zuverlässigkeit
einer richtigen Messung wird aber auch erhöht, wenn die Merkmale des Anspruches
10 vorgesehen sind.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
dargestellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Prinzipschema einer erfindungsgemässen Vorrichtung;
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2, 3, 4, 5 und 6 je eine
Ausführung
eines Teils der Vorrichtung;
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7 ein
Teil eines in der erfindungsgemässen
Vorrichtung vorgesehenen Rechners;
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8, 9, 10, 11 und 12 je eine
schematische Darstellung von Parametern oder Messwerten die bei
der Erfindung anfallen.
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1 zeigt
ein Prinzipschema einer Vorrichtung zum berührungsfreien Erfassen oder
Ermitteln von Parametern eines Stoffes 1, von dem hier
nur die Oberfläche 2 sichtbar
ist. In einem Sensor 3 ist ein Empfänger angeordnet. Seine optische
Achse ist dabei mit 3' bezeichnet.
Der Empfänger
im Sensor 3 ist über
eine Leitung 4, die als Lichtleiter ausgebildet ist, an
eine Einheit 5 zum Auswerten von Signalen angeschlossen. Über dem
Stoff 1 ist eine Lichtquelle 6 oder eine Quelle
für Strahlen
mit einem Reflektor 7 angeordnet. Mit 8 ist ein
Strahlengang bezeichnet, wie er beispielsweise zwischen der Lichtquelle 6 und dem
Empfänger 3 auftritt.
Die Lichtquelle 6 sendet vorzugsweise Licht oder Strahlen
im Bereiche des sogenannten "Nahen
Infrarot" aus. Dieser
Bereich enthält
Wellenlängen,
die zwischen 800 nm und 2500 nm liegen. Der Strahlengang 8 durchquert
ein Umgebungsmedium 9, das dem Stoff 1 zugeordnet
ist und je nach Stoff aus Luft, Vakuum, Dämpfen des betreffenden Stoffes
oder eines speziell zugeordneten Stoffes besteht, der beispielsweise
so gewählt
sein kann, dass er die Oxydation des Stoffes verhindert. Wie ersichtlich
wird die optische Achse 3' des
Sensors von den Lichtstrahlen 8 umgeben. Die Strahlen sind
hier konvergierend gezeigt, jedoch ist die Anordnung gegen Abstandänderungen
unempfindlicher, wenn der Spiegel im Sinne einer parallelen Ausrichtung
der Strahlen ausgebildet ist.
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In
der Einheit 5 zum Auswerten der Signale mündet die
Leitung 4 in das Gehäuse 5 und
bildet zusammen mit einem nachgeschalteten Kollinatorsystem 11 den
Eingang eines Interferometers 12. Ein solches Interferometer
ist beispielsweise aus der Internationalen Anmeldung WO 90/10191
bekannt, welche ein Polarisationsinterferometer zeigt. Das Interferometer 12 hat
einen Ausgang 13 für
Lichtstrahlen, für
die nachfolgend ein Linsensystem 14 vorgesehen ist. Darauf
folgt eine Strahlenweiche 15, die zwei Wege 16 und 17 für die Lichtstrahlen
bildet. Über
einen Spiegel 18 und eine Linse 19 werden beide
Wege 16 und 17 wieder zusammengeführt und münden in
einen Detektor 20. Dieser ist über eine elektrische Leitung 21 mit
einem Verstärker 22 und einem
Analog/Digital-Wandler 23 verbunden. Eine Leitung oder
ein Bus 24 verbindet diesen mit einem Rechner 25.
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2 zeigt
einen fliessenden Stoff 26, der beispielsweise in der Richtung
eines Pfeiles 27 fliesst. In den Stoff 26 taucht
ein Empfänger 28,
der über
eine Leitung 29 mit einer Einheit 30 zum Auswerten
der Signale verbunden ist, die wie die Einheit 5 aufgebaut
ist. Eine Lichtquelle 31 und ein Reflektor 32 sind über dem
Stoff in an sich bekannter und deshalb hier nicht näher dargestellter
Weise angeordnet.
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3 zeigt
eine ähnliche
Anordnung wie 2, wobei der Detektor 33 wie
in 1 über
dem Stoff 34 angeordnet ist. Etwa in einem gleichen Abstand 112 zum
Stoff wie der Detektor 33 ist auch eine Distanzmesseinrichtung 35 (vorteilhaft
eine Basisentfernungsmessung) angeordnet. Beide sind über Leitungen 36 und 37 mit
einer Einheit 38 zum Auswerten der Signale verbunden.
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4 zeigt
eine weitere Anordnung mit einer Lichtquelle 40, einem
Reflektor 41, einem Detektor 42 und einer Einheit 43 zum
auswerten. Weiter ist eine optische Achse 44 für die Lichtquelle 40 eingezeichnet.
Man erkennt, dass der Detektor 42 vorzugsweise sehr nahe
an der optischen Achse 44 oder sogar zentral an ihr angeordnet
ist. Zudem ist er in den Boden 45 eines Gefässes 46 eingelassen,
in dem ein Stoff 47 liegt oder fliesst. So gelangt ein Lichtstrahl 48 zum
Detektor 42, indem er durch den Stoff 47 übertragen
wird.
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5 zeigt
eine Anordnung mit zwei Lichtquellen 48 und 49 mit
einer optischen Achse 44 und einem Detektor 50 mit
einer optischen Achse 50',
der dazwischen, nahe der optischen Achse 44 angeordnet
ist. Zwischen den Lichtquellen 48 und 49 und einem
Stoff 51 ist ein Verschlusssystem 52 angeordnet.
Dieses besteht beispielsweise aus Schiebern 53 und 54 und
deren Lagerungen 55 und 56. Der Schieber 53 ist
in seiner ausgefahrenen Position, der Schieber 54 in seiner
eingefahrenen Position gezeigt. Der Sinn dieses Verschlusssystems
besteht darin, den Stoff vor den Einwirkungen des Lichtes wie Wärme, Strahlung
usw. zu schützen
und den Stoff nur dann und solange diesen Wirkungen auszusetzen,
wie Zeit für
die Messung gebraucht wird. Deshalb sind jeweils beide Schieber
entweder eingefahren oder ausgefahren und nicht wie gezeigt, nur
einer ausgefahren. Wie solche Schieber und deren Lagerungen ausgebildet
sind, ist hier nicht näher
gezeigt, weil es viele verschiedene und durch den Fachmann leicht
auszuführende
Möglichkeiten
gibt.
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6 zeigt
einen Behälter 57 für einen
Stoff 58. Der Behälter 57 weist
eine Markierung 59 auf, die beispielsweise als Strichcode
ausgebildet ist. Über dem
Behälter 57 ist
ein Detektor 60 und im Bereiche der Markierung 59 ein
Lesegerät 61 angeordnet.
Beide sind über
Leitungen 62 und 63 mit einer Einheit 64 zum
Auswerten der Signale verbunden.
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7 zeigt
ein Prinzipschema eines Teiles einer solchen Einheit 30, 38, 43, 64 zum
Auswerten der Signale, bzw. insbesondere des Rechners 25. Den
Eingang bildet ein Detektor 65 mit einer Leitung 66, über die
er Signale abgibt. In die Leitung 66 sind auch hier nicht
gezeigte Verstärker
und A/D-Wandler eingesetzt, wie dies 1 für die Leitung 21 zeigt. Die
Leitung 66 ist mit einem Speicher 67 für aktuelle Werte
verbunden. Dieser ist einerseits über eine Leitung 68 mit
einem ersten Eingang 69 eines Vergleichers 70 und
andererseits über
eine Leitung 71 mit einem Taktgenerator 72, mit
einem Prüfprogrammspeicher 73 und
mit einem Sollwertspeicher 74 verbunden. Dieser ist über Leitungen 75 und 76 mit
einem Umformer 77 und einem Entfernungsmesser 78 verbunden. Über eine
Leitung 79 ist der Umformer 77 auch mit einem
Lesegerät 80 verbunden,
welches beispielsweise als Strichcodeleser ausgebildet ist. Der
Sollwertspeicher 74 ist über eine Leitung 81 mit dem
zweiten Eingang 82 des Vergleichers 70 verbunden.
Dessen Ausgang 83 ist über
eine Leitung 84 mit einem Integrator 85 verbunden,
der wiederum über eine
Leitung 86 mit einem Eingang eines Vergleichers 127 verbunden
ist. Der andere Eingang des Vergleichers 127 kann über eine
Leitung 88 mit einem Referenzwertgeber 87 verbunden
sein, er mag aber auch selbst als Schwellwertschalter, vorzugsweise
mit einstellbarem Schwellwert, ausgebildet sein. Der Ausgang 128 des
Vergleichers 127 ist mit einer Anzeige 89 verbunden.
Eingabe und Bedienungsmittel 124, die beispielsweise Schalter
und Dateneingabemittel umfassen, sind über Leitungen 125 und 126 mit
dem Prüfprogrammspeicher 73,
dem Taktgenerator 72 und dem Sollwertspeicher 74 verbunden.
Die Eingabe und Bedienungsmittel weisen vorzugsweise auch eine Schaltvorrichtung
zum Einschalten der Vorrichtung auf mit deren Betätigung das
Prüfprogramm
aus dem Prüfprogrammspeicher und
anschliessend auch das Messprogramm des Interferometers abrufbar
ist. Es ist weiter klar, dass die beiden Vergleicher 70 und 127 auch
durch einen einzigen Vergleicher 70 ersetzt werden können, der dann
mit Werten aus den verschiedenen Speichern in einer geeigneten Sequenz
beaufschlagt würde.
In diesem Falle wären
dann auch der Integrator 85 und der Schwellwertspeicher 87 an
den Eingängen 69 und 82 angeschlossen.
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8 zeigt
Spektren 90 und 91, die über einer horizontalen Achse 92 aufgezeichnet
sind, auf der Werte für
Wellenlängen
aufgetragen sind. Auf einer vertikalen Achse 93 sind beispielsweise
Werte von Amplituden oder Spannungen usw. aufgetragen.
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9 zeigt
eine Darstellung von zwei verschiedenen Parametern, Faktoren oder
Werten, die auf einen Stoff oder eine Stoffgruppe bezogen sind. Werte
des einen Parameters sind auf der horizontalen Achse 94 und
Werte des anderen Parameters sind auf der vertikalen Achse 95 aufgetragen.
Man erkennt zwei Gruppen 96 und 97 von Werten,
die je zu einem ersten und einem zweiten Stoff gehören.
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10 zeigt
eine weitere Darstellung von Werten ähnlich 9.
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11 zeigt
einen Verlauf 98 beispielsweise einer chemischen Reaktion,
die während
einer Zeit t abläuft
zu der Werte auf der horizontalen Achse 99 aufgetragen
sind. Auf der vertikalen Achse 100 sind beispielsweise
Werte aufgetragen, die sich auf die erzeugte Menge oder Qualität eines
Stoffes beziehen, der bei der Reaktion entsteht. Damit kann verfolgt werden,
wie weit die Reaktion zu einer bestimmten Zeit fortgeschritten ist
und wann sie abgeschlossen ist.
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12 zeigt
eine Darstellung von Werten 104 und 105 in einem
dreidimensionalen Raum oder in einer Darstellung als Funktion von
drei verschiedenen Parametern. Dabei ist je ein Parameter über den Achsen 101, 102 und 103 aufgetragen.
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Das
erfindungsgemässe
Verfahren läuft etwa
folgendermassen ab: Die Lichtquelle 6 in 1 sendet
Lichtstrahlen 8 aus, die vorzugsweise im sogenannten nahen
Infrarotbereich liegen. Solche Lichtstrahlen gelangen entweder direkt
oder über den
Reflektor 7 in das zwischen der Lichtquelle 6 und dem
Stoff 1 liegende Umgebungsmedium 9, das dem Stoff
zugeordnet ist und demzufolge mit diesem nicht reagiert. Von dort
gelangen die Lichtstrahlen auf die Oberfläche 2 eines Stoffes 1,
der zu identifizieren ist, oder von dem gewisse Eigenschaften oder
Parameter ermittelt werden sollen. An der Oberfläche 2 und im Bereiche
der Eindringtiefe werden die Lichtstrahlen 8 reflektiert
und durch das Umgebungsmedium 9 hindurch an den Detektor 3 zurückgeworfen,
der diese empfängt
und über
den Lichtleiter in der Leitung 4 an die Einheit 5 zum
Auswerten der Signale abgibt. Dort beginnt ein optischer Pfad, für den der
Ausgang des Lichtleiters als Strahlenquelle 10 wirkt. Die
divergierenden Strahlen werden in der Linse 11 parallel gerichtet
und treten dann in das Interferometer 12 ein. Dieses liefert
an seinem Ausgang 13 in an sich bekannter Weise Strahlen,
die, da sie im Interferometer Wege verschiedener Länge zurücklegen,
phasenverschoben sind und miteinander interferieren. Dabei ist der
Längenunterschied
der beiden Wege einstellbar und ein Signal, das diesen Längenunterschied ausdrückt wird über eine
Leitung 106 an den Analog/Digital-Wandler 23 abgegeben.
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Vom
Ausgang 13 gelangen die Lichtstrahlen über das Linsensystem 14,
die Strahlenweiche 15, den Weg 16, den Spiegel 18 und
die Linse 19 zum Detektor 20, der die empfangenen
Strahlen in an sich bekannter Weise in ein analoges elektrisches
Signal umwandelt. Über
die Leitung 21 wird das Signal dem Verstärker 22 zugeführt, dort
verstärkt
und an den Analog/Digital-Wandler 23 weitergegeben. Die
dort digitalisierten Signale werden über die Leitung 24 an den
Rechner 25 weitergegeben, um dort weiterverarbeitet zu
werden.
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Ein
Interferogramm entsteht dadurch, dass im Interferometer 12 der
eine Weg für
die einen Strahlen kontinuierlich oder schrittweise verändert wird,
was zur Folge hat, dass die Interferenzen, die aus den Strahlen,
die den Weg einer bestimmten Länge
zurücklegen
und den Strahlen, die einen Weg einer anderen Länge zurücklegen, sich ebenso kontinuierlich
oder schrittweise verändern.
Dies ergibt entsprechende Signale in der Leitung 21, die
sich ebenfalls kontinuierlich oder schrittweise verändern. Das
resultierende Spektrogramm aus einer Fourier-Analyse, insbesondere
einer Fast-Fourier-Analyse des Rechners 85 ist beispielsweise
in 8 gezeigt. Entsprechende Wegangaben treffen in
Form elektrischer Signale über
die Leitungen 24 und 106 ein. Zusammen, d.h. aus
einer Vielzahl solcher Werte ergibt sich die Kurve 91 in 8,
bei der Wellenlängen
und dazugehörende
Signale wie Spannungen oder Intensitäten aufgetragen sind. An einer
Wellenlänge 107 ergeben
sich dann die Werte 109 und 110 als IST- und SOLL-Werte,
wobei durch taktmässiges Abfragen
der einzelnen Wellenlängen
die Differenzen gewonnen und vorzeichenfrei im Integrator 85 aufsummiert
werden.
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Ein
bestimmter Stoff oder eine Stoffgruppe hat jeweils mindestens eine
charakteristische Kurve 91 oder 90, in Abhängigkeit
von gewissen Parametern wie Temperatur, Messentfernung und dergleichen
sogar eine ganze Anzahl solcher Kurven. Dabei ergibt sich ein räumlich mehrdimensionales
Achsensystem in welchem Messpunkte als sogenannte Cluster liegen.
Wenn angenommen ist, dass die Kurve 90 vorgespeicherte
Werte für
einen bestimmten Stoff angibt, so kann man eine vorliegende Kurve, wie
beispielsweise die Kurve 91 daran messen, d.h. damit vergleichen.
Dies geschieht im Rechner 25, der die Schaltung gemäss 7 enthält. diese
Schaltung erlaubt es, die Abweichungen zwischen den Kurven 90 und 91 zu
erfassen und damit eine Angabe darüber zu liefern, ob es wahrscheinlich
ist, dass beide Kurven denselben Stoff darstellen oder nicht. Die
Intensität
der Strahlung wird im Detektor 65 erfasst, der dem Detektor 20 aus 1 entspricht.
Ein entsprechendes Signal wird über
die Leitung 66 an den Speicher 67 für aktuelle
Werte abgegeben und dort kurzzeitig gespeichert. Im Sollwertspeicher 74 sind
alte Werte vorgespeichert, beispielsweise werte der Kurve 90.
Gesteuert durch ein Taktsignal aus dem Taktsignalgenerator 72,
werden entsprechende Werte 109 und 110 (8)
aus den Speichern 67 und 74 ausgelesen und an
die Eingänge 69 und 82 des
Vergleichers 70 angelegt. Dieser erzeugt ein Differenzsignal,
beispielsweise entsprechend der Strecke 108, zwischen Werten 109 und 110 in 8.
Das Differenzsignal verlässt
den Vergleicher 70 über
den Ausgang 83 und Leitung 84, gelangt in ein
Filter, wo es geglättet
wird und geht weiter über
Leitung 86 in den Vergleicher 127, wo es mit einem
Schwellwert aus dem Schwellwertspeicher 87 verglichen wird. Das
Resultat dieses Vergleiches wird in der Anzeigeeinheit 89 angezeigt.
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Im
Sollwertspeicher 74 sind als Werte vorzugsweise nicht ganze
Spektren verschiedener Stoffe gespeichert, sondern bloss eine Näherung davon, so
dass dazu weniger Speicherplatz benötigt wird. Eine solcher Näherung wird
aus den bekannten Spektren durch Datenkompression erreicht. Damit müssen nicht
mehr Werte des Spektrums an möglichst
vielen Stellen, sondern nur noch bestimmte Koeffizienten gespeichert
werden, die ein bestimmtes Spektrum charakterisieren. Zum Vergleichen
von Sollwerten und Istwerten eines Stoffes oder einer Stoffkombination,
kann dann aus den gespeicherten Koeffizienten das Spektrum wiederhergestellt
werden, oder es kann sogar direkt ein Vergleich zwischen entsprechenden
Koeffizienten stattfinden, wenn auch die IST-Werte einer Fast-Fourier-Analyse unterworfen
werden.
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In 1 ist
ein weiterer Weg 17 angegeben, den die Strahlen nach der
Strahlenweiche einschlagen können.
Dieser weg ist für
Prüfmessungen
vorgesehen, durch die ermittelt werden kann, ob das Gerät betriebsbereit
ist, oder ob Teile davon sich mit der Zeit verändern. Dazu ist in diesem Weg 17 beispielsweise
ein Prüfmedium 111 eingebaut.
Die Schaltung gemäss 7 weist
zu diesem Zweck einen Prüfprogrammspeicher 73 auf,
der ein Prüfprogramm
mit entsprechenden Werten gespeichert hat. So kann beispielsweise
beim Einschalten der Vorrichtung über die Bedienungsmittel 124,
oder zwischen zwei Messungen der Zustand der Vorrichtung überprüft werden.
Dazu werden dann im Vergleicher 70 (7) einerseits
vorgespeicherte Werte aus dem Sollwertspeicher 74 und anderseits
aktuelle Werte aus dem Speicher 67, die mit dem Prüfmedium
gemessen werden, verglichen. Diese Prüfmessung kann automatisch beim
Einschalten der Vorrichtung und auch dann immer wieder durchgeführt werden, wenn
der verschiebbare und eine Längenänderung des
Weges für
die Strahlen bewirkende Teil im Interferometer in seine Ausgangsposition
zurückkehrt. Ein
solches Prüfprogramm
kann immer wieder aktiviert werden. Beispielsweise kann jede Messung
mit einem Prüfprozess
beginnen und durch eine entsprechende Zeitverzögerung nachfolgend begonnen
werden.
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Hat
die Vorrichtung einen Entfernungsmesser, wie er in der 3 gezeigt
ist, so finden wir diesen auch in der 7 mit dem
Bezugszeichen 78. Es ist möglich, dass in Abhängigkeit
vom Abstand 112 zwischen dem Stoff 34 und dem
Detektor 33 wie er aus 3 hervorgeht,
verschiedene Messwerte oder Messwertreihen 113, 114, 115 und 116 (10)
gemessen werden. Solche Messwerte können somit auch in Abhängigkeit
des Abstandes 112 im Sollwertspeicher 74 vorgespeichert
sein. Dann liefert das Ausgangssignal des Entfernungsmessers 78 (7) über die
Leitung 76 diese Angabe an den Sollwertspeicher 74,
der diese Angabe als Adresse für
eine andere Gruppe von Speicherplätzen verwendet.
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Die
Vorrichtung kann auch ein Lesegerät 61, 80 (6, 7)
für eine
Markierung 59 aufweisen. Die Markierung 59 gibt
dann bereits vor, welche Sollwerte durch die Messung zu erreichen
sind. Damit werden die Signale aus dem Lesegerät 80 im Umformer 77 so
umgeformt, dass sie als Adressen für den Sollwertspeicher 74 verwendet
werden können.
So legt dieser dann die entsprechenden Werte am Eingang 82 an.
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Die
im Rechner 25 bzw. in der Schaltung gemäss 7, über Leitung 88 anfallenden
Werte können
auch über
die Zeit integriert werden, so dass beispielsweise ein Resultat
entsteht, das in der 8 gezeigt, den Flächen 117 bis 123 entspricht.
Diese Flächen
können
mit einem Vorzeichen versehen sein, das dem Umstand Rechnung trägt, ob das
vorgegebene oder das gemessene Signal grösser ist. Aus der Summe der
Abweichungen kann man Rückschlüsse darüber ziehen,
ob der Stoff von dem die Sollwerte stammen, mit dem Stoff von dem
die Messwerte stammen, übereinstimmt.
Auf diese Weise kann ein Stoff aufgrund dieser Messwerte identifiziert werden.
Die Differenz zwischen den Werten 110 und 109 kann
auch als vorzeichenloser Betrag im Vergleicher 70 ermittelt
werden, der anschliessend im Integrator 85 integriert wird.
So entsteht ein Wert für
die Grösse
der Flächen 117 bis 123 in 8.
Dieser Wert wird über
die Leitung 86 an einen Eingang des Vergleichers 127 angelegt.
Am anderen Eingang des Vergleichers 127 liegt ein Vergleichswert
aus dem Schwellwertspeicher für
die Grösse
solcher Flächen an.
Liegt nun der Wert am Ausgang des Vergleichers 127 unterhalb
einer vorgegebenen Toleranzgrenze, so gibt die Anzeige 89 an,
dass Übereinstimmung
der Werte herrscht, was bedeutet, dass beispielsweise ein Stoff
als solcher identifiziert ist.
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Aus
Messwerten und den entsprechenden Sollwerten, wie sie in der 8 dargestellt
sind, lassen sich in an sich bekannter Weise auch weitere Eigenschaften
oder Parameter der Stoffe ableiten, die sich im Interferogramm ausdrücken. Solche
Parameter sind beispielsweise Dichte, Viskosität, Wassergehalt, Kohlenstoffgehalt
und bei festen Stoffen auch der Zustand der Oberfläche usw.
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Beispielsweise
zeigt 9 eine Gruppe von Werten 96, die zwar
voneinander abweichen aber trotzdem beieinander liegen, dies mindestens
verglichen mit Werten einer Gruppe 97. Wenn beide Gruppen
eindeutig voneinander getrennt sind, kann man auf zwei verschiedene
Stoffe oder Stoffgruppen schliessen. Dasselbe geschieht, wenn man
drei Parameter zur Beurteilung eines Stoffes heranzieht, wie dies
aus der 12 ersichtlich ist. Hat man
beispielsweise verschiedene Messungen mit unbekannten Stoffen gemacht,
so kann man die Resultate über den
Achsen für
die jeweiligen Parameter auftragen. Erhält man solche Werte, die gruppenweise
versammelt sind, wie dies für
die Werte 104 und 105 zutrifft, so kann man annehmen,
dass bei verschiedenen Messungen Gemeinsamkeiten vorliegen. Beispielsweise,
wenn es sich um einen gleichen Stoff handelt, der in verschiedenen
Abständen 112 gemessen
wurde, oder wenn ein Stoff in verschiedenen Konzentrationen vorliegt.
Man kann auch die Messbedingungen soweit verändern, bis sich die Messwerte
so zu Gruppen versammeln, wenn das anfänglich nicht der Fall ist.
So kann man Stoffe nach deren Eigenschaften auseinanderhalten und
auch identifizieren. Dies im Prinzip unabhängig von der Art und der Anordnung
der Lichtquelle.