DE1193097B

DE1193097B - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Zaehlung und/oder Speicherung von Impulsen

Info

Publication number: DE1193097B
Application number: DED33517A
Authority: DE
Inventors: Dr Med Klaus Damminger; Dipl-Phys Gerd Hagemann
Original assignee: CAP GES fur ENTWICKLUNG VON M
Current assignee: CAP GES fur ENTWICKLUNG VON M
Priority date: 1960-06-10
Filing date: 1960-06-10
Publication date: 1965-05-20
Also published as: DE1198853B; US3524304A

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Zählung und/oder Speicherung von Impulsen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zählung und/oder Speicherung von elektrischen Impulsen, welche phasengleich in einem System periodisch erzeugt werden. Sie gibt ferner zwei Schaltungsanordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an. In der Impulstechnik kommt es häufig vor, daß phasengleiche Impulse, die beispielsweise bei der Licht- oder elektronischen Abtastung von zusammenhängenden Bildelementen entstehen, als ein Impuls zur Zählung und Registrierung gebracht werden sollen. Dieses Problem tritt vor allem dann auf, wenn durch Abtastung eines Bildes zusammenhängende Bildelemente, wie beispielsweise kleine Partikeln od. dgl., die auf einer zu untersuchenden Fläche gleichmäßig verteilt sind, gezählt werden müssen. Typische Beispiele sind die Zählung von Blutkörperchen, die Messung von Pigmentteilchen in Farben und von Staubteilchen in Luft. Die Abtastung derartiger zusammenhängender Bildelemente kann dabei durch eine Lichtlinien- oder Lichtpunktabtastung erfolgen. Es ist auch möglich, den Bildinhalt in elektrische Ladungen umzuwandeln und diese mit einem Elektronenstrahl abzutasten. Wenn nun die Aufgabe besteht, die auf einer bestimmten Fläche vorhandenen, zusammenhängenden Bildelemente nicht nur bildlich wiederzugeben, sondern auch jedes zusammenhängende Bildelement einzeln zu zählen, so ist es erforderlich, die den entsprechenden Bildelementen zugeordneten, bei der Abtastung entstehenden elektrischen Impulse auszuwählen.
Es sind bereits Vorrichtungen zur Teilchenzählung mittels Impulsen bekanntgeworden, bei welchen von den zu zählenden Objekten eine photographische Aufnahme gemacht wird, die dann zeilenweise abgetastet wird. Die bei der Abtastung entstehenden Impulse werden mittels einer besonderen elektronischen Vorrichtung gezählt bzw. gespeichert. Mit dieser vorbekannten Vorrichtung war es jedoch nicht möglich, bewegte Teile, wie z. B. lebende Blutzellen oder andere sich in Bewegung befindende Objekte zu zählen bzw. zu analysieren.
Es ist auch schon der Vorschlag gemacht worden, die Impulse auf einem Tonband zu speichern, wobei dieses Tonband als Gedächtnis dienen soll.
Einem weiteren Vorschlag zufolge sind zwei Ratemeter an eine Fernsehkamera angeschlossen. Diese Ratemeter sollen unter Zuhilfenahme eines Beobachtungsgerätes über die Verteilung der Teilchen die angebliche Größe und Breite entsprechend der Blutverteilung bestimmen. Auch bei diesem Verfahren wird nach dem Durchstrahlverfahren von photographischen Aufnahmen gearbeitet. Wenn nämlich die Teilchen in Bewegung sind, ist nur eine Abschätzung im Beobachtungsgerät möglich.
Es ist ferner bekanntgeworden, bei derartigen Durchstrahlverfahren Antikoinzidenzstufen zu verwenden, um eine Doppelzählung derselben Impulse zu verhindern. Dabei wird aber nur die Amplitude und nicht die Zeitdauer des Impulses bestimmt.
Es ist weiterhin eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei welcher zwei aufeinanderfolgende phasengleiche Impulse mittels Verzögerungsgliedern und Koinzidenzschaltungen untereinander verglichen werden. Eine Addition phasengleicher Originalimpulse findet jedoch bei der genannten Vorrichtung nicht statt, sondern es wird jeweils ein Impuls, der einem Teilchen entspricht, regeneriert, um diesen Impuls für die Zählung zu erhalten. Dadurch wird nur eine Aussagemöglichkeit über das Teilchen gegeben.
Während sich die vorbekannten Vorrichtungen in erster Linie mit der Teilchenbeobachtung und erst in zweiter Linie mit der Zählung und Analysierung von Impulsen befassen, wird durch die vorliegende Erfindung ganz allgemein ein Verfahren zur Zählung und/oder Speicherung von Impulsen angegeben, welche phasengleich in einem System periodisch erzeugt werden und wobei die Impulse gleicher Phase in einem Speichersystem addiert werden, bis ein phasengleicher Originalimpuls ausbleibt, worauf die gespeicherten Impulse unter Verwendung von Verzögerungsgliedern als ein Sammelimpuls einer Zähl- oder Speichervorrichtung zugeführt werden. Woher diese Impulse kommen, ist dabei völlig gleichgültig. Mit besonderem Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren bei der Auswertung von zyklischen Primärimpulsen durchgeführt werden, wie sie z. B. bei der Abtastung von Bildern der verschiedensten bewegten Objekte auftreten.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Verzögerungsglied in einem Kreislauf liegt, in dem phasengleich zu dem sich im Kreislauf befindlichen ersten Originalimpuls nach dem Umlauf phasengleich ankommende weitere Originalimpulse additiv hinzugefügt werden. Auf diese Weise ist es möglich, zusammenhängende Bildelemente einzeln nacheinander zu zählen, da nämlich die Zählvorrichtung erst dann in Gang gesetzt wird, wenn beispielsweise bei der Linienabtastung kein phasengleicher Impuls mehr auftritt.
Der aus phasengleichen Einzelimpulsen zusammengesetzte Sammelimpuls kann dabei vor der Registrierung in an sich bekannter Weise nach Amplitude, Zeitdauer und Form in einer Diskriminatorstufe analysiert und anschließend einer Speichervorrichtung zugeführt werden.
Es ist ferner möglich, das erfindungsgemäße Verfahren als Frequenzuntersetzerverfahren zur Anwendung zu bringen, und zwar in Systemen, wo über längere Zeiträume hin phasengleiche Impulse erzeugt werden, die in sehr schneller Folge auftreten. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden alle phasengleichen Impulse addiert und nach Ablauf als ein Impuls abgegeben und registriert. Werden beispielsweise `hundert phasengleiche Impulse mit einer so hohen Frequenz erzeugt, daß die mechanische Zählvorrichtung nicht mehr ansprechen kann, so werden diese Impulse in einem Speichersystem zunächst gespeichert und zusammenaddiert und erst dann, wenn ein phasengleicher Impuls ausbleibt, der Zählvorrichtung zugeführt. Auf diese Weise ist es möglich, eine Untersetzung um mehrere Größenordnungen zu erzielen.
Zur Durchführung des Verfahrens wird ferner eine Schaltungsanordnung angegeben, die gekennzeichnet ist durch eine über eine erste Sperrstufe an den Eingang geschaltete erste Phasenverzögerungsstufe und eine unmittelbar an den Eingang angeschlossene, zweite Phasenverzögerungsstufe mit nachgeschalteter Impulsformerstufe, die mit der ersten Sperrstufe in Verbindung steht und einer zweiten Sperrstufe, die vom Impulsformer gesteuert wird und mit dem Eingang verbunden ist, wobei die erste Phasenverzögerungsstufe über eine weitere Impulsformerstufe und die zweite Sperrstufe auf eine Impulsmischstufe führen, die an ein Steuerglied angeschlossen ist, welches über einen zweiten Impulsformer von der zweiten Sperrstufe angesteuert wird und entweder die Impulse über eine Rückführung auf die erste Phasenverzögerungsstufe zurückgeführt oder auf den Ausgang mit anschließender Registrierstufe und/oder Diskriminator und Speicherstufe führt.
Als Sperrstufen können an sich bekannte elektronische Sperrstufen, wie z. B. »Und-Gatter«, verwendet werden. Als Phasenverzögerungsstufe kann je nach der Höhe der Frequenz eine elektrische (z. B. LC-Kette), elektromagnetische (z. B. Magnetbandspeicher) oder elektrokinetische (z. B. Ba- Titanat-Kristall) Laufzeitstrecke od. dgl. Anwendung finden. Da es mitunter schwierig ist, die Bedingungen in beiden Phasenverzögerungsstufen genau einzuhalten, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine vereinfachte Schaltungsanordnung angegeben, in der nur eine Verzögerungsstufe enthalten ist. Diese Schaltungsanordnung besteht darin, daß der Eingang mit zwei Sperrstufen in Verbindung steht, wobei die erste Sperrstufe mit einer Phasenverzögerungsstufe verbunden ist, die über einen Impulsformer mit einer Mischstufe in Verbindung steht. Die zweite Sperrstufe ist sowohl an einen weiteren Impulsformer als auch an eine Mischstufe angeschaltet und wird durch den Impuls nach der Verzögerungsstufe und dem ersten Impulsformer gesteuert. Die Mischstufe ist an eine Steuerstufe angeschlossen, welche über den zweiten Impulsformer von der zweiten Sperrstufe angesteuert wird und entweder die Impulse über eine Rückführung auf die Phasenverzögerungsstufe und den Steuerteil der ersten Sperrstufe zurückführt oder dem Ausgang mit anschließender Diskriminatorstufe, Speicherstufe oder Registrierstufe zuleitet.
An Hand der Zeichnungen soll das erfindungsgemäße Verfahren und die hierzu mit Vorteil anwendbaren Schaltungsanordnungen in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise näher erläutert werden.
F i g. 1 stellt ein Diagramm einer punktförmigen Abtastung einer Fläche mit zusammenhängenden Bildelementen dar und gehört nicht zum Gegenstand der Erfindung; in F i g. 2 und 3 sind zwei Schaltungsanordnungen gemäß der Erfindung in Blockschema aufgezeigt. In F i g. 1 ist mit I die Bildfläche bezeichnet, auf welcher sich fünf Teilchen der verschiedensterx Gestalt und Größe A, B, C, D und E befinden. Der Abtastpunkt bewegt sich in Richtung des Pfeiles L längs den Zeilen 1 bis 11. F ist die Richtung, in der der Abtastpunkt von Zeile zu Zeile weiter springt. Bewegt sich nun der Abtastpunkt über eines der Teilchen A bis E hinweg, so ergibt sich, wenn dieser Abtastpunkt in elektrische Impulse umgewandelt wird, das in 1I gezeigte Diagramm. Jedem Teilchen sind also in den einzelnen Zeilen eine Reihe von phasengleichen Impulsen zugeordnet. Werden die einzelnen Zeilen aneinandergereiht, so ergibt sich ein Diagramm, wie bei III dargestellt. Die einzelnen gestrichelten Linien stellen dabei das Ende der letzten Zeile und den Beginn der neuen Zeile dar. Wenn nun die zusammenhängenden Bildelemente A bis E einzeln gezählt werden sollen, ist es erforderlich, phasengleiche Impulse zusammenzufassen und den Zählvorgang erst dann auszulösen, wenn ein phasengleicher Impuls ausbleibt.
An Hand von F i g. 2 soll nun die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erläutert werden. Auf den Eingang 1 treffen beispielsweise alle Impulse, wie in F i g. 1, III gezeigt, auf. Dabei geschieht mit jeweils phasengleichen Impulsen folgendes: Ein Impuls gelangt über die Zuleitung zu einer Sperrstufe 2. Diese Sperrstufe ist geöffnet, so daß sie den ersten Impuls durchläßt und zur Phasenverzögerungsstufe 3 weiterleitet, der eine Impulsformerstufe 5a nachgeschaltet ist. Zugleich gelangt der erste Impuls auf die Phasenverzögerungsstufe 4. Dabei sind beide Verzögerungsstufen der Abtastperiode und der Zähl- bzw. Analysenaufgabe angepaßt. Der Phasenverzögerungsstufe 4 ist ein Impulsformer 5 nachgeschaltet. Mit einer Verspätung von einer Periode hat also der erste Impuls nach Durchgang durch den Impulsformer 5 die Sperrstufe 6 geöffnet, so daß der zweite Impuls in die Mischstufe 7 eintreten kann. über den Impulsformer 5 hat der erste Impuls die Sperrstufe 2 geschlossen, so daß ein phasengerecht über den Eingang 1 ankommender zweiter Impuls nur über die Sperrstufe 6 in der Mischstufe 7 zu dem ersten Impuls addiert werden kann.
Da vom Impulsformer 5 aus die Sperrstufe 2 geschlossen wird, konnte der zweite Impuls nicht in die Verzögerungsstufe 3 eintreten. Der Sammelimpuls aus der Mischstufe 7 wird über die Steuerstufe 8 in die Phasenverzögerungsstufe 3 gegeben und dort so lange im Kreislauf gespeichert, bis die Steuerstufe 8 bei Ausbleiben eines Impulses durch den Impulsformer 9 umgeschaltet wird und so den Sammelimpuls auf den Ausgang 10 gibt. Während des Kreislaufes wird ein Übertritt des Sammelimpulses in die Leitung 1 und damit auf die Verzögerungsstufe 4 durch die Sperrstufe 2 verhindert. Diese Sperrstufe ist nach Durchgang eines Impulses über den Impulsformer 5 für alle phasengerechten Folgeimpulse gesperrt. Es können jedoch alle anderen Impulse passieren, wodurch gewährleistet ist, daß alle Impulse gleicher Phase in einer periodischen Abtastung gesammelt werden.
An den Ausgang der Steuerstufe kann ferner noch eine Registrierstufe 11, eine Diskriminatorstufe 12 und eine Speicherstufe 13 zur Weiterverarbeitung der Impulse wahlweise nachgeschaltet werden.
Wie in F i g. 3 gezeigt, ist auch eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, bei welcher die Phasenverzögerungsstufe 4 und die Impulsformerstufe 5 entfallen kann. Demgemäß wird die Sperrstufe 6 durch den Impuls nach der Phasenverzögerungsstufe 3 und der Impulsformerstufe 14 gesteuert. Die Sperrstufe 2 wird durch die Steuerstufe 8 gesteuert. Hierdurch wird eine Addition des verzögerten Impulses mit dem Folgeimpuls in der Mischstufe 7 ermöglicht. An den Ausgang der Steuerstufe 8 ist eine Diskriminatorstufe 12 und daran eine Registrierstufe 1 und eine Speicherstufe 13 geschaltet.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Zählung und/oder Speicherung von Impulsen, welche phasengleich in einem System periodisch erzeugt werden, wobei Impulse gleicher Phase in einem Speichersystem addiert werden, bis ein phasengleicher Originalimpuls ausbleibt, worauf die gespeicherten Impulse als Sammelimpuls einer Zähl- oder Speichervorrichtung zugeführt werden unter Verwendung von Verzögerungsgliedern, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß ein Verzögerungsglied in einem Kreislauf liegt, in dem phasengleich zu dem sich im Kreislauf befindlichen ersten Originalimpuls nach dem Umlauf phasengleich ankommende weitere Originalimpulse additiv hinzugefügt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus phasengleichen Einzelimpulsen zusammengesetzte Sammelimpuls vor der Registrierung in an sich bekannter Weise nach Amplitude, Zeitdauer und Form in einer Diskriminatorstufe analysiert und anschließend einer Speichervorrichtung zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Licht- oder elektronischer Abtastung von zusammenhängenden Bildelementen in jeder Abtastperiode oder Zeile entstehenden, einem Bildelement zugeordneten Impulse zahlenmäßig und qualitativ erfaßt, gespeichert und bei Ausbleiben eines phasengleichen Impulses jedes Bildelement als ein Imzuls gezählt und registriert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Anwendung als Frequenzuntersetzer, wobei alle phasengleichen Impulse, die in sehr schneller Folge auftreten, addiert und nach Ablauf als ein Impuls abgegeben und registriert werden.
5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine über eine erste Sperrstufe (2) an den Eingang (1) geschaltete erste Phasenverzögerungsstufe (3) und eine unmittelbar an den Eingang angeschlossene zweiten Phasenverzögerungsstufe (4) mit nachgeschalteter Impulsformerstufe (5), die mit der Sperrstufe (2) in Verbindung steht, und eine zweite Sperrstufe (6), die von dem Impulsformer (5) gesteuert wird und mit dem Eingang (1) verbunden ist, wobei die Phasenverzögerungsstufe (3) über eine zweite Impulsformerstufe (5a) und die zweite Sperrstufe (6) auf eine Impulsmischstufe (7) führen, die an ein Steuerglied (8) angeschlossen ist, welches über einen dritten Impulsformer (9) von der zweiten Sperrstufe (6) angesteuert wird und entweder die Impulse über eine Rückführung auf die erste Phasenverzögerungsstufe (3) zurückführt oder auf den Ausgang (10) mit anschließender Registrierstufe (11) und/oder Diskriminator (12) und Speicherstufe (13) führt.
6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (1) mit zwei Sperrstufen (2 und 6) in Verbindung steht, wobei die erste Sperrstufe (2) mit einer Phasenverzögerungsstufe (3) verbunden ist, die über einen Impulsformer (14) mit einer Mischstufe (7) in Verbindung steht, und daß die zweite Sperrstufe (6) sowohl an einen Impulsformer (9) als auch an die Mischstufe (7) angeschaltet ist und durch den Impuls nach der Phasenverzögerungsstufe (3) und den Impulsformer (14) gesteuert wird, wobei die Mischstufe (7) an eine Steuerstufe (8) angeschlossen ist, welche über den Impulsformer (9) von der Sperrstufe (6) angesteuert wird und entweder die Impulse über eine Rückführung auf die Phasenverzögerungsstufe (3) und gleichzeitig auf den Steuerteil der Sperrstufe (2) zurückführt oder dem Ausgang (10) mit nachfolgender Diskriminatorstufe (12), Speicherstufe (13) oder Registrierstufe (11) zuleitet. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 778288; französische Patentschrift Nr. 1177 000; Nature, 29. 3. 1952, S. 250; Chemie-Ingenieur-Technik, 1954, S.661 bis 666; USA.-Patentschrift Nr. 2 731202.