DK149667B - Afstandsmaaler til maaling af et lags tykkelse - Google Patents

Description

149667

Opfindelsen angår en afstandsmåler til . måling af et lags tykkelse, og omfattende en sonde, en lyskilde og et lysfølsomt element indrettet til at modtage lys, der reflekteres fra omgivelserne omkring son-5 den, idet lyskilden og elementet er tilknyttet sonden, et indstilleligt referencepunkt for sonden, og hvor det lysfølsomme element frembringer et elektrisk signal, der repræsenterer styrken af reflekteret lys.

Hos afstandsmålere, der eksempelvis til måling 10 af tykkelsen af fedtlaget på en dyrekrop bruger en kombination af lyskilde og detektionscelle, optager selve detektionscellen et bestemt rum jf. GB-A-1.541.589. Når cellen bevæges gennem overgangsfladen mellem fedt og kød, forekommer der ingen pludselig ændring af signal-15 niveauet fra lavt til højt eller fra højt til lavt niveau, men snarere en mere progressiv ændring. Denne tendens til progressiv ændring forstærkes ved diffusion af lys i kødet og fedtet. Derfor kan ændringen fra højt til lavt signalniveau eller omvendt forekomme over en 20 afstand på 2-4 mm. Dette kan give vanskeligheder, når der kræves præcis måling af dybden af fedtlaget, hvilket ofte er tilfældet, specielt når tykkelsen af fedtlaget skal danne basis for betaling for dyrekroppen.

GB patent nr. 1.549.065 vedrører et apparat, 25 hvor der oplagres ét enkelt signal, der sammenlignes med et reflekteret lyssignal med henblik på at give operatøren besked om, hvornår han manuelt skal udløse afstandsmåleprocessen. Denne målemetode indebærer risiko for operatørfejl på grund af brugen af ét enkelt 30 signal og for signaltab, når den høje signalværdi og den lave signalværdi ligger tæt op ad hinanden. Ydermere er der risiko for fejludløsning af måleprocessen, når der under anvendelse af ét enkelt signal er høj reflektivitet fra kød og lav reflektivitet fra fedtlag, 35 idet signalniveauerne i så fald overlapper hinanden.

Opfindelsen giver anvisning på en afstandsmåler, som afhjælper eller reducerer nævnte ulemper til et mi- 149667 2 nimum.

Med henblik herpå er en afstandsmåler ifølge opfindelsen ejendommelig ved et første lagerorgan til oplagring af et signal, der repræsenterer den maksimale 5 styrke af det hos det lysfølsomme element modtagne, reflekterede lys, et andet lagerorgan til oplagring af et signal, der repræsenterer den minimale styrke af det hos det lysfølsomme element modtagne, reflekterede lys, udvælgelsesmidler til at udvælge et signalniveau mellem 10 det maksimale lagersignal og det minimale lagersignal, og målemidler til at måle afstanden mellem referencepunktet og et yderligere til sonden knyttet referencepunkt, når det elektriske signal fra det lysfølsomme element når op til det valgte signalniveau.

15 En således udformet afstandsmåler oplagrer infor mation om maksimal og minimal styrke af reflekteret lys og giver mulighed for ved korrekt valg af signalniveauet mellem det maksimale lagersignal og det minimale lagersignal, at foretage en præcis lokalisering eller i 20 hvert fald en god vurdering af beliggenheden af overgangsfladen mellem fedtlag og kød. Afstandsmåleren fungerer automatisk, nedsætter den risiko for fejlaktivering der findes i apparater af ovennævnte art,og af-hjælper vanskelighederne ved reflektivitetsforskellene 25 ved,at signalniveauet placeres indenfor lav- og høj-signalværdierne.

En foretrukken udførelsesform for opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor 30 fig. 1 viser et tværsnit gennem en afstandsmåler ifølge opfindelsen, fig. 2 et koblingsdiagram over en triggerkreds til styring af den i fig. 1 viste afstandsmåler, fig. 3 en graf, der viser de karakteristiske sig-35 nalniveauer i afstandsmåleren ifølge opfindelsen, brugt til måling af tykkelsen af fedtlaget på en dyrekrop, fig. 4 et blokdiagram over en indgangskreds til 3 1 <49667 dannelse af indgangskredsen til koblingen ifølge fig. 2, fig. 5 signaler ved forskellige punkter i kredsen ifølge fig. 4, og fig. 6 er perspektivisk billede af en del af en 5 kanyle, anvendt i en udførelsesform for opfindelsen.

I den foretrukne udførelsesform er afstandsmåleren udstyret med en sonde 1, der rager ud fra et hus 2, eksempelvis gennem et hul 3, hvori der er indlagt en bøsning 4. Sonden 1 er fortrinsvis monteret fast 10 i huset, eksempelvis på en bærer 5.

Sonden er udformet med en åbning 6, bag hvilken der findes (jf. fig. 6) en lyskilde 51 for monokromatisk lys, f.eks. en grøn galliumfosfat-lysdiode i en grøn, klar linse og et lysfølsomt element 52, f.eks.

15 en silicium-fotocelle, der er følsom overfor grønt lys, med mellemvæg 53 mellem dioden og cellen.

Der er tilvejebragt en referenceflade 7 på f.eks. en plade 8, som omgiver sonden 1 og er bevægelig, idet pladen eksempelvis bæres af fjedre 9 in-20 den i huset.

Der findes passende målemidler, således at afstanden mellem et til sonden knyttet referencepunkt, f.eks. positionen af det lysfølsomme element, og referencefladen 7 kan måles, hvilke midler eksempelvis 25 omfatter et gitter 10, på den ene side af hvilket der findes en lyskilde 11, medens et lysfølsomt element 12 er anbragt på den anden side af gitteret, således at når gitteret bevæger sig, kan det lysfølsomme element tælle de enkelte streger op. Den i fig. 1 viste kon-30 struktion er kun et eksempel.

Pladen 8 kan være monteret på et hult skaft 13, der afsluttes af en bagplade 14, idet fjedrene 9 er anbragt mellem bagpladen 14 og f.eks. huset 2's frontvæg 15.

35 Konstruktionen skal nu beskrives nærmere i for bindelse med måling af tykkelsen af spæklaget på en dyrekrop.

149667 4

Der henvises til fig. 3, hvor kurven 16 repræsenterer en typisk mængde reflekteret lys, som det lysfølsomme element i sonden 1 modtager. Når det lysfølsomme element i starten befinder sig i en luftzone, er sig-5 nalet lavt eller på nulværdien. Efterhånden som sonden trænger gennem spæklaget i zonen 18, vokser signalniveauet mere eller mindre regelmæssigt til højt niveau.

Ved overgangen til kødlaget 19 falder signalniveauet, eftersom refleksionen aftager, og når sonden 10 derefter trækkes tilbage gennem kødlaget 19, forbliver signalet mere eller mindre regelmæssigt på minimalt niveau, inden det igen vokser til højt niveau i en zone 18 og igen falder til nul i zonen 17.

Den mængde reflekteret lys, som det lysfølsomme 15 element modtager, fremkalder et elektronisk signal, der tilføres indgangen 20 til en bufferkreds 21 med forstærkningsfaktor lig med 1, jf. fig. 2. Der findes lagerkredse til oplagring af signaler, som repræsenterer den maksimale, henholdsvis den minimale værdi af mæng-20 den af reflekteret lys.

I henhold til den foretrukne udførelsesform for opfindelsen behandles det maksimale, ved passage af sonden gennem dyrekroppen forekommende signal på følgende måde.

25 Udgangssignalet fra bufferkredsen 21 er ført til en komparator 22, hvis udgangssignal er ført til en elektronisk omskifter 23, der kan aktiveres ON/OFF og delvis ON, idet det tager omskifteren 23 en vis tid at skifte fra OFF til ON.

30

Udgangssignalet fra komparatoren 22 er ført til styreindgangen til den elektroniske omskifter 23, hvis nyttesignal i den foreliggende udførelsesform hidrører fra den positive fødeledning.

Udgangssignalet fra omskifteren 23 bevirker op-35 ladning af en kondensator 24.

149667 5

Spændingen over kondensatoren 24 aflæses ved hjælp af endnu en bufferkreds 25, der har en forstærkningsfaktor på 1 og har en høj indgangsimpedans for at minimisere lækstrømmen fra kondensatoren 24.

5 Udgangssignalet fra bufferkredsen 25 er ført dels til et potentiometer 26, dels til den anden indgang til bufferkredsen 25.

Denne del af koblingen virker på følgende måde.

Når signalet til indgangen 20 eksempelvis er stør-10 re end udgangssignalet fra bufferkredsen 25, tilføres omskifteren 23 et signal, der i det mindste delvis aktiverer omskifteren 23, hvorved kondensatoren 24 oplades fra den positive fødeledning.

Når udgangssignalet fra den første lagerkondensa-15 tor når op til eller overskrider signalet til indgangen 20, bringer komparatoren 22 omskifteren 23 i stillingen OFF, og opladningen af kondensatoren 24 standser.

Kondensatoren 24 kan aflades til den negative fø-20 deledning gennem en omskifter 27 af samme art som omskifteren 23 og hvor et styresignal, som det skal forklares nærmere senere, tilføres indgangen 28. På denne måde oplagres der i kondensatoren 24 et signal, der repræsenterer den maksimale styrke af det lys, der 25 føres tilbage til det lysfølsomme element.

På lignende måde kan der oplagres en repræsentation af det minimale retursignal i kondensatoren 29. Hvis der i denne udførelsesform tilføres et signal til ind- 6 149867 gangen 30, oplades kondensatoren 29 fra den positive fødeledning gennem omskifteren 31.

Komparatoren 32 får sit signal fra indgangen 20 gennem bufferkredsen 21, og udgangssignalet fra kom-5 paratoren 32 styrer en omskifter 33 og en bufferkreds 34 med forstærkningsfaktor på 1, i tilsvarende opstilling.

Når komparatoren 32 konstaterer, at udgangssignalet fra den anden lagerkondensator 29 via buffer-10 kredsen 34 er større end indgangssignalet til indgangen 20, bringes omskifteren 33 i stillingen ON, og kondensatoren 29 aflades til den negative fødeledning, hvorved spændingen over kondensatoren 29 reduceres, indtil komparatoren 32 afbryder omskifteren 33, når 15 udgangsspændingen fra bufferkredsen 34 er lig med eller mindre end signalet til indgangen 20. Ved aktivering af potentiometeret 26 vælges en skiftespænding mellem maksimalspændingen og minimalspændingen over kondensatorerne 24 og 29, eksempelvis midtvejs mellem 20 maksimalspændingen og minimalspændingen eller på anden måde efter ønske og generelt i afhængighed af den ved forsøg bestemte kødkvalitet. På denne måde opnår man det resultat, at der over kondensatorerne 24 og 29 er oplagret to faste potentialer.

25 Herved opnår man også, at udgangen 35 på udgangs- komparatoren 36 stiger eller falder.

Den tæller, der f.eks. aktiveres ved, at gitteret 10 passerer forbi det lysfølsomme element 12, tæller kontinuerligt, og en resætningskreds er indskudt mellem 30 udgangen 35 og tælleren, således at tælleren nulstilles, hver gang signalet fra komparatoren 36 vokser.

Herved er der en tilstandændring, dvs. en positiv overgang, som resætter tælleren.

Resætningsimpulsen til indgangene 28 og 30 kan 35 tilvejebringes af gitteret 10 ved, at der i gitteret findes åbninger, gennem hvilke der kan føres lys til et lysfølsomt element, som afgiver den ønskede impuls.

Resætningsimpulsen til indgangen 28 tilvejebrin- 149667 7 ges fortrinsvis på et punkt, hvor sonden er trængt ind i spasklaget, således at man navnlig undgår tilfældige minimalniveauer, når sonden er i luften.

Det er ønskeligt, at minimalniveauet sættes på det 5 tidspunkt, hvor sonden trækkes tilbage, dvs. at der tilvejebringes en resætningsimpuls til indgangen 30 i det øjeblik, hvor sonden trækkes fra dyrekroppen. Dette kan opnås ved hjælp af en passende åbning i gitteret 10.

Til frembringelse af passende indgangsimpuls til 10 den i fig. 4 viste kreds er koblingen udformet på følgende måde. Der findes en oscillator 40 med to ud-af-fase-værende udgange Q og Q'. Udgangen Q driver lyskilden gennem en bufferkreds 41. Det reflekterede signal afføles af et lysfølsomt element, f.eks. en lysføl-15 som diode 42, der er direkte forbundet med det virtuelle stel i en operationsforstærker 43. I denne konfiguration er der en meget lille spændingsvariation over cellen, hvis impulsrespons ikke er begrænset af cellens egen kildeimpedans og indre kapacitans. De modtagne im-20 pulser føres gennem et båndpasfilter 44, der overfører den anden harmoniske af det modtagne signal, nedsætter interferenssignalerne og reducerer støjen fra fortrinene. Da filteret er vekselkoblet, undertrykkes enhver jævnstrømskomposantvariation, der f.eks. kan skyldes 25 skiftende lysforhold i omgivelserne. Derefter føres signalet gennem en forstærker 45 med variabel forstærkningsfaktor for at opveje variationer i følsomheden hos f.eks. lyskilden, lysdioden, cellerne og kredsløbskomponenter.

30 Spidsdetektorkredsen virker på følgende måde.

Omskifteren 46 og omskifteren 47 virker indbyrdes "ud-af-fase" med hinanden, dvs. at omskifteren 47 er lukket, når omskifteren 46 er åben, og omvendt.

Når impulsen optræder, er der et voksende signal på for-35 stærkerudgangen 48, jf. signalet C i fig. 5. Omskifteren 46 er lukket og omskifteren 47 åben. Kondensatoren Cl lades op til spændingen over forstærkeren 45's udgang gennem omskifteren 46. Impulsperioden 8 149687 justeres således, at bagflanken svarer til spidsen af signalet, hvilket kan opnås ved at ændre bredden af impulserne fra oscillatoren. Signalformen bestemmes af båndpasfilteret 44's karakteristik, og filterets cen-5 terfrekvens placeres således, at den maksimale amplitude af udgangssignalet fra filteret forekommer ved enden af impulsen fra oscillatoren. Kondensatorerne Cl og C2 og de tilhørende omskiftere 46 og 47 benyttes til oplagring af bølgesignalets spidsspænding. Konden-10 satoren Cl følger udgangsspændingen på forstærkeren i den tid, hvor lyskilden er aktiv, og spændingen overføres til kondensatoren C2, når lyskilden er slukket. Overføringen til kondensatoren C2 sker ved afbrydelse af omskifteren 46 og aktivering af omskifteren 47 15 gennem de skiftende impulser Q og Q'. Dette svarer til spidsen af det filtrerede bølgesignal, og spændingen over C2 føres derefter gennem højimpedans-bufferkred-sen 21 til den her beskrevne, selvjusterende trigger-kreds.

20 Lyskilden, f.eks. en grøn lysdiode, pulseres med en kraftig strøm i konstant takt og med lille impuls/perio-de-forhold for at forøge spidseffekten ved en given forsyningseffekt, således at lysimpulserne kan skelnes fra det omgivende lys ved vekselkobling, og at der kan an-25 vendes synkrondetektion for at undgå interferens, der på et hvilket som helst andet tidspunkt forekommer, når lyset transmitteres.

Opfindelsen anvendes på følgende måde.

X den foretrukne udførelsesform bruges afstandsmå-30 leren ved, at medens sonden 1 stikkes ind i spæklaget 18 eller 37, frembringer det lysfølsomme element et højt signal, der bevirker, at der foretages oplagring i kondensatoren 24. Hver gang indgangssignalet til indgangen 20 vokser højere oppe end signalet over konden-35 satoren 24, oplades kondensatoren på den beskrevne måde. Når sonden trækkes tilbage, opstår der som beskrevet et minimalt niveau over kondensatoren 29, idet minimumskredsen er blevet resættet i det øjeblik, hvor

Claims (8)

1Λ 9 6 6 7 sonden 1 stikkes ind i dyrekroppen. Når minimalniveauet er etableret ved tilbagetrækning af sonden, og signalniveauet over indgangen 20 vokser, begynder gitteroptællingen. Dette sker flere 5 gange under operationen, men tælleren resættes for hvert minimalniveau, således at sluttællingen kun begynder på det valgte niveau mellem maksimalniveauet og minimalniveauet. Hvis man i kødlaget 39 finder et fedtlag som angivet ved signalspidser 38 i området 19 i fig. 3, 10 oprettes maksimalniveauet igen som vist i fig. 3, men tællearrangementet registrerer kun dybden af det ydre fedtlag. Det vil således ses, at der er skabt et dybdeangivende arrangement, der i hvert fald i den foretrukne ud-15 førelsesform for opfindelsen giver mulighed for tilfredsstillende måling af tykkelsen af fedtlaget på en dyrekrop, eftersom virkningerne af størrelsen af detektions-cellen på sonden og diffusion af lyset i kødet og fedtet nemt kan kompenseres. Et korrekt valg af triggepunk-20 tet mellem maksimalspændingen og minimalspændingen giver mulighed for at lokalisere, i hvert fald tilnærmelsesvis, overgangsfladen. PATENTKRAV 1. Afstandsmåler til måling af et lags 25 tykkelse, og omfattende en sonde (1), en lyskilde (51) og et lysfølsomt element (52) indrettet til at modtage lys, der reflekteres fra omgivelserne (18,19) omkring sonden (1), idet lyskilden og elementet er tilknyttet sonden, et indstilleligt referencepunkt for sonden, 30 og hvor det lysfølsomme element (52) frembringer et elektrisk signal, der repræsenterer styrken af reflekteret lys, kendetegnet ved et første lagerorgan (24) til oplagring af et signal, der repræsenterer den maksimale styrke af det hos det lysfølsomme 35 element modtagne, reflekterede lys, et andet lagerorgan (29) til oplagring af et signal, der repræsenterer den 149667 minimale styrke af det hos det lysfølsomme element modtagne, reflekterede lys, udvælgelsesmidler (26) til at udvælge et signalniveau mellem det maksimale lagersignal og det minimale lagersignal, og målemidler (10,11,12) 5 til at måle afstanden mellem referencepunktet (7) og et yderligere til sonden (1) knyttet referencepunkt (6), når det elektriske signal fra det lysfølsomme element når op til det valgte signalniveau.

2. Måler ifølge krav 1, kendetegnet 10 ved midler til resætning af målemidlerne (10,11,12) til nulværdien, hver gang mængden af reflekteret lys, modtaget hos det lysfølsomme element, vokser.

3. Måler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at lyskilden (51) lyser fra en åbning i sonden (1), 15 og at det reflekterede lys går ind i en åbning i sonden.

4·. Måler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hvert lagerorgan udgøres af en kondensator (24,29).

5. Måler ifølge krav 4, kendetegnet 20 ved, at ladningen på den første lagerkondensator (24) forøges, hver gang indgangsspændingen er større end udgangsspændingen fra nævnte første lagerkondensator (24).

6. Måler ifølge krav 5, kendetegnet ved, at ladningen på den anden lagerkondensator (29) for- 25 mindskes, hver gang indgangsspændingen er mindre end udgangsspændingen fra nævnte anden lagerkondensator (29).

7. Måler ifølge krav 4, kendetegnet ved en elektronisk omskifter (23) til styring af opladningen af den første lagerkondensator (24), hvilken 30 omskifter (23) styres af en komparatorkreds (22) , der sammenligner udgangssignalet fra den første lagerkondensator (24) med nævnte indgangssignal, hvilken komparatorkreds (22) kobler omskifteren (23) ind, når udgangssignalet fra den første lagerkondensator (24) er mindre 35 end indgangssignalet for herved at forøge opladningen af den første lagerkondensator (24).

8. Måler ifølge krav 7, kendetegnet