FI70647B - Apparat foer testning av ett prov av fibrer eller filament - Google Patents

Description

ΓΒ1 m KUULUTUSjULKAISU ΠΠ./Π B 11 UTLÄG G NIN GSSKRIFT /Uo4/ £^\ψί C Patentti myönnetty

*4ol3 45 Patent me.Idelat 24 CO 103C

(51) Kv.ik.>t.a.* G 01 N 15/00 SUOMI — FINLAND (21) Patenttihakemus -- Patentansökning 7931 09 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngsdag 08.10.79 (FI) ' * (23) Alkupäivä—Giltighetsdag 08.10.79 (41) Tullut Julkiseksi — Blivit offentlig jq 0^.80

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuul.Julkaisun pvm. -

Patent- och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 06.06 .86 (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus— Begärd prioritet 09*10.78 09*10.78, 09*10.78, 09.10.78 Australia-Austral ien (AU) PD 6290, PD 6291, PD 6292, PD 6293 (71) The State of Victoria, Treasury Place, Victoria, Australia-Australien(AU) (72) Wolfgang Nicholas Garwoli, North Balwyn, Victoria, Australia-Austral i en(AU) (7*0 Berggren Oy Ab (5*+) Laite kuitu- tai f i 1 amentt i näy tteen testaamiseksi -

Apparat för testning av ett prov av fibrer eller filament

Keksinnön kohteena on laite juurinäytteen fyysisten ominaisuuksien tutkimiseksi ja mittaamiseksi.

Keksintö selitetään seuraavassa kasvin juurijärjestelmän edellä mainittujen ominaisuuksien määrityksen yhteydessä. Huomattakoon kuitenkin, että keksintö on yhtä hyvin sovellutettavissa mihin tahansa filamenttinäytteen pituuden ja/tai läpimitan ja/tai minkä tahansa haarakkaisten kuitujen tai filamenttien näytteen päiden lukumäärän määrittämiseen eikä ole rajoitettu tähän esimerkiksi otettuun sovellutukseen.

Tieteellisessä ynnä muussa tutkimustyössä on usein välttämätöntä tai toivottavaa tietää juurten yhteispituus, kuitujen mittojen alue, kasvien juurijärjestelmän päiden lukumäärä ja juuren ikä. Tämä informaatio antaa osoituksen kasvin kasvukyvystä ynnä muista ominaisuuksista. Muilla tekniikan aloilla on myös usein tarpeellista määrittää kokonaiskuitupituus, kuidun päiden lukumäärä tai kuidun läpimittojen alue näytteessä kuten verinäytteessä.

2 70647

Ainoa kohtuullisen tarkka menetelmä juurinäytteen pituuden, läpimitan ja päiden lukumäärän määrittämiseksi on ollut suorittaa mittauksia käsin esimerkiksi mittaviivainten ja -saksien avulla. Tämä menetelmä on sekä aikaa viepä että pitkäveteinen. Ikä on arvioitu arvostelemalla juurijärjestelmän väri.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan pitkänomaisten ainesten,kuten juurijärjestelmän, parametrien mittaamiseksi laite, jossa visuaalinen laskenta, arviointi ja mittaaminen vältetään.

Esillä olevan keksinnön erään aspektin mukaan saadaan aikaan laite kuitu- tai filamenttinäytteen testaamiseksi, johon kuuluu: tutkintavyöhyke, jossa ei-valikoidusti leikatut juurinäytteet sijaitsevat tasaisesti jakautuneina ja satunnaisesti orientoituneina, tutkain, siirtolaite tutkintavyöhykkeen ja tutkaimen välisen relatiivisen liikkeen aikaansaamiseksi ja siten olennaisesti ruuvimaisen primäärisen tutkintauran muodostamiseksi tutkainvyöhykkeen ja tutkaimen välille, johon tutkaimeen kuuluu ainakin yksi säteilytyslaite, joka on sovitettu säteilyttämään osaa tutkintavyöhykkeestä, ja ainakin yksi säteilytyslaitteesta tulevalle säteilytykselle herkkä säteilyn havaitsin, siten tulosteen muodostamiseksi, joka osoittaa erillisten juuripätkien läsnäolon tai puuttumisen mainitussa osassa, ja tietokone havaitsimen tulosteen käsittelyä varten mitan saamiseksi ainakin yhdestä näytteen ominaisuudesta.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot selviävät oheisista alivaati-muksista.

Laitteeseen kuuluu tutkain. Tutkaimeen kuuluu yksi tai useampia säteilyn havaitsimia. Edullisesti kukin havaitsin antaa sähköisen tulosteen, joka osoittaa siihen kunakin hetkenä törmäävän säteilyn intensiteettiä. Keksintö selitetään näkyvän säteilyn (valon) käytön yhteydessä. Keksintöä ei kuitenkaan ole katsottava tähän rajoittuvaksi, koska muitakin havaittavissa olevia säteilyn muotoja voidaan käyttää. Kukin havaitsin on mieluimmin valoherkkä havaitsin kuten fotodiodi. On kuitenkin huomattava, että mitä tahansa muutakin sopivaa säteilylle herkkää laitetta voidaan käyttää. Silloin kun käytetään useampaa kuin yhtä havaitsin ta, fotodiodit voi olla sovitettu matriisin muotoon tai ne voivat olla yhden tai useamman diodirivin muodossa. Eräässä 3 70647 kuitujen tai filamenttien määritykseen sopivassa keksinnön so-vellutusmuodossa on 256 diodia käsittävä matriisi. Päiden lukumäärän määritykseen kuitunäytteessä sopivassa keksinnön muodossa havaitsimet on mieluimmin sovitettu matriisin muotoon joka voi joko olla mekaanisesti pyöritettävissä tai pyörittämistä voidaan elektronisesti simuloida esittämällä perättäin kysymyksiä yksityisille matriisiin kuuluville fotodiodeille.

Keksinnön mukaiseen tutkaimeen voi kuulua säteilynlähde kuten valaisulaite kuitunäytteen valaisua varten. Haluttaessa valaisu-laite voi olla sijoitettu kannatuspinnan yläpuolelle, niin että näytteen heijastama säteily törmää havaitsimiin. Mieluimmin valaisulaite kuitenkin on sijoitettu kuitunäytteen alapuolelle, niin että se valaisee erillisiä juurenpätkiä alhaalta päin. Kun kui-tunäytettä valaistaan alhaalta päin, näytteessä olevat kuidut katkaisevat säteilyn, niin että muodostuu varjoja. On mahdollista havaita tällaisen varjon läsnäolo ja siten havaita erillisen kuitupätkän läsnäolo niin kuin jäljempänä tarkemmin selitetään. Tutkaimeen voi kuulua linssijärjestelmä säteilyn konditionoi-miseksi. Linssijärjestelmään voi kuulua kollimaatiolaite, jolla valaisinlaitteesta tuleva valo saadaan olennaisesti kollimoi-duksi. Lisäksi linssijärjestelmään voi kuulua linssi ja heijastin säteilyn keskittämiseksi havaitsimeen tai jokaiseen havaitsi-meen. Heijastin voi olla esimerkiksi valonsäteen halkaisin. Erillisen kuidunpätkän voidaan katsoa sijaitsevan objektitasossa, havaitsimen tai kunkin havaitsimen sijaitessa kuvatasossa. Jos käytetty lähde lähettää yhtenäistä säteilyä, linssi kehittää Fourier-muunnoksen objektitason kenttäjakaumasta kuvatasoon, jossa havaitsin sijaitsee. Jos käytetään valkoista valonlähdettä, kuvatasoon muodostuu tehospektri objektitasosta. Säteilyn ollessa kollimoitua "polttoväli" on taittumisen ja taipumisrajän funktio. Havaitsimeen tai kuhunkin havaitsimeen keskitetty säteilyintensiteetti osoittaa erillisen, tutkittavana olevan kuidunpätkän puuttumisen tai läsnäolon. Huomattakoon, että tällä ensisijaisella laitteella kentän syvyys suurenee.

Tutkain voidaan sovittaa tutkimaan kuitunäytettä millä tahansa sopivalla tavalla, joka sopii yhteen edellä mainittujen ominaisuuksien havaitsemistarkoituksen kanssa. Esimerkiksi kuitujen kanssa tapahtuvien leikkauksien lukumäärän mittaamiseksi pitkin 4 70647 tutkintauraa voidaan käyttää fotodiodimatriisia, -riviä tai yhtä ainoata diodia. Kun leikkausten lukumäärän määrittämiseen käytetään riviä tai matriisia, ainoastaan yhdelle rivin tai matriisin diodille on esitettävä kysymys. Juuren läpimitan tai päiden lukumäärän määrittämiseksi on edullista käyttää diodiriviä tai -matriisia ja esittää kysymyksiä diodeille jäljempänä selitettävällä tavalla. Onkoonpa määritettävänä mikä ominaisuus tahansa, tutkaimen on oltava liikutettavissa näytteeseen nähden niin, että se piirtää tutkintauran.

Erään sovituksen mukaan relatiivinen liike piirtää "sahanham-paan" muotoisen tutkintauran. Tämä voidaan saada aikaan liikuttamalla säiliön kannatinta yhteen suuntaan samalla kun tutkainta liikutetaan edestakaisin säiliön kannattimen liikkeen suuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa. Eräässä ensisijaisessa sovituksessa relatiivinen liike piirtää kierukanmuotoisen primaarisen tutkintauran. Tämä voidaan saada aikaan pyörittämällä säiliön kannatinta samalla kun sitä liikutetaan sivusuuntaan valon tiehen nähden. Eräässä erityisessä muodossa primaarinen tutkintaura saadaan aikaan pyörittämällä säiliön kannatinta samalla kun tutkainta liikutetaan säteen suunnassa säiliön kannattimeen nähden.

Eräs keksinnön sovellutusmuoto, joka on tarkoitettu keksinnön soveltamiseen juuren pituuden mittaamiseen selitetään nyt oheisen piirustuksen yhteydessä, jossa: kuvio 1 on säätöpiirin kytkentäkaavio, kuvio 2 on tietokonepiirin kytkentäkaavio, kuvio 3 on tasokuvanto juurten pituuden mittauslaitteesta, kuvio 4 on ylösalaisin käännetty tasokuvanto kuvion 3 mukaisesta laitteesta, pohjapeitinlaatta poistettuna, niin että laitteen ensisijaisen sovellutusmuodon mukanen siirtomekanismi näkyy, kuvio 5 on osaksi leikattu pysty sivukuvanto kuvion 3 mukaisesta laitteesta, kuvio 6 on suurempimittakaavainen leikkauskuvanto otettuna kuvion 5 viivaa VI-VI myöten, ja kuvio 7 on suurempimittakaavainen leikkauskuvanto kuvion 4 viivaa VII-VII myöten.

Laitetta yleisesti on merkitty viitenumerolla 49 (katso kuvioita 3-7) .

5 70647 Säteilyä läpäisevä säiliö 50 silputtuja juuria varten on esitetty kannatettuna pyörivänä säiliön kannattimen 51 ympäri. Tutkainta on yleisesti merkitty numerolla 52. Tutkain käsittää ensimmäisen ja toisen, matkan päässä toisistaan olevat varret 53, 54, joiden välissä säiliö 54 sijaitsee. Niin kuin parhaiten näkyy kuviosta 3, tutkain 52 on sovitettu liikkumaan täysin viivoin esitetyn lepoasemansa ja katkoviivoin esitetyn pääte- eli tutkinta-asemansa välillä. Tutkaimeen 52 kuuluu lamppu 9, joka on asennettu varteen 53 ja heijastuspinta eli peili 56, joka on asennettu varteen 54 niin, että lampun lähettämä valo kulkee säiliön läpi ja heijastuu peilistä havaitsinta 57 kohti. Huomattakoon, että lamppu voi vaihtoehtoisesti olla sijoitettu varteen 54 ja peili 56 ja havaitsin 57 varteen 53. Lampuksi 9 sopii kvartsi-halogeenilamppu. Kokoojavalaisulinssi on esitetty kohdassa 58 ja objektiivilinssi kohdassa 59. Tällä tavoin säiliön 50 läpi kulkeva valo käsittää olennaisesti yhdensuuntaisia säteitä. Linssillä 59 valo voidaan koota polttopisteeseen havait-simen 57 kohdalle. Havaitsin 57 voi olla sijoitettu mihin tahansa sopivaan paikkaan, niin että säiliön 50 läpi kulkeva valo voi törmätä siihen. Hälyn vaikutusten pienentämiseksi havaitsin sijoitettakoon mieluimmin lähelle kuvion 1 mukaista virtapiiriä. Peilin 56 heijastamaa valoa varten voi olla varustettu putkenmuo-toinen ohjain 60. Peili 56 ja linssit 58 ja 59 yhdessä lampun 9 kanssa muodostavat keksinnön ensisijaisen sovellutusmuodon va-laisulaitteen.

Siirtomekanismi 70 selitetään kuvioiden 4 ja 7 yhteydessä. Moottori 71, joka joko on tai ei ole varustettu sopivalla hidastus-vaihteella, käyttää johtoruuvia 72 kytkimen 73 välityksellä. Joh-toruuvi 72 on päistään sopivasti laakeroitu. Johtoruuvin 72 siihen päähän, joka on poispäin moottorista 71, johtoruuviin on kiinnitetty hihnapyörä 74. Toinen hihnapyörä 75 on kiinnitetty säiliön kannattimeen 51. Hihna 76 yhdistää hihnapyörät 74 ja 75 toiminnallisesti niin, että johtoruuvi 72 panee pyörimään säiliön kannattimen, joka puolestaan pyörittää kannattamaansa säiliötä 50. Tutkaimen varret päättyvät pystyvarteen 77 (kuvio 5), joka on kannatettuna vaunulla 78. Tämä vaunu on sovitettu kulkemaan pitkin yhdensuuntaisia ohjaimia 79, 80, jotka kumpikin on kiinnitetty päistään kiristyskappaleilla 81, 82 ja 83, 84. Kannattimen 86 kannattamaa puolimutteria 85 painaa johtoruuvin 72 kanssa lomistukseen jousi 87. Puolimutteri 85 voidaan irrottaa lomistuk- 6 70647 sestaan johtoruuvin kanssa irrotusmekanismin avulla. Tämä irrotusmekanismi (kuviot 6 ja 7) käsittää kaapelin 88, joka toisesta päästään on kiinnitetty kannattimeen 86, polvivivun 89, johon kaapelin 88 vastakkainen pää on kiinnitetty, kannattimen 90 ja työntönapin 91. Kaapelia 88 varten voi olla varustettu ohjaimet 92, 93. Kun nappia 91 työnnetään, kulmavipu 89 kääntyy tapin 94 ympäri siirtäen kaapelia kuviossa 6 näkyvän nuolen suuntaan. Tämä liike panee kannattimen 86 siirtymään jousen 87 vaikutusta vastaan ja irrottaa puolimutterin 85 johtoruuvista 72. Kun puolimutteri on lomistuneena johtoruuvin kanssa ja moottori toimii, tutkain tulee ajetuksi kuvion 3 täysiviivaisesta asemastaan saman kuvion katkoviivaiseen asemaansa.

Kuviosta 3 näkyy ohjainkannatin 65, johon voi kuulua sellaiset ohjaimet kuin virta päälle ja virta pois 103, käynnistys 104, pysäytys 105 ja käsikäyttöinen laskimen nollaus, haluttaessa merkkilampuilla varustettuina. Kuvioissa 4 näkyy rajakatkaisi-met 97, 98, jotka ohjaavat tehonsyöttöä moottoriin ja siten tut-kainlaitteen ja säiliönkannattimen liikettä sekä nollaavat laskimen silloin kun tutkainlaite palautetaan tutkinnan alkuasemaan. Näiden kytkinten toiminta saa lisäksi aikaan kestosignaalin laskimelle 28, joka muodostaa osa kuvion 2 mukaisesta piiristä. Normaalisti suljettuina olevat koskettimet 16 ja normaalisti avoinna olevat koskettimet 19 liittyvät näihin rajakatkaisimiin.

Kuvion 5 mukaisessa laitteessa on tasoonasetus-ruuvikannatti-met, joista vain kaksi 99 ja 100 näkyy. Alusta 101 muodostaa kannattimen ja kannen laitetta varten.

Kuviosta 1 näkyy navat 2, 3, jotka voidaan kytkeä vaihtovirta-tehonlähteeseen. Kytkin 4 voi olla olemassa tehonlähteen erottamista varten muusta osasta, sulakkeiden 5, 6 välityksellä. Sopiva tehonlähde 7, tasavirtajännitteitä V, V ja V varten on käytettävissä. Käyttömoottori 8, joka käyttää sekä säiliön kannatinta että tutkavarsia, ohjauskytkinlaitteineen, on esitetty kohdassa 8. Jotta valaistuslaite kestäisi kauemmin, lamppu 9 saa tehoa vain moottorin 8 käydessä. Lamppua 9 varten on varustettu esilämmityspiiri kytkemällä lamppu 9 olennaisesti Vcc:n ja vertailupotentiaalin väliin. Piirin kohdassa 10 esitetty osa antaa laskimen nollaussykkeen. Kommutaatiodiodit 11, 12 voi 7 70647 olla olemassa asianomaisissa solenoideissa 13, 14 esiintyvän vasta-elektromotoorisen voiman aiheuttamien probleemojen minimoimiseksi. Solenoidi 14 yhdessä lukitus-käynnistyskytkimen 15, normaalisti suljettuna olevan rajakatkaisimen 16 ja normaalisti avoinna olevan rajakatkaisimen 17 kanssa varmistaa sen, että kun varret on ajettu tutkintamatkansa päähän, toimintaa ei voida uudelleen käynnistää ennenkuin tutkainvarret on palautettu tut-kauksen aloitusasemaan. Samanlaiset kytkennät kuviossa on esitetty yleensä alaviittakirjaimilla varustettuina. Lisää esite-tynlaisia ohjauskytkimiä voi tarvittaessa olla olemassa.

Kuvio 2 esittää piiriä, joka on sopiva kuitujen kanssa tapahtuvien leikkausten tallentamiseksi havaitsindiodin kulkiessa ensisijaista tutkintakulkutietään. Havaitsin 20 on kiinnitetty niin, että säiliön läpi kulkeva valo törmää siihen. Aina kun kuitu leikkaa valaisimesta eli lampusta 9 tulevan säteen, puskurin 21 tulostepäätteeseen tallentuu tuloste. Tämä puskuri on olemassa piiristön muun osan estämiseksi kuormittamasta havait-sinta 20.

Vahvistin 22, joka on varustettu herkkyyden asettelulaitteella 23 vahvistimen takaisinsyöttötiellä, on olemassa vahvistimen 22 vahvistuksen säätämiseksi. Komparaattori 24 on olemassa tulos-tussykkeen antamista varten aina kun siihen tuleva syöte ylittää tietyn kynnysarvon.

Fototransistorit 25, 26 voivat toimia tutkauksen pääteanturei-na, niin että kun tutkain on jommassa kummassa kulkutiensä ääri-asemassa, transistori 27 johtaa ja siten estää enempien syötteiden toimittamisen laskentapiiriin 28. Kytkin 19 on normaalisti avoinna oleva kytkin ja toimii laskimen passivoimiseksi. Kun tutkain ei ole näissä ääriasemissaan, tulostesykkeitä komparaattorista 24 lähtee transistorin 29 kantaelektrodiin, joka transistori yhdessä siihen liittyvien hilaesijännitekomponenttien kanssa muodostaa rajapinnan jännitteen Vcc (esim. 12V) ja laskin-piiriin 28 syötetyn jännitteen VD (esim. 5 V) välille. Solenoidi 14 kytkee uudelleenasetusjännitteen napaan 30.

Komparaattorin 24 tuloste, silloin kun passivoimispiiri ei sitä passivoi, kohdistuu laskinpiiriin 28 piirin rajapintaosan β 70647 kautta. Laskinpiiri on varustettu ensimmäisellä sarjalla las-kinelementtejä 31, jotka voivat olla kymmeniäskimia, ja alue-kytkimellä 32. Riippuen kytkimen 32 asennosta asianomaisen las-kinelementin tuloste syötetään toiseen sarjaan samanlaisia las-kinelimiä 33. Tällä tavoin voidaan saada leikkausten kokonaislu-kema alueilla 0-9,99, 9,99 - 99,9 tai 99,9 - 999. Huomatakoon, että laskuelementtien tuloste voi olla sopivassa koodissa kuten binaarikoodatussa desimaalissa. Elementtien 33 koodatut tulosteet syötetään piirustuksen mukaan näyttöyksikköihin 34, joihin voi sisältyä tulkitsin/käyttölaitteet ja seitsensegmenttiset näyttö-yksiköt tai sen tapaiset.

Laskinpiirin nollaus navalla 35 voidaan saada nollauspiiristä, joko kuvion 2 mukaisesti navalta 36 tai siitä, mistä se on kuviossa 1 esitetty saatavan.

Esitetyn laitteen toiminta on seuraava:

Tutkaimen ollessa siinä asemassa, joka kuviossa 3 on esitetty täysin viivoin, kuvion 2 laskin 28 nollataan painamalla asianmukaista, kannattimella 95 olevaa nappia tai mieluimmin automaattisesti kuten edellä on selitetty. Lampun 9 esilämmittää esi-lämmityspiiri kun laite on toimintakunnossa ja saa virtaa. Säiliö 50 täytetään veteen suspendoidulla kuitunäytteellä. Kannattimella 95 oleva nappi painetaan alas, siten aloittaen virran syöttö moottoriin 71 ja lamppuun 9. Puolimutterin 85 ollessa lomistuksessa johtoruuvin 72 kanssa vaunu alkaa kulkea kuviossa 3 katkoviivoilla esitettyä asemaansa kohti. Nokka 102 vaikuttaa rajakatkaisimeen 97 käynnistäen laskimen 28 kun tutkain on kulkenut säiliön 50 huulen yli. Havaitsin 57 pystyy tällöin havaitsemaan erillisten kuitupätkien leikkaavan linssien 58 ja 59 välisen valonsäteen, kehittäen määritettävää ominaisuutta osoittavia tulosteita. Nämä tulosteet tallentaa kuvion 2 mukainen piiri ja kirjaa laskin 28.

Tutkinnan pääteasemassa nokka 102 vaikuttaa rajakatkaisimeen 98 passivoiden laskimen, siten estäen laskinta kirjaamasta enempää havaitsinien 57 ja kuvion 1 virtapiirin tulosteita. Tämä tapahtuu kosketinten 16, 17 johdosta, jotka katkaisevat virran moottorilta. Vaunu voidaan palauttaa alkuasemaan irrottamalla 9 70647 puolimitteri painamalla nappia 91, ja siirtämällä se käsin sen lähtöasemaan. Kun virta moottorilta katkaistaan, lamppu palaa esilämmitystilaansa. Tutkinnan jälkeen laskin, piirustuksessa esitetyn sovellutusmuodon mukaan, osoittaa niiden kertojen kokonaislukumäärää, joina valonsäde on leikannut kuidunpätkää. Tilastollisesti näiden leikkauksien lukumäärä on suoraan verrannollinen näytteen sisältämän juuren kokonaispituuteen. Näin ollen laite voidaan kalibroida niin, että se suoraan osoittaa juuren pituuden testattavana olevassa näytteessä. Pilkotun juuren suspendoimista nestemäiseen väliaineeseen suositellaan ei ainoastaan juuren hajottamiseksi tasaisesti tilastollisen tarkkuuden parantamista varten, vaan myös näytteen kuivumisen estämiseksi.

Juuren ikä voidaan selvittää sen värin perusteella. Juurinäyt-teen väri voidaan määrittää valitsemalla asianmukaiset valonlähteet ja havaitsimet alalla tunnettuun tapaan. Tämän perusteella laite voidaan kalibroida osoittamaan suoraan juurinäytteen ikää.

Kun tutkain käsittää rivin tai matriisin fotodiodeja, tämä rivin tai matriisin primaarinen tutkintaura on koko tämän rivin tai matriisin ura. Pidetään kuitenkin parempana, että rivi tai matriisi itsessään muodostaa sekundaarisen tutkintauran ensimmäisen sisään. Tätä tarkoitusta varten, kun havaitsimet ovat diodirivin muodossa, rivi voidaan saattaa pyörimään valitun diodin ympäri, niin kuin aikaisemmin on ollut puhetta. Fotodiodit antavat tulosteen, joka osoittaa kuidun läsnäoloa, ja niiden diodien lukumäärää, jotka antavat tulosteen missä tahansa nimenomaisessa primaarisen tutkintauran pisteessä, vaihtelee minimistä maksimiin rivistön pyöriessä sekundaarista tutkintauraan-sa myöten. Tulosteiden eli kontrastien minimilukumäärä osoittaa rivin olevan poikittain johonkin erilliseen kuidunpätkään nähden, kun taas maksimi osoittaa sen olevan pituusojennuksessa erillisen kuidunpätkän kanssa.

Jos primaarista tutkintauraa analysoidaan, niin selvää on, että kun kuitu kohdataan, havaitsimet lähettävät signaaleja. De-tektoreiden tulosteet sekundaarisella tutkintauralla analysoidaan sitten ympäri 360° kulmaa. Tulosteiden minimilukumäärä edustaa kuidun poikittaisulottuvuutta, so. osoittaa kuidun läpimittaa.

10 70647 Tätä läpimitan määritys-aspektia varten keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluu lisäksi tietokone havaitsintulosteiden käsittelyä varten ja kysymysten esittämistä varten perättäisesti eri havaitsimille. Tähän tietokoneeseen kuuluu muisti havaitsin-tulosteiden säilyttämistä varten. Tulosteiden perusteella voidaan määrittää ilmaus juuren läpimitasta tutkintauran kyseisessä pisteessä ja tallentaa se.

Näytteessä olevien kuitujen läpimitan määrittämiseksi keksinnön mukaisen laitteen toiminta on seuraava: tutkaimella suoritetun tutkinnan aikana voidaan tutkia useita alueita tutkinta-uran varrelta. Esimerkiksi olennaisesti ympyränmuotoisen alueen tutkimiseksi diodimatriisia käyttäen, yksityisille diodeille voidaan perättäin esittää kysymyksiä. Näiden diodien tulosteet osoittavat juuren läsnäolon tai puuttumisen tutkitulla alueella. Itse asiassa tämä kyselyjen esittäminen vastaa suoraviivaisen fotodiodirivin saattamista pyörimään säiliön kannattimeen nähden tutkaimen kulkiessa primaarista tutkintauraa myö ten. Eräässä ensisijaisessa sovellutusmuodossa käytetään pyörivää, suoraviivaista diodiriviä. Kun se diodi, jonka ympäri rivi pyörii, osoittaa juuren läsnäoloa rivin muille diodeille esitetään kysymys rivin pyöriessä. Tietokone havaitsee milloin maksimilukumäärä diodeja antaa juuren läsnäoloa osoittavan tulosteen. Tämä osoittaa sitä, että suoraviivainen diodirivi on yhdensuuntainen juuren kanssa. Tietokone jatkaa kysymysten esittämistä sen jälkeen kun maksimi on havaittu, kunnes havaitaan minimi. Koska rivin diodit on järjestetty suoralle viivalle, dio-ditulosteiden lukumäärä tämän minimin kohdalla ilmaisee juuren läpimitan, koska minimi esiintyy silloin kun suora rivi on poikittain juureen nähden.

Tällä tavoin voidaan tallentaa juuren läpimittoja tutkaimen kulkiessa primaarista tutkintauraansa myöten säiliön poikki. Tietokone säilyttää nämä läpimittalukemat.

Keksinnön tämän aspektin eräässä toisessa sovellutusmuodossa tutkaimen havaitsin voi käsittää kaksi diodiriviä, jotka on sovitettu kohtisuoraan toisiinsa nähden. Nämä rivit voivat pysyä paikoillaan tutkaimen liikkuessa säiliön kannattimeen nähden. Näiden kahden suoran rivin diodeille esitetään kysymyksiä kun 11 70647 näiden kahden rivin leikkaus- eli kohtauspisteessä oleva diodi osoittaa juuren läsnäolon ja kysymyksiä jatketaan kunnes on saatu kaksi juuren poikittaismittaa X ja Y.

Tietokone määrittää juuren läpimitan dioditulosteiden edustamista mitoista X ja Y seuraavasti:

XY

Läpimitta D = - \l X2 + Y2

Tietokone säilyttää näin tallennetut lukuisat läpimitat mieluimmin histogrammin muodossa.

Juuren päiden lukumäärän määrittämiseksi keksinnön mukaisen laitteen toiminta on seuraava: diodirivi saatetaan pyörimään riviin kuuluvan valitun diodin ympäri. Pyörimisnopeus on paljon suurempi kuin säiliön kannattimen ja tutkaimen välinen relatiivinen liike, niin että olennaisesti ympyränmuotoisia alueita pitkin tutkintauraa saadaan tutkituksi. Valitusta diodista matkan päässä olevalle rivin diodille esitetään kysymys rivin pyöriessä, niin että sen tuloste katsastetaan olennaisesti ympyränmuotoisen tutkinnan aikana. Tästä matkan päässä olevasta diodista saatujen tulosteiden lukumäärä voidaan tallentaa ja analysoida. Samanlainen tulos voidaan saada liikkumattomalla ryhmällä fotodiodeja, joille esitetään kysymyksiä itse asiassa samanlaisen tuloksen saavuttamiseksi kuin suoraa fotodiodiriviä pyörittämällä saadaan.

Joka tapauksessa, käytetäänpä kumpaa järjestelmää tahansa, seu-raava pitää paikkansa: jos sekundaarisen tutkintauran aikana esiintyy kaksi tulostetta, niin on kohdattu yksi ainoa säie. Jos tulosteita on kolme, niin on kohdattu kaksihaarainen liittymä. Jos tulosteita on neljä, niin on kohdattu kahden säikeen risteytymä. Jos tulosteita on vielä useampia, niin parilliset .luvut jaetaan kahdella ja jos osamäärä on pariton luku, tallennetaan kaksihaarainen yhtymä. Parittomat tulostelukemat tallennetaan kaksihaaraisina yhtyminä. Tällä tavoin, tätä algoritmia käyttäen, voidaan tunnistaa tutkaimen primaarisella tutkintauralla havaittujen juurihaarautumien lukumäärä.

12 70647

Keksinnön päidenmääritysaspektissa laitteeseen kuuluu myös tietokone, joka vastaanottaa fotodiodien tulosteita osoittavat tiedot ja suorittaa laskennan käyttäen edellä mainittua algoritmia sen määrittämiseksi merkitseekö matkan päässä olevan diodin tulosteiden lukumäärä sekundaarisella tutkintauralla haarautumaa vai ristetystä. Tietokone tässä aspektissa voi antaa tulosteen joka kerta kun haarautuma tunnistetaan. Vaihtoehtoisesti tietokone voi laskea yhteen havaittujen haarautumien lukumäärän ja antaa summaa osoittavan tulosteen. Tietokoneeseen tässä aspektissa sisältyy tietojen säilytys- ja tarkistuslaite. Edullisesti tietokone voi olla keskisen tietokoneen muotoa. Mieluimmin käytetään erityiskonetta.

Keksinnön mukaisen laitteen käyttöä varten juurinäyte voidaan valmistaa jakamalla juuret, pilkkomalla ne ja panemalla ne sattumanvaraisena vesisuspensiona säiliöön. Mieluimmin näyte sus-pendoidaan vetiseen liuokseen, koska näin säilytetään näytteen yhdentyneisuus ja voidaan niin ollen saada tarkempia tuloksia.

Pätkien havaintiaspektissa, jos käytetään liikkumatonta, suoraa diodiriviä, joka on poikittain tutkintauraan nähden, rivin diodeille voidaan esittää kysymyksiä tutkintauran aikana niin, että sarja olennaisesti neliön tai suorakulmion muotoisia alueita tulee tutkituksi. Tutkittu alue voidaan rajoittaa esittämällä tutkinnan alkaessa kysymys kaikille rivin diodeille ja alueen lopussa samalla tavoin esittämällä kysymys kaikille diodeille, kun taas näiden ääriasemien välillä kysymyksiä esitetään ainoastaan kahdelle rivin diodille, nimittäin rivin kummassakin päässä oleville. Tällä tavoin tutkinta-alueen tällä kohdalla ollessa sen sivuja leikkaavien värillisten kuitupätkien lukumäärä on yhtä suuri kuin kontrastien eli tulosteiden lukumäärä, niin kuin edellä on mainittu.

Samanlainen tulos voidaan saavuttaa diodimatriisilla. Tässä tapauksessa itse matriisi määrittelee hetkellisen tutkinta-alueen, joka voi olla mitä haluttua muotoa tahansa riippuen siitä mille diodeille kysymykset esitetään.

Havaitsinten tutkinta-alueen pinta-alaa diodimatriisin tai liikkumattoman suoran diodirivin tapauksessa voidaan säätää esittä- 13 70647 mällä kysymykset vain rajoitetulle lukumäärälle diodeja. Pyörivän, suoran diodirivin tapauksessa tutkittavaa aluetta voidaan säätää esittämällä kysymys diodille, joka on tietyn matkan päässä valitusta diodista. Jos näyte havaitsimen tutkimalla alueella sisältää pieniläpimittaisia tai suuriläpimittaisia juuria, tutkinta-alueen pinta-alaa tällä kohdalla voidaan sen mukaisesti asetella.

Virheitä saattaa esiintyä sikäli, että kuitunäytteen suuntaus ja avaruusjärjestys voi olla sellainen, että haarautuma tunnistetaan silloin kun itse asiassa sitä ei olekaan sekundaarisella tutkintauralla. Esimerkiksi kun sattumanvarainen suuntautuminen on sellainen, että kahta erillistä kuidunpätkää, jotka ovat keskenään yhdensuuntaiset, molempia leikkaa kolmas kuidunpätkä, pyörivässä suorassa rivissä matkan päässä oleva diodi antaa tulosteita, jotka analysoituina ilmaisevat haarautuman läsnäolon. Tällaiset virheet voidaan käsitellä tilastollisesti. Lisäksi virheiden esiintyminen minimoidaan rajoittamalla sekundaarisen tutkintauran aikana tutkittu pinta-ala yhteismitalliseksi näitten läpimitan kanssa ko. kohdalla.

Tietokone säilyttää ja laskee yhteen informaation, joka osoittaa havaittujen haarautumien lukumäärän, antaen lukeman haarautumien kokonaislukumäärästä näytteessä niin kuin edellä on mainittu. Lisäksi tietokone esittää kysymyksiä havaitsimen diodeille ja rajoittaa niiden diodien lukumäärän, joille se kohdistaa kysymyksiä riippuen näytteen läpimitasta tutkinta-alueen ko. osassa, siten rajoittaen havaitsimen tutkiman alueen.

Keksinnön pituudenmääritysaspektia varten tietokoneeseen sisältyy signaalien muodostuslaite, joka antaa tulosteen, joka osoittaa erillisen kuitupätkän läsnäoloa jossakin kohdassa tutkaimen tutkinnan aikana. Mieluimmin tämä sykkeenmuodostuslaite on komparaattori, joka antaa syketulosteen silloin kun havaitsimen tuloste ylittää jonkin kynnysarvon. Lisäksi tietokone voi sisältää herkkyydenasettelulaitteen sen kynnyksen vaihtelemiseksi, jonka kohdalla havaitsimeen törmäävä säteily tunnistetaan erillisen kuidunpätkän läsnäoloa osoittavaksi. Tämä herkkyydenasettelu-laite voi olla sijoitettu signaalinmuodostuslaitteen ja havaitsimen väliin. Edullisesti herkkyydenasettelulaite koostuu vah- 14 70647 vistimesta, jonka takaisinkytkentiellä on säädettävä piiriele-mentti, niin että vahvistimen vahvistusta voidaan vaihdella. Tietokoneeseen voi myös kuulua puskuri sijoitettuna havaitsi-men ja herkkyydenasettelulaitteen väliin, havaitsimen kuormituksen pienentämiseksi. Puskurina voi olla jännitteen seuraaja toiminnallisen vahvistimen muodossa. Edullisesti puskurina voi olla kenttätehotransistori (FET), joka on kytketty jännitteen seuraajaksi. Tämän FET:n säätöelektrodi on tällöin kytketty havaitsimen tulostukseen.

Pituudenmittausaspektia varten tietokoneeseen mieluimmin kuuluu laskin sykkeen muodostimen tulostuksessa esiintyvien sykkeiden lukumäärän laskemista varten.

Tämä laskin voidaan sovittaa antamaan tulostuksessaan tulosteen sykkeiden kokonaislukumäärästä tietyllä arvojen alueella. Tässä muodossa laskin mieluimmin käsittää sarjan dekaadinlaskin-element-tejä, joista jokainen on sovitettu antamaan tulostuksessaan osoituksen osasta kokonaislukemaa; tällöin jokainen lukema vastaa progressiivisesti suurenevaa 10:n potenssia.

Eräässä ensisijaisessa muodossa laskimeen kuuluu laite kokonais-lukema-alueen muuttamiseksi. Tässä muodossa laskimeen kuuluu ensimmäinen sarja dekaadinlaskuelementtejä, joiden tulostukset on kytketty alueenvaihtokytkimeen, ja toinen sarja dekaadinlaskuelementte jä, jotka antavat tulostuksiinsa osoituksen kokonaislu-kemasta. Aluekytkin on sovitettu kytkemään ensimmäisen dekaadin-laskuelementtiensä sarja eri elementtejä toisen sarjan syötteeseen niin, että toinen dekaadinlaskuelementtien sarja voi antaa tulosteita, jotka osoittavat eri alueita kuten 0-9,99, 99,9-999 tai mitä tahansa muita sopivia alueita.

Laskimeen kuuluu sen kummassakin muodossa mieluimmin myös nol-lauslaite, laskennan uudelleen aloittamisen mahdollistamiseksi myöhempiä näytteen uusia tutkimuksia varten.

Tietokoneeseen voi lisäksi kuulua rajapintapiiri sykkeen muodostimen tulostussykkeen mittakaavan muuttamiseksi niin että se saadaan yhteensopivaksi laskimeen sopivan sykkeen suuruuden kanssa. Rajapintapiiri voi olla mikä tahansa sopiva laite, mut- 15 70647 ta mieluimmin se käsittää jakoverkon, jonka tulostus on kytketty kaksiasentoiseen elementtiin; tämän kaksiasentoisen elementin tulostus on välittömästi kytketty laskimen syöttöön.

Edullisesti tietokoneeseen lisäksi kuuluu laskennan passivoi-mislaite, joka mahdollistaa sen, että sykkeen muodostimen tu-lostussyke kytkeytyy irti laskimesta jos tutkain on ulkopuolella tutkausvyöhykkeen. Mieluimmin tämä passivoimislaite käsittää laitteen signaalin muodostimen tulostussykkeen kytkemiseksi rajapintalaitteen sijasta vertauspotentiaaliin kuten maahan silloin kun tutkain on ulkopuolella tutkintavyöhykkeen. Passivoi-mislaitteeseen voi kuulua yksi tai useampia antureita, jotka antavat tulosteen silloin kuin tutkain siirtyy tutkintavyöhykkeen ulkopuolelle. Edullisesti anturin tuloste vaikuttaa kaksiasentoisen elimen kytkemiseksi niin, että se kytkee irti rajapinta-laitteen tulostussykkeen. Anturi voi käsittää kaksi fototransis-toria, joiden johtotiet ovat sarjassa; toinen mainituista transistoreista on kytketty kaksiasentoisen elementin säätäeöektro-diin. Valon osumisen fototransistoreille katkeamisen johdosta tulostussyke kytkeytyy maan potentiaaliin.

Passivoimislaite rajoittaa tutkittavan vyöhykkeen ja välttää sen mahdollisuuden että säiliön syrjä tulee lasketuksi.

Laitteeseen kuuluu mieluimmin tulosteen osoituslaite. Tämä osoi-tuslaite on kytketty laskimen tulostukseen ja antaa visuaalisen osoituksen tulostussykkeen kokonaislukemasta. Tulosteen osoitus-laite voi olla mitä tahansa sopivaa muotoa. Esimerkiksi tämä tulosteen osoituslaite voi käsittää diodisegmenttinäytön tai nestemäisen kidenäytön tai sarjan vaappupyöriä, jotka pyörivät laskimen tulosteesta riippuen tai minkä tahansa muun sopivan laitteen.

Claims (9)

70647 : . ... -- 16 :

1. Laite juurinäytteen fyysisten ominaisuuksien tutkimiseksi ja mittaamiseksi, tunnettu siitä, että siihen kuuluu tutkintavyöhyke, jossa ei-valikoidusti leikatut juurinäytteet sijaitsevat tasaisesti jakautuneina ja satunnaisesti orientoituneina , tutkain (52) , siirtolaite (70) tutkintavyöhykkeen ja tutkaimen (52) välisen relatiivisen liikkeen aikaansaamiseksi ja siten olennaisesti ruuvimaisen primäärisen tutkintauran muodostamiseksi tutkainvyö-hykkeen ja tutkaimen (52) välille, johon tutkaimeen (52) kuuluu ainakin yksi säteilytyslaite (9, 58), joka on sovitettu säteilyt-tämään osaa tutkintavyöhykkeestä, ja ainakin yksi säteilytyslait-teesta tulevalle säteilytykselle herkkä säteilyn havaitsin (57, 20), siten tulosteen muodostamiseksi, joka osoittaa erillisten juuripätkien läsnäolon tai puuttumisen mainitussa osassa, ja tietokone havaitsimen (57, 20) tulosteen käsittelyä varten mitan saamiseksi ainakin yhdestä näytteen ominaisuudesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että erillisten juuripätkien havaittu läsnäolo primäärisellä tutkintauralla antaa arvion näytteen koko juuripituu-desta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että tutkaimeen (52) kuuluu useita säteilytyslaitteita, jotka on sovitettu säteilyttämään osaa tutkintavyöhykkeestä, ja useita säteilytykselle herkkiä säteilyn havaitsimia, jotka säteilytyslaitteet ja jotka havaitsimet on sovitettu liikkumaan toisiinsa nähden tai selektiivisesti kyseltäviksi, sekundäärisen tutkintauran siten muodostamiseksi, niin että liike primääristä tutkintauraa myöten antaa tulosteen, joka osoittaa erillisten juuripätkien läsnäolon tai puuttumisen mainitussa osassa ja liike tai kysely sekundäärisellä tutkintauralla antaa tulosteen, joka edustaa juurien yksityiskohtaa alueella, joka ympäröi primäärisen tutkintauran erillisten juuripätkien leikkauspisteitä, ja tietokone mainittujen havaitsintulosteiden käsittelemiseksi mitan saamiseksi ainakin yhdestä näytteen parametristä. i7 70647

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että liike tai kysely sekundääristä tutkintauraa myöten antaa tulosteen, joka osoittaa ainakin yhden erillisen juuren pätkän läsnäolon sekundäärisen tutkintauran alueella, ja, että tietokone käsittelee havaitsintulosteet niin, että saadaan mitta juuren haarojen ja siten juuren päiden lukumäärästä .

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että liike tai kysely sekundäärisellä tutkintauralla antaa tulosteen, joka osoittaa juuren poikittaista minimimittaa leikkauspisteessä, ja että tietokone käsittelee havaintotulos-teet niin, että saadaan mitta juuren läpimittajakaumasta juu-rinäytteessä.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että säteilytyslaitteet säteilyttävät yhden tai useamman väristä valoa, minkä ansiosta havaitsimet antavat tulosteita, jotka osoittavat myös juurinäytteen värin ja siten iän.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että säteilytyslaitteet ovat diodirivin muodossa, jota voidaan pyörittää sekundäärisen tutkintauran muodostamiseksi.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että havaitsimet ovat matriisin muodossa, jolle selektiivisesti esitetään kysymyksiä sekundäärisen tutkintauran muodostamiseksi.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että siirtolaitteeseen kuuluu käyttölaite säiliön pyörittämistä varten samalla kun tutkainta liikutetaan suoraviivaisesti, kierukkamaisen tutkintauran muodostamiseksi. 18 70647