DE646511C

DE646511C - Method for measuring radiation intensities with the help of a radiation-sensitive electrical organ

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Publication number: DE646511C
Application number: DEG80788D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-10-02
Filing date: 1931-10-02
Publication date: 1937-06-18

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung von Strahlungsintensitäten mit Hilfe eines strahlungsempfindlichen elektrischen Organs. Es sind Verfahren bekannt, bei denen der der Prüfvorrichtung zugeführte Strom z.B. durch Beeinflussung der dem genannten Organ zugeführten Strahlungsmenge auf einen vorgegebenen unteren Wert gebracht und die hierfür benötigte Beeinflussung als Maß für die zu prüfende Strahlungsintensität verwendet wird. Erfindungsgemäß wird dieses bekannte Verfahren dahingehend abgewandelt, daß ein von dem zu messenden Strahlengang unabhängiger, getrennter Strahlengang auf das strahlenempfindliche elektrische Organ geführt und derart beeinflußt wird, daß der der Prüfvorrichtung zugeführte Strom auf einen die ' obere Grenze des Meßbereiches bildenden Wert ergänzt und die hierfür benötigte Ergänzungsgröße als Maß für die zu prüfende Strahlungsintensität verwendet wird.The present invention relates to a method for measuring radiation intensities with the help of a radiation-sensitive electrical organ. Methods are known in which the current supplied to the test device, e.g. by influencing the aforementioned Organ supplied amount of radiation brought to a predetermined lower value and the influence required for this is used as a measure for the radiation intensity to be tested will. According to the invention, this known method is modified in that a independent of the beam path to be measured, separate beam path guided to the radiation-sensitive electrical organ and is influenced in such a way that the current supplied to the test apparatus is limited to one of the 'Added the value forming the upper limit of the measuring range and the supplementary variable required for this is used as a measure of the radiation intensity to be tested.

Hiermit sind eine Reihe von sehr wesentlichen Vorteilen verbunden. Zunächst wird das Meßinstrument geschont, das bei dem bisher üblichen, oben gekennzeichneten Verfahren während jeder Messung anfangs so lange einer Überlastung ausgesetzt ist, bis die Abschwächung der Strahlungsintensität ausreichend eingeregelt ist; bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen führt erst die Einregelung des Gerätes das Meßinstrument seiner oberen Meßgrenze entgegen. Weiterhin kann ein Meßinstrument, das keinen betriebsmäßigen Überlastungen ausgesetzt ist und das nur im Maximalwert ablesbar zu sein braucht, besonders einfach und ohne Anwendung von Maßnahmen zur Herabdrückung seiner Ansprechschwelle ausgeführt werden. Vor allem aber werden bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sämtliche optischen Fehlerquellen ausgeschaltet, die bei dem bisher übliehen Verfahren mit der Intensitätsschwächung im Meßstrahlengang naturnotwendig verbunden waren; denn bei. der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bleibt der Meßstrahlengang völlig unbeeinflußt.A number of very important advantages are associated with this. First is the measuring instrument spared, with the previously usual, above-identified procedure during each Measurement is initially exposed to an overload until the radiation intensity is attenuated is sufficiently regulated; in the method according to the invention, on the other hand, only the adjustment of the device guides the measuring instrument towards its upper measuring limit. Furthermore, a measuring instrument that is not exposed to operational overloads and that only needs to be readable in the maximum value, particularly easy and without application of measures to lower its response threshold. Above all however, when the method according to the invention is used, all optical error sources become turned off that in the previously customary procedure with the intensity weakening were naturally connected in the measuring beam path; because at. the implementation of the invention In the process, the measuring beam path remains completely unaffected.

Dadurch, daß die Ergänzung des dem Prüforgan zugeführten Energieflusses mit HiMe eines dem strahlenempfindlichen elektrischen Organ parallel geschalteten Zusatzstrahlenganges von einstellbarer Lichtstromdurchlässigkeit erfolgt, ergibt das erfindungsgemäße Verfahren auch Vereinfachungen apparativer Art und bietet die Möglichkeit, das zur Messung verwendete strahlenempfindliche Organ von dem eigentlichen Meßgerät räumlich zu trennen.The fact that the addition of the energy flow supplied to the test organ with HiMe one the radiation-sensitive electrical organ parallel connected additional beam path of adjustable luminous flux transmission takes place, the inventive method also results Simplifications of apparatus type and offers the possibility of the radiation-sensitive used for the measurement Spatially separate organ from the actual measuring device.

Im folgenden sei die Erfindung auf Grund der Abbildungen näher erläutert. Da sich gezeigt hat, daß das erfindungsgemäße Verfahren ganz besonders zur Messung von Absorptions- und Reflexionskoeffizienten geeignet ist, stellen die ersten beiden. Abbildungen hierfür besonders zugeschnittene Geräte dar. Gemäß Abb. 1 werden die Strahlen der Lichtquelle 1 durch den Kondensor 2 parallel gerichtet. Die obere Hälfte desIn the following the invention is based on Illustrations explained in more detail. Since it has been shown that the inventive method quite is particularly suitable for measuring absorption and reflection coefficients first two. The illustrations show specially tailored devices. According to Fig the rays of the light source 1 directed by the condenser 2 in parallel. The top half of the

entstandenen Strahlenbündels fällt durch den Flüssigkeitstrog 3. Der Linsensatz 4 faßt die Strahlen wieder zu einem von der Blende 5 umfaßten reellen Bild der Lichtquelle 1 zusammen-Hinter der Blende 5 ist die Selenzelle 6 angeordnet, die mit dem Drehwiderstand 7, dem Galvanometer 8 und der Batterie 9 in Reihe liegt.The resulting beam falls through the liquid trough 3. The lens set 4 summarizes the Rays back together to form a real image of the light source 1 encompassed by the diaphragm 5 the diaphragm 5, the selenium cell 6 is arranged, which with the rotary resistor 7, the galvanometer 8 and the battery 9 in series lies.

Neben dem durch den Trog 3 hindurchgehenden normalen, zur Messung dienenden Strahlengang ist erfindungsgemäß noch ein zweiter Strahlengang vorgesehen, der von der Lampe 1 über den unteren Teil der Linsensätze 2 und 4 nach der Selenzelle 6 hinüberführt und in dessen Weg die von dem Drehknopf 10 betätigte Blende 11 liegt. Dieser Hilfsstrahlengang dient dazu, die Beleuchtung der Zelle 6 immer wieder bis auf den vorgegebenen Normalwert zu ergänzen. Im Kreise der aus der Batterie 12 gespeisten Lampe 1 liegt der Einstellwiderstand 13.In addition to the normal beam path which passes through the trough 3 and is used for measurement According to the invention, a second beam path is also provided, which emanates from the lamp 1 over the lower part of the lens sets 2 and 4 to the selenium cell 6 and in its The diaphragm 11 operated by the rotary knob 10 is away. This auxiliary beam path is used to to supplement the lighting of the cell 6 again and again up to the specified normal value. The setting resistor 13 is located in the circle of the lamp 1 fed from the battery 12.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem in Abb. 1 dargestellten Apparat gestaltet sich folgendermaßen:The implementation of the method according to the invention with that shown in FIG Apparatus is designed as follows:

Zunächst wird der Trog 3, welcher die auf &5 ihre Absorption zu prüfende Flüssigkeit enthält, aus dem Strahlengang herausgenommen und durch einen entsprechenden Trog ersetzt, der entweder leer oder mit einer Vergleichsflüssigkeit gefüllt ist. Gleichzeitig wird die Blende 11 vollkommen in den Strahlengang hineingeschoben, so daß sie den Hilfslichtweg unterbricht; schließlich wird mit Hilfe des Drehwiderstandes 7 eine vormarkierte Normalstellung des Galvanometers 8 aufgesucht. Hierauf bringt man den zu messenden Absorptionstrog 3 in die gezeichnete Stellung und zieht durch Betätigung des Knopfes 10 die Blende 11 so weit aus dem ihr zugeordneten Strahlengang heraus, bis das Galvanometer 8 wieder seinen vorgegebenen Normalwert erreicht hat. Die hierfür benötigte Bewegung der Blende 11 ist dann ein unmittelbares Maß für die erfindungsgemäße Ergänzungsbeleuchtung und damit für die Absorption der in dem Trog 3 befindlichen Flüssigkeit. Hierin, d. h. in der Tatsache, daß man die Absorption unmittelbar und nicht erst ihren reziproken Wert mißt, liegt ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.First, the trough 3, which contains the liquid to be tested for its absorption, taken out of the beam path and replaced by a corresponding trough, the is either empty or filled with a reference liquid. At the same time the aperture 11 pushed completely into the beam path so that it interrupts the auxiliary light path; Finally, with the help of the rotary resistance 7, a pre-marked normal position is achieved of the galvanometer 8 visited. Then you bring the absorption trough 3 to be measured into the Drawn position and pulls the cover 11 so far out of the by pressing the button 10 their assigned beam path out until the galvanometer 8 is again its predetermined Has reached normal value. The movement of the diaphragm 11 required for this is then an immediate one Measure for the supplementary lighting according to the invention and thus for the absorption of the in the trough 3 liquid. Herein, d. H. in the fact that there is absorption measuring its reciprocal value directly and not first, there is another particular advantage of the method according to the invention.

Abb. ζ zeigt eine Anordnung entsprechender Art, die auf die Messung des Reflexionsvermögens von festen Körpern besonders zugeschnitten ist. Die Strahlen der Lichtquelle 14 werden mit Hilfe des Kondensors 15 durch die ringförmige Photozelle 16 hindurch auf den Probekörper 17 geworfen und von diesem auf die Zelle 16 diffus reflektiert. Der Photozelle 16 liegt eine zweite Photozelle 18 parallel, die von der gleichen Lichtquelle aus beleuchtet wird. Diese Beleuchtung erfolgt über den Graukeil 19, in dessen Bewegungsebene die Linse 20 ein reelles Bild der Lichtquelle 14 entwirft. In Reihe mit den beiden Photozellen 16 und 18 (vorzugsweise Vakuumzellen) ist die Glimmröhre 21 geschaltet, die mit dem parallel liegenden Konden-. -sator 22 und den genannten Zellen einen sog. Glimmgenerator bildet. Dieser Glimmgenerator arbeitet auf die abgestimmte Frequenzzunge 23, die auch durch irgendein Resonanzrelais ersetzt werden kann.Fig. Ζ shows an arrangement of the same type, which is specially tailored to the measurement of the reflectivity of solid bodies. The rays of the light source 14 are thrown with the aid of the condenser 15 through the ring-shaped photocell 16 onto the specimen 17 and are diffusely reflected by this onto the cell 16. The photocell 16 is a second photocell 18 parallel, which is illuminated by the same light source. This illumination takes place via the gray wedge 19, in whose plane of movement the lens 20 creates a real image of the light source 14. In series with the two photocells 16 and 18 (preferably vacuum cells), the glow tube 21 is connected, the one with the parallel condenser. -sator 22 and the cells mentioned forms a so-called glow generator. This glow generator works on the tuned frequency reed 23, which can also be replaced by any resonance relay.

Die Messung geht folgendermaßen vor sich: Zunächst wird der Probekörper 17 durch einen praktisch absolut weißen Eichkörper ersetzt und die Frequenz des beschriebenen Glimmgenerators bei voll eingeschobenem Graukeil 19 durch passende Einstellung des Drehkondensators 22 mit der Zunge 23 in Resonanz gebracht. Dann wird der zu prüfende Körper 17 in die gezeichnete Stellung gebracht und durch Herausziehen des Graukeiles 19, d. h. durch eine passende Ergänzungsbeleuchtung, die Resonanz wiederhergestellt. Die hierfür erforderliche Verstellung des Graukeiles 19 gibt dann ein Maß für den vom Probekörper 17 absorbierten Lichtanteil, aus dem sich seine Reflexionsfähigkeit ohne weiteres ableiten läßt. The measurement is carried out as follows: First, the specimen 17 is through a replaced practically absolutely white calibration body and the frequency of the glow generator described when the gray wedge 19 is fully inserted by setting the variable capacitor appropriately 22 brought into resonance with the tongue 23. Then the body to be tested becomes 17 brought into the position shown and by pulling out the gray wedge 19, d. H. by suitable supplementary lighting to restore the resonance. The necessary Adjustment of the gray wedge 19 then gives a measure of the amount absorbed by the specimen 17 Light component from which its reflectivity can be easily deduced.

Bei Anordnungen der zuletzt beschriebenen Art ist es natürlich ohne weiteres möglich, die aus Hüfszelle 18, Glimmröhre 21, Kondensator 22 und Frequenzzunge 23 bestehende Meßanordnung von der Photozelle 16 und den ihr zugehörigen optischen Teilen (14 bis 15) räumlich zu trennen. Hierzu ist lediglich erforderlich, daß man für die Hüfszelle 18 eine besondere Beleuchtungsquelle vorsieht bzw. diese Zelle durch einen einstellbaren Widerstand o. dgl. ersetzt.In the case of arrangements of the type just described, it is of course easily possible to use the from auxiliary cell 18, glow tube 21, capacitor 22 and frequency reed 23 existing measuring arrangement of the photocell 16 and its associated to separate optical parts (14 to 15) spatially. For this it is only necessary that a special source of illumination is used for the auxiliary cell 18 provides or replaces this cell with an adjustable resistor or the like.

Eine für die Messung der Raumhelligkeit bestimmte Anordnung zeigt Abb. 3. Unterhalb des aus mattiertem Opalglas o. dgl. bestehenden Lichtfängers 24 ist die ringförmige Sperrschichtphotozelle 25 angeordnet, durch deren Loch- too öffnung hindurch der Lichtfänger 24 über die Linse 26 eine zusätzliche Beleuchtung seitens der Glühlampe 27 erhalten kann. Als Anzeigevorrichtung im Kreise der Sperrschichtzelle 25 dient ein einfaches Kontaktgalvanometer bzw. Relais 28 von gut definierter Ansprechschwelle. Der mit der Zelle 25 in Reihe liegende Widerstand 29 sei so abgeglichen, daß das Relais 25 dann gerade anspricht und das Signallämpchen 30 zum Aufleuchten bringt, wenn der Lichtfänger 24 einer äußeren Beleuchtung von 100 Lux ausgesetzt wird.An arrangement intended for measuring room brightness is shown in Fig. 3. Below of the light interceptor 24 consisting of frosted opal glass or the like is the ring-shaped barrier layer photocell 25 arranged, through the hole too opening through the light catcher 24 via the Lens 26 can receive additional lighting on the part of the incandescent lamp 27. As a display device A simple contact galvanometer or relay 28 with a well-defined response threshold is used in the vicinity of the junction cell 25. Let the resistor 29 in series with the cell 25 be adjusted so that the relay 25 then responds and the signal lamp 30 lights up when the light catcher 24 is exposed to external lighting of 100 lux.

Die Messung erfolgt dann in folgender Weise: Nach Aufstellung des Gerätes am Meßort wird mit Hilfe des Drehwiderstandes 31 die Spannung an der Lampe 27 so lange erhöht, bis das Relais 28 anspricht und das Signallämpchen 30 aufleuchtet. Die Stellung des Lampenvoltmeters 32 ist dann ein Maß für die zur Ereichung des definierten Normalwertes der iao Zellenbeleuchtung notwendigen Zusatzbeleuchung und damit ohne weiteres auch ein MaßThe measurement is then carried out in the following way: After the device has been set up at the measuring location, the voltage is measured with the aid of the rotary resistor 31 at the lamp 27 increased until the relay 28 responds and the signal lamp 30 lights up. The position of the lamp voltmeter 32 is then a measure for the attainment the defined normal value of the iao cell lighting necessary additional lighting and thus without further ado a measure

der von außen den Lichtfänger 24 treffenden Raumhelligkeit. Um den Meßbereich beispielsweise bis zu 1000 Lux zu erhöhen, braucht man den Lichtfänger 24 lediglich entsprechend abzudecken. Hierfür können gegebenenfalls Abdeckscheihen dienen, die rostförmig gestaltet sind, um auf die Lichtverteihmg im Innern des Lichtfängers einen möglichst geringen Einfluß auszuüben.the brightness of the room hitting the light catcher 24 from the outside. To the measuring range, for example To increase up to 1000 lux, one only needs to cover the light catcher 24 accordingly. For this purpose, cover strips can be used, which are designed in the shape of a rust are in order to have as little influence as possible on the light distribution inside the light catcher exercise.

ίο Die beschriebene Form der Erzielung einer Zusatzbeleuchtung durch rückseitige Belichtung einer Mattscheibe hat natürlich nicht nur für Meßgeräte der anHand von Abb. 3 beschriebenen Art Bedeutung, sondern läßt sich bei fast allen Ausfiihrungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Erfolg anwenden. Durch das Relais 28 kann statt eines Signallämpchens auch irgendeine automatische Regelvorrichtung gesteuert werden.ίο The described form of achieving a Additional lighting through rear exposure of a ground glass is of course not only for Measuring instruments of the kind described with reference to Fig. 3, but can be used with almost all Use embodiments of the method according to the invention with success. Through the relay Instead of a signal lamp, any automatic control device can also be controlled will.

Wie man aus den obigen Beispielen ersieht, erhält man durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ganz außerordentlich vereinfachte Apparaturen. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn man die zur Verfügung stehenden lichtabhängigen Ströme nach irgendeiner der hierfür bekannten Methoden verstärkt, bevor man sie auf die Anzeigevorrichtung wirken läßt; denn gerade auf dem Gebiete der Verstärkung ist es zur Ausschaltung von Fehlerquellen und zur Erreichung höchster Empfindlichkeit notwendig, stets im gleichen Teil der Steuercharakteristik (Gittercharakteristik) und bei Steuerströmen zu arbeiten, die den Gitterströmen gegenüber groß sind.As can be seen from the above examples, one obtains through the use of the invention Process extremely simplified apparatus. This is especially true even if you look at the available light-dependent currents according to any the methods known for this purpose are amplified before they are applied to the display device lets work; because it is precisely in the area of amplification that sources of error are eliminated and necessary to achieve the highest sensitivity, always in the same part of the Control characteristic (grid characteristic) and to work with control currents that match the grid currents are large compared to.

Eine Verstärkeranordnung, die sich im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders bewährt hat, die aber infolge ihrer außerordentlich kurzen Arbeitscharakteristik erst durch die Erfindung für photometrisches Arbeiten brauchbar gemacht wird, zeigt Abb. 4. Die Elektronenröhren 33 bis 35 sind in Kaskade an das Potentiometer 36 angeschlossen. Das Gitter der Röhre 33 wird von der in üblicher Weise mit einem Widerstand 37 in Reihe liegenden Photozelle 38 gesteuert. Im Anodenkreis der Röhre 33 liegt der WiderstandAn amplifier arrangement which is used in connection with the method according to the invention has proven particularly effective, but due to its extremely short working characteristics Fig. 4 shows the electron tubes 33 to 35 are connected in cascade to the potentiometer 36. The grid of the tube 33 is of the Controlled in the usual way with a resistor 37 in series photocell 38. in the The anode circuit of the tube 33 is the resistance

39, im Anodenkreis der Röhre 34 der Widerstand39, the resistance in the anode circuit of tube 34

40, im Anodenkreis der Röhre 35 das Meßinstrument 41. Setzt man pro Rohr eine zwanzigfache Verstärkung bei gleicher Länge der Charakteristik voraus, so wird die Charakteristik des Rohres 35 bereits voll durchlaufen, wenn die Charakteristik des Rohres 33 um 1/400 ihrer Länge durchlaufen wird. Es besteht also für die Photozelle 38 ein sehr enger Meßbereich, in dem jedoch außerordentlich hohe Meßgenauigkeiten erzielt werden.40, the measuring instrument 41 in the anode circle of the tube 35. One sets a twentyfold per tube Reinforcement with the same length ahead of the characteristic, then the characteristic of the pipe 35 already fully traversed when the characteristic of the pipe 33 is around 1/400 of its length is traversed. There is therefore a very narrow measuring range for the photocell 38, in which, however, extremely high measuring accuracies can be achieved.

Wird die Photozelle 38 von der Lampe 42 beleuchtet und durch Einstellung des Wider-Standes 3y ein mittlerer Ausschlag des Meßinstrumentes 41 gesucht, so kann die Absorption des nachträglich eingeführten FlüssigkeitstrogesIf the photocell 38 is illuminated by the lamp 42 and a mean deflection of the measuring instrument 41 is sought by setting the resistance 3y, the absorption of the subsequently introduced liquid trough can be reduced

43 sehr genau bestimmt werden, wenn man durch öffnen der im Ergänzungsstrahlengang43 can be determined very precisely if you open the in the supplementary beam path

44 bis 45 liegenden Blende 46 diesen Ausschlag wiederherstellt.44 to 45 aperture 46 restores this deflection.

Statt mit Verstärkern von begrenztem, aber extrem empfindlichem Meßbereich zu arbeiten, kann man natürlich auch unmittelbar zur Verwendung von Kippschaltungen übergehen. Eine mit Glübkathodenglimmrelais arbeitende Anordnung dieser Art zeigt Abb. 5. Die Photozelle 47, welche einerseits durch die Hauptlichtquelle 48, andererseits durch die Hilfslichtquelle 49 beleuchtet wird, liegt mit dem Kondensator 50 in Reihe an der Wechselstromquelle 51. Der Verbindungspunkt 52 ist mit der Zündelektrode des Glühkathodenglimmrelais 53 verbunden, das mit der Glühlampe 54 in Reihe an der gleichen Wechselspannung liegt. Überschreitet die Beleuchtung der Photozelle 47 einen gewissen Grenzwert, so spricht das Glimmrelais 53 an, und die Glühlampe 54 leuchtet auf. Wird die Beleuchtung der Photozelle 48 durch einen in den Strahlengang 48 bis 47 gesetzten Absorptionskörper 55 geschwächt, so verlischt die Lampe 54 und kommt erst wieder zum Aufleuchten, wenn die der Photozelle 47 über den Strahlengang 49 bis 47 zugeführte Beleuchtung durch Öffnen der Blende 56 um einen der Absorption des Körpers 55 entsprechenden Betrag wieder gesteigert wird.Instead of working with amplifiers with a limited but extremely sensitive measuring range, you can of course also go straight to the use of flip-flops. One An arrangement of this type working with glow cathode relays is shown in Fig. 5. The photocell 47, which on the one hand by the main light source 48, on the other hand by the auxiliary light source 49 is illuminated, is connected to the AC power source 51 in series with the capacitor 50. The connection point 52 is connected to the ignition electrode of the hot cathode glow relay 53, which is connected to the same alternating voltage in series with the incandescent lamp 54. Exceeds If the lighting of the photocell 47 exceeds a certain limit value, the glow relay speaks 53 turns on and the bulb 54 lights up. The lighting of the photocell 48 is through an absorption body 55 placed in the beam path 48 to 47 is weakened, so goes out the lamp 54 and comes on again only when the photo cell 47 over the Illumination supplied to the beam path 49 to 47 by opening the diaphragm 56 around one of the absorption of the body 55 corresponding amount is increased again.

Claims

Patent claims:

1. Procedure for measuring radiation intensities with the help of a radiation-sensitive electrical organ in which the current supplied to the test device z. B. by influencing the amount of radiation supplied to the said organ brought a predetermined value and the influence required for this as a measure of the radiation intensity to be tested is used, characterized in that a separate beam path, independent of the beam path to be measured, onto the radiation-sensitive electrical organ is guided and influenced in such a way that the Test device supplied current to form the upper limit of the measuring range Value added and the additional size required for this as a measure for the one to be checked

. Radiation intensity is used.

2. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that that the radiation-sensitive electrical organ to achieve a simpler beam guidance in two parallel-connected Individual elements (16,18) is divided.

3. Order to carry out the procedure according to claim 1, in particular for measuring the room brightness, thereby

indicates that the z. B. made of opal glass light catcher (24) by an auxiliary light source on its rear side facing the radiation-sensitive organ (25) there is an illumination which can be adjusted in terms of its intensity learns (Fig. 3).

4. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that that a discharge tube amplifier circuit is used as a test device for the light-dependent currents with a shortened characteristic (Fig. 4 and 5).

1 sheet of drawings