DE4401147A1

DE4401147A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Charakterisierung der Eigenschaften von Stoffen

Info

Publication number: DE4401147A1
Application number: DE19944401147
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl Ing Freywald
Original assignee: Sigma Electronic Erfurt I GmbH
Current assignee: Sigma Electronic Erfurt I GmbH
Priority date: 1994-01-17
Filing date: 1994-01-17
Publication date: 1995-07-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Charakterisierung der Ei genschaften von Stoffen, insbesondere zur Fleisch qualitätsbestimmung, wobei am Ausgang eines Impuls generators Meßelektroden mit einem Meßobjekt und ein in Reihe liegender Widerstand geschaltet und dem Widerstand ein Verstärker und eine Baugruppe zur Erfassung des Maximalwertes der Impulse nachge schaltet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs gemäße Schaltungsanordnung sind vorteilhaft zur Be stimmung der Fleischqualität, zu Untersuchungen an lebenden Geweben oder zur Kontrolle dünner Schich ten geeignet.

Im Stand der Technik ist es bekannt, die Verformung von Rechteckimpulsen durch das passiv-elektrische Verhalten von Meßobjekten zur Charakterisierung dieses Verhaltens zu nutzen.

Dabei ist nachteilig, daß die Höhe der Amplitude je nach Meßobjekt sehr verschieden ist, was bei der Auswertung zu Genauigkeitsproblemen führt.

Ferner sind nach DD 2 78 701 ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Fleischqualitätsbestimmung bekannt, bei der zur Bewertung der Impulsverformung Amplitudenverhältnisse oder Amplitudendifferenzen aus dem Impulsverlauf gebildet werden. Dieses be schriebene Differenzverfahren hat jedoch den Nach teil, daß die Amplitudendifferenz von der absoluten Impulshöhe abhängig und demnach das Meßergebnis ne ben der Probengeometrie auch von der Verstärkung der Meßschaltung abhängig ist.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten technischen Lösung besteht darin, daß die Schaltung zur Impulsbewertung je nach Meßobjekt sehr ver schieden große Amplituden verarbeiten muß, was zu zwangsläufig unterschiedlichen Meßfehlern bzw. ver änderter Genauigkeit führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren und eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit denen eine Verbesserung der Amplitudenbewertung verformter Rechteckimpulse ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfah ren gelöst, bei dem die Impulsamplituden mittels eines Regelkreises dadurch normiert werden, daß ein ausgewählter Punkt des Impulsverlaufs auf einem de finierten Pegel mit einer Zeitkonstante, die genü gend groß gegenüber der Impulsperiode ist, konstant gehalten wird.

Der ausgewählte Punkt des Impulsverlaufs kann dabei sowohl, ein Maximal- oder Minimalwert als auch ein arithmetischer Mittelwert sein.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung entsteht dadurch, daß der Ausgang eines Stellgliedes, an dessen erstem Eingang das zu bewertende Meßsignal anliegt, mit einem Impulsverstärker verbunden ist, der seinerseits ausgangsseitig speziell zur Maxi mumerfassung der Impulsamplitude mit einem ersten Amplitudenbewerter verbunden ist, dessen Ausgang auf einen ersten Eingang einer Vergleicherschal tung, die ihrerseits weiterhin über einen ersten Eingang mit einer Referenzspannungsquelle verbunden ist und daß über einen dem Ausgang der Vergleicher schaltung nachgeordneten Schalter ein Regelverstär ker gespeist wird, der durch dessen Integratorfunk tion an seinem Ausgang eine Steuerspannung zur Ver fügung stellt, die über einen zweiten Eingang des Stellgliedes dasselbe derart steuert, daß am Aus gang des Impulsverstärkers ein auf eine konstante Amplitude eingestellter normierter Impuls zur Ver fügung steht und daß ferner ein zweiter Amplituden bewerter speziell zur Minimumerfassung der Impuls amplitude ebenfalls am Ausgang des Impulsverstär kers angeschlossen ist.

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen sind in den Ansprüchen 4 bis 6 angegeben.

Die mit der erfinderischen Lösung erzielten Vor teile bestehen insbesondere in der vereinfachten Auswertung normierter Signalamplituden und in der Erhöhung der Genauigkeit durch das Konstanthalten eines Impuls-Amplitudenparameters.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zuge hörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Schaltung;

Fig. 2 die Darstellung des Eingangssignales am Stellglied und

Fig. 3 die Darstellung des Ausgangssignals am Impulsverstärker.

Die in Fig. 1 dargestellte Regelschaltung besteht aus einem Stellglied 1, einem Impulsverstärker 2, den Amplitudenbewertern 3 und 4, einer Referenz spannungsquelle 5, einem Regelverstärker 6, einer Vergleicherschaltung 7 und dem Schalter 8.

In einem ersten Ausführungsbeispiel stellt das Eingangssignal einen in Fig. 2 gezeigten verform ten Rechteckimpuls mit der Anfangsamplitude a1 (Maximalwert) und der Endamplitude a2 (relativer Minimalwert) dar, der am Eingang E1 des Stellglie des 1 anliegt. Vom Ausgang A1 des Stellgliedes 1 gelangt das Signal zum Impulsverstärker 2. Am Aus gang A2 des Impulsverstärkers entsteht ein Signal gemäß Fig. 3 mit der Anfangsamplitude a1′ (normierter Maximalwert) und der Endamplitude a2′ (normierter relativer Minimalwert).

Die Aufgabe der Schaltungsanordnung darin, die normierte Differenz

zu bestimmen, wobei die Anfangsamplitude a1 im Be reich von 0,1 bis 10 V liegen kann.

Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß das Si gnal A2 vom Ausgang des Impulsverstärkers 2 dem Amplitudenbewerter 3, der als Maximumbewerter ar beitet, zugeführt wird und am Ausgang A3 des ersten Amplitudenbewerters 3 die Spannung a1′ liefert. Der Ausgang A3 ist mit dem Eingang E7 der Vergleicher schaltung 7 verbunden, und die Referenzspannungs quelle 5 speist den Eingang E7′.

Bei geschlossenem Schalter 8 gelangt das Ausgangs signal der Vergleicherschaltung 7 zum Regelverstär ker 6, der als Integrator geschaltet ist, wobei der Ausgang A6 mit dem Eingang E1′ des Stellgliedes 1 verbunden ist und auf diese Weise die Amplitude a1′ auf einen konstanten Wert von 1 V einstellt.

Weiterhin gelangt das Signal A2 vom Ausgang des Impulsverstärkers 2 an den Amplitudenbewerter 4, der als relativer Minimumbewerter arbeitet und am Ausgang A4 des zweiten Impulsverstärkers 4 den Wert a2′ liefert.

Damit läßt sich die normierte Differenz leicht er mitteln:

mit a1′=1,0 ergibt sich

In einem zweiten Ausführungsbeispiel soll der Amplitudenverlauf am Ausgang A2 des Impulsverstär kers 2 optimal an den Eingangsspannungsbereich eines Analog-Digital-Konverters angepaßt werden. Während im ersten Ausführungsbeispiel der Maximalwert auf 1V eingestellt wurde, wird hier erfindungsgemäß der Maximalwert auf 0,2V eingestellt. Auf diese Weise steht am Ausgang A2 der geforderte Signalverlauf für weitere Auswertungen zur Verfügung. Der Amplitudenbewerter 4 wird hierbei nicht benötigt.

In einem dritten Ausführungsbeispiel soll ein nor mierter zeitabhängiger Spannungsverlauf im mHz-Be reich (über Sekunden bis Minuten) am Ausgang A2 er zeugt werden, der auf die Anfangsamplitude a1 nor miert ist.

Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß der Normiervorgang zu Beginn des Signalverlaufes er folgt und durch Öffnen des Schalters 8 der als In tegrator geschaltete Regelverstärker 6 als Spei cherschaltung dient und so die Gesamtverstärkung des Stellgliedes 1 und des Impulsverstärkers 2 für die gewünschte Zeit konstant hält.

Bezugszeichenliste

1 Stellglied
E1 erster Eingang des Stellgliedes
E1′ zweiter Eingang des Stellgliedes
A1 Ausgang des Stellgliedes
2 Impulsverstärker
A2 Ausgang des Impulsverstärkers
3 erster Amplitudenbewerter
A3 Ausgang des ersten Amplitudenbewerters
4 zweiter Amplitudenbewerter
A4 Ausgang des zweiten Amplitudenbewerters
5 Referenzspannungsquelle
6 Regelverstärker
A6 Ausgang des Regelverstärkers
7 Vergleicherschaltung
E7 erster Eingang
E7′ zweiter Eingang
A7 Ausgang
8 Schalter
U Spannung
a1 Maximalwert der Amplitude
a2 relativer Minimalwert der Amplitude
a1′ normierter Maximalwert der Amplitude
a2′ normierter relativer Minimalwert der Amplitude
t Zeit

Claims

1. Verfahren zur Charakterisierung der Eigenschaf ten von Stoffen, insbesondere zur Fleischqualitäts bestimmung, wobei am Ausgang eines Impulsgenerators Meßelektroden mit einem Meßobjekt und ein in Reihe liegender Widerstand geschaltet und dem Widerstand ein Verstärker und eine Baugruppe zur Erfassung des Maximalwertes der Impulse nachgeschaltet sind, da durch gekennzeichnet, daß die Impulsamplituden mit tels eines Regelkreises dadurch normiert werden, daß ein ausgewählter Punkt des Impulsverlaufs auf einem definierten Pegel mit einer Zeitkonstante, die genügend groß gegenüber der Impulsperiode ist, konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der ausgewählter Punkt des Impulsverlaufs ein Extremwert ist.

3. Schaltungsanordnung zur Charakterisierung der Eigenschaften von Stoffen, insbesondere zur Fleischqualitätsbestimmung, wobei am Ausgang eines Impulsgenerators Meßelektroden mit einem Meßobjekt und ein in Reihe liegender Widerstand geschaltet und dem Widerstand ein Verstärker und eine Bau gruppe zur Erfassung des Maximalwertes der Impulse nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Stellgliedes (1), an dessen er stem Eingang (E1) das zu bewertende Meßsignal an liegt, mit einem Impulsverstärker (2) verbunden ist, der seinerseits ausgangsseitig speziell zur Maximumerfassung der Impulsamplitude mit einem er sten Amplitudenbewerter (3) verbunden ist, dessen Ausgang (A3) auf einen ersten Eingang (E7) einer Vergleicherschaltung (7) führt, die ihrerseits weiterhin über einen ersten Eingang (E7′) mit einer Referenzspannungsquelle (5) verbunden ist, und daß über einen dem Ausgang (A7) der Vergleicherschal tung (7) nachgeordneten Schalter (8) ein Regelver stärker (6) gespeist wird, der durch dessen Inte gratorfunktion an seinem Ausgang (A6) eine Steuer spannung zur Verfügung stellt, die über einen zwei ten Eingang (E1′) des Stellgliedes (1) dasselbe derart steuert, daß am Ausgang (A2) des Impulsver stärkers (2) ein auf eine konstante Amplitude ein gestellter normierter Impuls zur Verfügung steht, und daß ferner ein zweiter Amplitudenbewerter (4) speziell zur Minimumerfassung der Impulsamplitude ebenfalls am Ausgang (A2) des Impulsverstärkers (2) angeschlossen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Stellglied (1) aus einem elektronisch steuerbaren Spannungsteiler gebildet wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, da durch, gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (7) so dimensioniert ist, daß der konstante Pegel ein Vielfaches von 1 V beträgt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Öffnen des Schalters (8) die eingestellte Verstärkung über eine Impulsperiode von Sekunden bis zu Minuten kon stant gehalten wird.