DE2428082A1

DE2428082A1 - Schaltung zur eichung einer anordnung zur partikelvolumen-messung

Info

Publication number: DE2428082A1
Application number: DE19742428082
Authority: DE
Inventors: Volker Dr Ing Kachel
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: KACHEL, VOLKER, DR., 8039 PUCHHEIM, DE
Priority date: 1974-06-11
Filing date: 1974-06-11
Publication date: 1976-01-02
Also published as: DE2428082B2; JPS5140171A; DE2428082C3; JPS5753527B2; US3970928A

Description

Anmelder: Max-Planck-Gesellschaft Mein zeichen, MPG- - 478

zur Förderung der Wissenschaften e.V. 11. Juni 1974 3400 Göttingen

AmIl. Akt. Z. ι

Schaltung zur Eichung einer Anordnung zur Partikelvolumen-Messung

Die Erfindung "betrifft eine Schaltungsanordnung zur Eichung einer Anordnung (Meßanordnung) zur Messung des Volumens von Partikeln, "bei der die Partikel im Strömungsfeld eines
Elektrolyten durch eine Meßöffnung hindurchgeleitet werden, zu deren "beiden Seiten Elektroden angeordnet sind, an denen bei Durchtritt der Partikel Impulse entstehen, die in einer Auswerte-Einheit ausgewertet werden, und "bei der zur Eichung den der Auswerte-Einheit zugeführten Eichimpulsen rechnerisch ein bestimmtes Volumen zugeordnet wird.

Die Erfindung "betrifft demnach eine Anordnung zur Eichung von Anordnungen, die zur Messung von Partikelvolumen nach dem
"Coulter"-Verfahren (US-PS 2 656 508) dienen oder verwendet werden. Derartige Anordnungen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt geworden (vgl. Kachel, Methoden zur Analyse und Korrektur apparativ bedingter Meßfehler beim elektronischen Verfahren zur Teilchengrößenbestimmung nach Coulter, Berliner Dissertation 1972; Thorn, Vergleichende Untersuchungen zur elektronischen Zellvolumen-Analyse, Hrsg. AEG-TeIefunken, 1972; DAS 1.806 512; DAS 2 013 799).

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Es sind ferner auch Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art zur Eichung derartiger Meßanordnungen "bekannt geworden (Kachel, a.a.O., S. 55; Metzger/Valet/Kachel/ Ruhenstroth-Bauer, "Blut", Bd. 25, S. 179-184, 1972; Gutmann, "Elektromedizin" 11, S. 62, 1966). Derartige Anordnungen bzw. -verfahren haben nicht den Nachteil einer Eichung mit genormten Partikeln (ihom/Hampe/Sauerbrey, Z. ges. exp. Med. 151, S. 331-349, 1969), der in der Unsicherheit über die Richtigkeit der von den Herstellern gemachten Angaben über die Abmessungen der EOrmpartikel besteht.

Die bekannten elektrischen Eichverfahren gehen davon aus, daß nach der Formel

ν ₌ Δ R (1)

V R

jeder künstlich erzeugten WiderstandsänderungAR über einer durch einen elektrischen Widerstand simulierten Meßöffnung das gleiche Volumen zuzuordnen ist wie dasjenige, welches ein Partikel hätte, der bei Durchtritt durch die Meßöffnung dieselbe Widerstandsänderung hervorrufen würde. Dabei bedeuten:

ν = Volumen eines durch die Meßöffnung hindurchtretenden Partikels;

V = Volumen der'Meßöffnung; R = elektrischer Widerstand der Meßöffnung, wenn kein Partikel hindurchtritt;

AR =< Widerstandsänderung der Meßöffnung, wenn ein Partikel hindurchtritt.

Bei der rechnerischen Zuordnung eines bestimmten Volumens ν zu einer bestimmten Widerstandsänderung Δ R sind dann noch ein Formfaktor (Form der Partikel) und ein sog. Kapillarfaktor (Form der Meßöffnung) zu berücksichtigen; der Einfluß dieser

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Paktoren gilt für die "bekannten Anordnungen gleichermaßen wie für die Anordnung nach der Erfindung. Sie "brauchen daher im vorliegenden Zusammenhang nicht mit berücksichtigt zu werden.

Me bekannten Schaltungsanordnungen (Kachel, a.a.O, S. 55) gehen davon aus, am Eingang des elektronischen Teils der Meßanordnung, d.h. der Auswerte-Einrichtung, eine "bestimmte WiderstandsänderΔΒ. vorzunehmen; ihr Wert muß gegenüber dem Widerstand der tatsächlichen Meßöffnung genau definiert sein; daher wird auch der Widerstand der Meßöffnung selbst durch einen weiteren Widerstand simuliert. Es wird also an den Eingang des elektronischen Teils der Auswerte-Einheit ein Widerstand angelegt, der den Widerstand der Meßöffnung darstellt; dieser Widerstand wird definiert geändert. Aus dieser Widerstandsänderung wird nach der Formel (1) ein bestimmtes Eartikelvolumen errechnet und den von der Widerstandsänderung Δ Ε hervorgerufenen und von der Auswerte-Einheit angezeigten Spannungsimpulsen zugeordnet.

Ein derartiges Vorgehen hat mehrere Nachteile: Zunächst ist eine Simulation des Widerstandes der Meßöffnung umständlich, da zunächst einmal der wahre Widerstand der Meßöffnung ermittelt und nachgebildet werden muß. Zur Eichung muß die Meßöffnung von der Auswerte-Einheit abgekoppelt^ und der Simulator angekoppelt werden. Dabei ist es schaltungsmäßig außerordentlich schwierig, an Widerständen in der Größen-.Ordnung von 10 Kiloohm, in der der Widerstand der Meßöffnung liegt, Widerstandsänderungen von ca. 0,1-0,01 $ mit Wiederholfrequenzen im kHz-Bereich zu realisieren. Bei der Verwendung von Relais zur Zusohaltung von Widerstandsänderungen ist die entstehende Impulsform als rechteckig festgelegt; dies entspricht jedoch nicht der wahren glooken- bis trapezförmigen Gestalt der Meßimpulse. Dadurch können Verfälschungen auftreten.

Bei Verwendung von spannungsempfindlichen Verstärkern in der Auswerte-Einheit ergibt sich, die Notwendigkeit einer exakten Simulation des Widerstandes der Meßöffnung aus der Tatsache, daß dieser mit den Abschirmkapazitäten, den weiteren Kapazitäten des Meßsystems, sowie den Kapazitäten des Eingangs des Verstärkers in der Auswerte-Einheit ein RC-Glied bildet, das die Anstiegszeit des Verstärkers verlängert. Dieser Effekt kann, bei kurzen Impulsen sogar zu einer Verringerung der Amplitude und damit, da die in der Auswerte-Einheit registrierten Spannungsimpulse bei Messung und Eichung identisch sein müssen, zu einer Verfälschung des Eichvorganges führen. Ferner: Während - abgesehen von diesem Effekt - bei spannungsempfindlichen Verstärkern Abweichungen des simulierten Widerstandes der Meßöffnung von derem wahrem Widerstand bis zu einigen Prozent noch tolerierbar wären, ist es bei der Verwendung von stromempfindlichen Verstärkern notwendig, den Widerstand der Meßöffnung mit besonders hoher Genauigkeit zu simulieren, da bei diesen Verstärkern die Größe des am Eingang liegenden Widerstandes direkt die Verstärkung beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung .der eingangs genannten Art zu schaffen, die die geschilderten Nachteile nicht aufweist, d.h. bei der die Notwendigkeit einer Simulation des Widerstandes der Meßöffnung durch einen genau geeichten Widerstand entfällt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß ein Eichimpuls-Generator als Eichimpulse Spannungsimpulse bestimmter Impulshöhe erzeugt und eine Einspeisung dieser Eichimpulse in die Meßanordnung in Serie mit der eigentlichen Meßstrecke zwischen den Elektroden unter Einschluß der Meßöffnung erfolgt derart, daß ein aus der Impulshöhe der Eichimpulse rechnerisch ermitteltes Volumen den in der Auswerte-Einheit registrieren Spannungsimpulsenzuordenbar ist.

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Bei einer derartigen Schaltungsanordnung entfällt die Notwendigkeit einer Simulation der Meßöffnung, da die Eichimpulse direkt in die tatsächliche Meßstrecke, die die Meßöffnung· einschließt, eingespeist werden. Gleichermaßen entfällt die Simulation eines Partikeldurohtritts durch die Meßöffnung mit Hilfe einer Widerstandsänderung. Die Eichung wird damit sehr viel einfacher und genauer. Die Erzeugung von Spannungsimpulsen ist insbesondere bei den in Betracht kommenden Wiederholfrequenzen mit sehr viel weniger Schaltungsaufwand möglich, als die nach dem Stande der Technik verwendeten Widerstandsänderungen. Es wird ferner möglich, gleichzeitig mit einer tatsächlichen Messung die Eichung durch die Spannungsimpulse vorzunehmen und damit durch etwaige äußere Einflüsse (z.B. Temperatur) verursachte Änderungen des Widerstandes der Meßöffnung laufend durch eine gleichzeitig stattfindende erneute Eichung Rechnung zu tragen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Messung der als Eichimpulse eingespeisten Spannungsimpulse durch an sich bekannte stromempfindliche Verstärker die - im Prinzip wie die sog. Operationsverstärker - eine sehr starke Gegenkopplung aufweisen und deren Betriebsverhalten dementsprechend dadurch gekennzeichnet ist, daß an ihrem Eingang - wegen der starken Gegenkopplung - nur praktisch vernachlässigbare SpannungsSprünge auftreten und daß ferner der Verstärkungsfaktor proportional zu dem Verhältnis von Gegenkopplungswiderstand zu Eingangswiderstand ist. Derartige stromempfindliche Verstärker sind bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung anwendbar, da - im Gegensatz zu den bekannten Schaltungsanordnungen zur Eichung der beschriebenen Meßvor- *· richtungen - beim Eichen keine Änderung des Widerstandes im Eingangskreis des Verstärkers mehr erfolgt. Insoweit wirkt sich die bei stromempfindlichen Verstärkern gegebene Abhängigkeit der Verstärkung vom Widerstand im Eingangskreis bei der Eichung nicht aus; diese Abhängigkeit kommt aber andererseits

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■besonders vorteilhaft dann zur Wirkung, wenn der Eingangswiderstand, d.h. der tatsächliche Widerstand der Meßöffnung aufgrund anderer Umstände als eines Partikeldurchtritts, also z.B. infolge von TemperaturSchwankungen oder der Verwendung eines Elektrolyten anderer Leitfähigkeit, ändert. Dann erfolgt mit dieser Widerstandsänderung im Eingangskreis des Verstärkers eine diese Änderung wieder ausgleichende Änderung des Verstärkungsfaktors des stromempfindlichen Verstärkers.

Die erwähnte Eigenschaft des stromempfindlichen Verstärkers, daß infolge seiner hohen Leerlaufverstärkung und seiner starken Gegenkopplung an seinem Eingang praktisch keine Spannungsänderungen auftreten, führt auch dazu, daß Störkapazitäten keine Rolle mehr spielen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß im Eichimpulsgenerator eine Impulsformschaltung vorgesehen ist, die dem Eichimpuls eine der bei Durchtritt eines Partikels durch die Meßöffnung auftretende Impulsform angenäherte Impulsform gibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels; Fig. 2a eine typische Form eines bei Durchtritt eines Partikels

durch eine Meßöffnung entstehenden Impulses; Fig. 2b eine Darstellung einer Volumenverteilungskurve, wie sie

durch Auswertung mehrerer Impulse nach Fig. 2a entsteht; Fig. 3 ein ausführIichereres Schaltbild der Schaltung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist 1 ein Behälter mit zwei Räumen 2 und 3> die über eine Meßöffnung 4 miteinander in Verbindung stehen. Dem Raum wird durch Leitung 5 partikelfreier Elektrolyt zugeführt, der durch die Meßöffnung 4 hindurch und aus dem Raum 2 über

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Leitung 6 abgesaugt wird. In die sieb, vor der Meßöffnung 4 verengende Strömung des partikelfreien Elektrolyten wird aus einer 'Zuführungskapillare 7 eine Suspension 8 von Partikeln, deren Eigenschaften gemessen werden, zugeführt. Die Partikel treten in einem sieb auf die Meßöffnung 4 bin zunehmend verjüngenden Partikelstromfaden nacheinander durch die Meßöffnung 4 hindurch und führen beim Durchtritt zu einer Feldlinienverdrängung eines in der Meßöffnung 4 bestehenden elektrischen Feldes und damit zu einer Widerstandsänderung, die bei eingeprägtem Strom zwischen den Elektroden 9 und 10 zu einem Spannungsimpuls zwischen diesen führt. Dieser Spannungsimpuls entsteht an den Klemmen 11 und 12; seine Höhe bzw. sein Verlauf enthält Information über das Volumen bzw. andere⁴ Parameter (z.B. Form) des durch die Meßöffnung hindurchgetretenen Partikels, der diese Widerstandsänderung hervorgerufen hat. Dieser Spannungsimpuls wird an der Klemme abgegriffen, in einem Vorverstärker 13 und in einem Uachverstärker 14 verstärkt und steht dann an einer Klemme 15 zur Auswertung zur Verfügung» Die Auswertung ist in Pig. 1 schematisch durch eine Auswerte-Einrichtung 16 angedeutet. Eine Auswertung, die in einer Auswerte-Einheit 16 vorgenommen wird, kann z.B. darin bestehen, daß eine Klassierung nach der Impulshöhe erfolgt, die infolge der Entsprechung von Impulshöhe und Volumen die Volumenverteilungskurve liefert. Ein typischer Verlauf eines solchen Spannungsimpulses u (t) an Klemme 12 bzw. (nach Verstärkung) an Klemme 15 ist in Pig. 2a dargestellt; das Ergebnis der Auswertung mehrerer solcher Spannungsimpulse, die durch mehrere Partikel hervorgerufen worden sind, in einem Klassiergerät (Klassierung nach der Impulshöhe u_Q) ist in Pig. 2b dargestellt. Daraus ist ersichtlich, wieviele (z) Partikel zu einem Spannungsimpuls einer bestimmten Impulshöhe u geführt haben (z.B. haben Z₁ Partikel zu einem Spannungsimpuls mit einer Impulshöhe Uq* geführt). Läßt sich nun ein bestimmtes Partikelvolumen einer bestimmten Impulshöhe u zuordnen, so stellt Pig. 2b die Volumenverteilungskurve einer bestimmten Partikelraenge, nämlich derjenigen Partikelmenge, die in der Partikelsuspension 8 enthalten ist, dar.

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Eine Eichung dieser Zuordnung erfolgt nun dadurch, daß man an der Klemme 12 bzw. nach Verstärkung an der Klemme 15 Spannungsimpulse erzeugt, die in Fig. 2b zu einem "Peak" ρ bei einer Spannungsimpulshöhe von u führen. Kann man dem Wert u , bei dem der Peak ρ auftritt, nun aus der Art und V/eise, wie er erzeugt wurde, ein genau bestimmtes Partikelvolumen zuordnen, so ergibt dies die Eichung der Kurve nach Fig. 2b als Volumenverteilungskurve ζ (ν).

Führt man in die eingangs angegebene Formel

(D

ν Ar

V R *

die Geometrie der Meßöffnung (1 = Länge der Meßöffnung; r =s Durchmesser der Meßöffnung) und die elektrischen Eigenschaften der Partikel (C? = Leitfähigkeit; ^? =//(?*) ein, so ergibt sich:

ν=ΔΕ. (2)

Erweitert man den Ausdruck auf der rechten Seite dieser Gleichung· jeweils um den Meßstrom i, so erhält man:

-Au. iisi. (3)

.i j .1

Sind also der Meßstrom i, der Radius r der Meßöffnung 4, und die Leitfähigkeit 5" der Partikel bekannt, so läßt sich jeder Impulshöhe Au eindeutig ein Volumen ν zuordnen (wie eingangs erwähnt, müssen in dieser Formel - wie grundsätzlich bekannt nach ein der Form der Partikel Rechnung tragender Formfaktor und einer der Form der Meßöffnung Rechnung tragender Kapillarfaktor berücksichtigt werden).

Wie bereits erläutert, wurde nach den bereits bekannten Verfahren zur Eichung an den Klemmen 12 bzw. 15 ein Spannungsimpuls dadurch erzeugt, daß man die Meßkammer 1 von den

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Klemmen 11 und 12 trennt und an diese eine Eichschaltung anlegt, die den vorher genau bestimmten Widerstand der Meßöffnung 4- durch einen Präzisions-Widerstand simuliert; diesem Widerstand werden dann genau "bekannte weitere Widerstände zugeschaltet, so daß man eine bekannte Widerstandsänderung Δ R erzeugt; sich dabei ergebende Spannungsimpulse an den Klemmen 12 bzw. 15 und die Stelle ihrer Registrierung in der Verteilungskurve nach Pig. 2b werden dann nach Gleichung (1) einem bestimmten Volumen ν rechnerisch zugeordnet.

Bei der Schaltungsanordnung nach I¹Xg. 1 ist dagegen die Meßstrecke zwischen den Elektroden 9 und 10, die die Meßöffnung 4 einschließt, zwischen einer Spannung -U und einer Erdungsleitung mit dem Potential 0 einerseits mit einem Widerstand 40, der einen verhältnismäßig gegenüber dem Widerstand der Meßöffnung 4 niedrigen Widerstandswert mit relativ hoher Genauigkeit aufweist (z.B. 1.ß mit einer Genauigkeit von 1$), und andererseits mit Widerständen 42,43, 44 ..., sowie einem Strommeßgerät 140, das den durch die Meßstrecke fließenden Meßstrom i anzeigt, in Reihe geschaltet. Die Größe des Meßstromes i kann durch entsprechende Zu- bzw. Abschaltung einzelner der Widerstände 44 mit Hilfe des Schalters 141 eingestellt werden. Dieser einstellbare Meßstrom wird konstant gehalten durch die Zwischenschaltung der Drain-Source-Strecke (zwischen Drain-Anschluß D und Source-Anschluß S) eines Peldeffekt-Iransistors 41, dessen Gate G mit dem Punkt 50 eines Spannungsteilers, der durch die Widerstände 51 und 52 gebildet wird, verbunden ist und somit auf konstantem Viert gehalten wird. Bei dieser Schaltung hängt der Meßstrom, der gleich dem Drainstrom ist, praktisch, nur von der Gate-Spannung (Spannung am Punkt 50), sowie von den Widerständen 42, 43, 44, nicht jedoch vom Widerstand der Meßöffnung 4 ab.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde -U=-107 Volt gewählt und der durch die Widerstände 51 und 52 gebildete Spannungsteiler derart ausgelegt, daß sich am Punkt 50 eine

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Gate-Spannung von ca. 40 V ergab. Damit verblieb einerseits für die Spannung über der Meßstrecke, d.h. zwischen den Elektroden 9 und 10 eine hinreichende Aussteuerbarkeit und andererseits war ein Einfluß von SρannungsSchwankungen zwischen Gate G und dem Source-Anschluß S infolge von Temperaturschwankungen usw. ausgeschaltet. Die zur Source/ Gate-Strecke parallel geschaltete Diode 121 verhindert, daß "bei Abtrennung der Elektroden 9 bzw. 10 von den Klemmen bzw. 12 die Spannung am Source-Anschluß S wesentlich unter die Spannung am Gate G absinkt.

Zur Eichung v/erden als Eichimpulse Spannungsimpulse in die Meßstrecke eingespeist. Dies erfolgt an Klemme 11 über einen Schalter 34, eine Leitung 21 und einen Eichimpulsgenerator Der -Eichimpulsgenerator 20 wird gebildet von einem Rechteckirapuls-Generator 30, einer diesem nachgeschalteten Impulsformschaltung 31, sowie einem dieser nachgeschalteten durch verschiedene Widerstände 32' gebildeten Netzwerk 32, innerhalb dessen ein Schalter 33 den Abgriff an verschiedenen Widerständen 32' also mit verschiedener Spannungshöhe ermöglicht. Die Impulsformschaltung 31 leitet aus den ihr zugeführten Impulsen Impulse mit definierter Höhe und mit einer Impulsform ab, die eine Anpassung an die Form derjenigen Impulse darstellt, die bei Durchtritt von Partikeln durch die Meßöffnung 4 entstehen (vgl. Pig. 2a). Eine brauchbare Annäherung stellt eine Trapezform der Eichimpulse dar, wie bei der Impulsformschaltung 31 schematisch angedeutet.

Die Widerstände 32· sind gegenüber dem Widerstand 40, der z.B. 1 Sl ist (vgl. oben) derart groß gewählt, daß sich über den Widerstand 32' und den Widerstand 40 vom Eichimpulsgenerator "20 her praktisch ein eingeprägter Strom ergibt, der sich dem Meßstrom i überlagert und der unabhängig von dem-\Potential ist, das der Meßstrom i an der Klemme 11 hervorruft. Ist z.B. die Spannung am Eingang des Netzwerkes 32 8,2 V, der Widerstand 32« 8,2 kil, dann fließt über den Widerstand 40 unter der gegebenen Voraussetzung, daß der Widerstand 40 klein

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•/h *

gegenüber 32« ist, ein Strom von 1 .tqA, der an diesem Widerstand 40 einen Spannungsabfall von 1 mV hervorruft. Der Spannungsimpuls von der Höhe 1 mV entsteht auch an der Klemme 12 und ist damit in Serie zur Meßstrecke zwischen den Elektroden 9 und 10 eingespeist. Der Spannungsimpuls ist der Eichimpuls.

Werden nun bei geschlossenem Schalter 34 nacheinander als Eichimpulse Spannungsimpulse gleicher Höhe eingespeist, ergeben sie an der Klemme 15 Spannungsimpulse mit der Impulshöhe u , die in der Auswerte-Einheit 16 registriert werden und denen sich nach Formel (3) ein bestimmtes Partikelvolumen ν rechnerisch zuordnen läßt, das bei Durchtritt eines Partikels, der dieses Volumen hat durch die Meßöffnung 4 an Klemme 15 zu einem Spannungsimpuls derselben Impulshöhe geführt hätte. Hinreichend viele solcher gleicher Eichimpulse führen dann zu einem Peak ρ in der Verteilungskurve nach Fig. 2b, dessen Lage der errechnete Volumenwert zugeordnet wird. Damit ist eine Verteilungskurve nach Pig. 2b als . Volumenverteilungskurve geeicht.

Wie bereits eingangs betont, erfolgt die Eichung also nicht über eine simulierte, sondern über die tatsächliche Meßstrecke, die durch den Elektrolyten zwischen den beiden' Elektroden 9 und 10 gebildet und damit von den Eigenschaften der Meßöffnung 4 bestimmt wird. Der zur Eichung herangezogene Spannungsimpuls wird nicht mehr durch eine Widerstandsänderung an der simulierten Meßstrecke, sondern durch Einspeisung von Spannungsimpulsen mit bekannter Impulshöhe in die tatsächliche Meßstrecke erzeugt.

Pig. 2 zeigt ein detailliertes Schaltbild' des Ausführungs- _% beispiels. .. Sofern dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, haben sie dieselbe Bedeutung wie in Pig. 1.

Der Rechteckgenerator 30 wird durch einen Rechteck-Oszillator gebildet, der als Dual-Monoflop aus einem Doppel-TTL-Baustein

100 und

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aufgebaut ist. Frequenzbestimmend ist der Widerstand 103 und die Kapazität 104; die Impulsbreite wird vom Widerstand 105 und der Kapazität 106 bestimmt. Der von dem Rechteckimpuls-G-enerator 30 abgegebene und am Ausgang des TTL-Bausteins 100 in Fig. 2 angedeutete Rechteckimpuls bewirkt, daß der Transistor IO7 leitend wird; die beiden Dioden 129, 130 sowie der Widerstand 128 und der weitere einstellbare Widerstand 127 stellen eine erste Konstantstromschaltung dar, die durch den Rechteckimpuls eingeschalteten Strom durch den Transistor 107 auf genau einen bestimmten Wert konstant hält, der am Widerstand 127 eingestellt werden kann. Dieser Strom teilt sich in zwei Hälften auf; eine Hälfte lädt die Kapazität 108, der mit seinem anderen Anschluß an einem Potential von 0 V anliegt, auf, während die andere Hälfte über den Transistor 109 abfließt; der über den Transistor 109 abfließende Strom wird durch die Widerstände 131, 132, 133 konstant gehalten, die zusammen mit dem Transistor 109 eine zweite Konstantstromschaltung bilden. Erreicht die dadurch bewirkte Aufladung der Kapazität 108 einen bestimmten Wert, der gleich der Durchbruchsspannung der Zener-Diode 110 ist, so erfolgt keine weitere Aufladung mehr; die Ladung der Kapazität 108 bleibt auf einer bestimmten Höhe. Fällt der Rechteckimpuls am Eingang der Impulsformschaltung 31 wieder zurück, sperrt der Transistor 108 und entlädt nun - wiederum mit konstantem Strom - über den Transistor 109 der zweiten Konstantstromschaltung. Dieser Ladungsvorgang wird abgebrochen, wenn der mit dem Kollektor des Transistors 107 verbundene Anschluß der Kapazität 108 exakt das Potential Hull hat. Diesem Zweck dient nun die durch den Transistor 113, den einstellbaren Widerstand 122, den Widerstand 123 und die beiden Dioden 124 und 125 gebildete dritte Konstantstromschaltung. In dem Augenblick, in dem das Potential an der mit dem Kollektor des Transistors 107 verbundenen Seite der Kapazität 108 Null wird, wird die Diode 112 leitend. Der durch den Transistor 109 fließende konstante Strom fließt nun nicht mehr - als Entladestrom - über die Kapazität 108, sondern über die Diode 112 und den Transistor 113.

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Um nun das Potential zu "beiden Seiten der Kapazität 108 gleichermaßen exakt auf den Wert Hull zu bringen, ist der Transistor 113 so eingestellt, daß über ihn der doppelte Strom wie über den Transistor 109 fließt; den zusätzlichen Strom zieht der Transistor 13 über die Diode 111 von deren Anschluß an 0 V. her. Haben beide Dioden und 112 dieselbe Durchlaßspannung, ist bei Aufteilung des vom Transistor 113 gezu_o -'^:'·ronu:.; -j.i, '.nc Hälfte, die über die Diode 112 fließt, und m eine anuur-.· Hälfte, die über die Diode 112 und den Transistor 109 fließt, sichergestellt, daß beide Seiten des Kondensators 108 exakt auf demselben Potential, und zwar auf 0 V liegen. Solange die Diode 112 nicht leitend ist, d.h. solange die Kapazität noch nicht auf Null entladen ist, fließt der gesamte Strom, der durch den Transistor 113 fließt, über die Diode 111.

Damit ist gewährleistet, daß bei Beginn eines Rechfceckimpulses ein Aufladen mit konstantem Strom und bei Beendigung des Rechteckimpulses ein Entladen mit konstantem Strom erfolgt. An dem Eingang des Netzwerkes 132 liegt also ein Spannungsimpuls an, der Trapezform hat und damit der in Fig. 2b dargestellten Impulsform weitgehend angenähert ist.

Am Eingang des Netzwerkes 32 ist ein Impedanzwandler 114 t--^-Q2—v^a^-ffe^^-oK»l^'&&i&3?&e>K4u@.^:tQ.r,.) vorgesehen; von dessen Ausgang gelangt der Spannungsimpuls über - je nach Stellung des Schalters 33 -. einen der Widerstände 32' an die Klemme 11 und an den Widerstand 40. Die Widerstände 31' sind mit einer Genauigkeit von 1 $ derart eingestellt, daß sich an der Klemme 11 Eichimpulse verschiedener Höhe zwischen 0,5 und 5 mV einstellen lassen.

Über die Klemme 12 wird der Spannungsimpuls dem Vorverstärker und dem Nachverstärker 114 zugeführt, dessen Ausgang die Klemme 15 bildet, die an eine Auswerte-Einheit 16 (vgl.Fig.1) angeschlossen ist.

-H-

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BAD ORIGINAL

• /Hf-

Die Verstärker können prinzipiell sowohl als SpSnnungs- oder auch als stromempfindliche Verstärker ausgeführt werden. Die Verwendung von stromempfindlichen Verstärkern wird möglich, da bei der Eichung der Widerstand am Eingang des Verstärkers konstant "bleibt; sie· hat dann den Vorteil, daß wegen der hohen Gegenkopplung von stromempfindlichen Verstärkern am Eingang eines solchen Verstärkers nur eine praktisch vernachlässigbare Potentialdifferenz auftritt, so daß Störkapazitäten ohne Einfluß bleiben. Der Aufbau derartiger stromempfindlicher Verstärker ist dem Pachinanii geläufig, so daß an dieser Stelle auf eine nähere Darstellung verzichtet werden kann. In Pig. 2 sind sie angedeutet durch zwei Verstärker 116 bzw. 120 mit hoher Leerlaufverstärkung und starker Gegenkopplung der Gegenkopplungswiederstände 119, 117 sowie durch eine Ankopplungskapazität 115 und einen Kopplungswiderstand 118.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Schaltungsanordnung zur Eichung einer Anordnung (Meßanordnung) zur Messung des Volumens von Partikeln, "bei .der die Partikel im Strömungsfeld eines Elektrolyten durch eine Meßöffnung hindurchgeleitet werden, zu deren beiden Seiten Elektroden angeordnet sind, an denen bei Durchtritt der Partikel Impulse entstehen, die in einer Auswerte-Einheit ausgewertet werden, und "bei der den zur Eichung der Auswerte-Einheit zugeführten Eichimpulsen rechnerisch ein bestimmtes Volumen zugeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eichimpuls-Generator (20) als Eichimpulse Spannungsimpulse mit bestimmter Impulshöhe erzeugt und eine Einspeisung dieser Eichimpulse in die Meßanordnung in Serie mit der eigentlichen Meßstrecke zwischen den Elektroden (9,10) unter Einschluß der Meßöffnung (4) erfolgt derart, daß ein aus der Impulshöhe der.Eichimpulse rechnerisch ermitteltes Volumen den in der Auswerte-Einheit (16) registrierten Spannungsimpulsen zuordenbar ist.

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem an sich bekannten stromempfindlichen Verstärker (13,14) eine Verstärkung der in die Meßstrecke (9,4,10) eingespeisten Spannungoimpulse erfolgt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung der als Eichimpulse dienenden Spannungsimpulse über einen im Vergleich zum Widerstand der Meßöffnung (4) niederohmigen Widerstand (40) erfolgt, der mit dem Widerstand der Meßöffnung (4) in Reihe geschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohe des eingespeisten Spannungsimpulses durch ein Netzwerk (32) im Eichimpuls-G-enerator (20) einstellbar (33) ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Eichimpuls-G-enerator (20) eine Impulsfortschaltung (31) vorgesehen ist, die dem Eichimpuls eine der bei Durchtritt eines Partikels durch die Meßöffnung (4) auftretenden Impulsform (Pig. 2a) angenäherte Impulsform gibt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Impulsformgenerator (31) zur Erzeugung eines Spannungsimpulses, aus der der Eichimpuls abgeleitet wird, eine durch einen Rechteckimpuls einschaltbare erste Konstantstromquelle (107,127,128,129,130) vorgesehen ist und der von dieser abgegebene konstante * Strom eine Kapazität (108) auf einen durch einen Spannungsbegrenzer (110) vorbestimmten Wert auflädt, und die Kapazität ferner mit einer zweiten Konstantstromquelle (109,131,132,133) verbunden ist, über sie bei Abschaltung der ersten Konstantstromquelle (107, 127,128,129,130) infolge einer Beendigung des Recht-

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eckimpulses entlädt, und ferner eine mit der zweiten Konstantstromquelle (109,131,132,133) über eine Diode

(112) verbundene dritte Konstantstromquelle (113,122, 123 »124·, 125) vorgeoehen ist, wobei die Diode nach erfolgter Entladung der Kap.azität (108) auf Null leitend wird und der von der zweiten Konstantstromquelle (109,131,132,133) abgegebene Strom über die Diode (112) und die dritte Konstantstromquelle (113, 122,123,124,125) fließt.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nach erfolgter Entladung der Kapazität (108) durch den durch die aweite (109) und die dritte

(113) Konstantstromquelle fließende Strom verursachte Spannungsabfall an der Diode (112) gegenüber einer Seite der Kapazität (108) durch eine weitere Diode (111) ausgeglichen wird, die mit der anderen Seite der Kapazität (108) und mit deren Verbindung mit Erdpo'tential verbunden ist.

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