DE2442202A1

DE2442202A1 - Automatisches spektralanalysengeraet

Info

Publication number: DE2442202A1
Application number: DE2442202A
Authority: DE
Inventors: Francois Marie Mauri Chabannes; Pierre Raymond Maurice Godfrin; Pierre Philippe Louis Mailly; Edouard Sylvain Milot
Original assignee: Etat Francais
Current assignee: Etat Francais
Priority date: 1973-09-20
Filing date: 1974-09-04
Publication date: 1975-03-27
Also published as: NL7411841A; GB1464035A; IT1017948B; SE7409484L; JPS5065281A; BE820133A; FR2257900B1; US4012145A; SE390453B; FR2257900A1

Description

Automatisches Spektralanalysengerät

Die Erfindung betrifft die Spektralanalyse eines Mediums großer Dicke und bezieht sich insbesondere auf ein automatisches Spektralanalysengerät, mittels welchem sehr schnei], die Analyse einer Zone der Atmosphäre an " -·■ Ort und Stelle ausgeführt werden kann, um daraus die Verunreinigung zu berechnen.

Es sind bereits Geräte bekannt, die das Bilden des Ab" sorptionsspektrums oder des Raman-Spektrums einer Probe ermöglichen.

Diese Geräte erfordern im allgemeinen eine Probenent- ' nähme, und die Messungen, die an dieser Probe ausgeführt

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werden, gestatten nicht, die Entwicklung der Zusammensetzung des Mediums zu verfolgen, aus welchem diese Probe entnommen wurde.

Es sind außerdem bereits Spektralgeräte bekannt-, die das Aufzeichnen des Emissionsspektrumsvon Leuchterscheinungen und das Verfolgen ihrer Entwicklung gestatten. Der Anwendungsbereich dieser Geräte ist aber allein auf diejenigen Elemente beschränkt, die sehr leuchtend sind.

Weiter sind bereits ,in jüngerer Zeit entwickelte Geräte bekannt geworden, bei welchen Laser sehr hoher Leistung verwendet werden, welche das Untersuchen der Raman-Rückstreuung gestatten. Diese Geräte sind zwar für dieselben Aufgaben wie das Gerät nach der Erfindung vorgesehen, sie haben jedoch den Nachteil, sehr große Installationen zu erfordern und aufgrund der hohen Leistung des verwendeten Lasers verhältnismäßig gefährlich zu sein. Darüberhinaus erfolgt in diesen Geräten die Analyse des Mediums mit Hilfe des Raman-Spektrums.

Schließlich sind Analysengeräte bekannt, die die Absorption eines Mediums über einer sehr kleinen Anzahl von Wellenlängen ausgesandter Wellen messen. Diese: Geräte gestatten nicht das Analysieren von komplexen Mischungen und die Änderung der Wahl der Wellenlängen ist schwierig.

Die Erfindung bezweckt, die Nachteile dieser bekannten Geräte zu beseitigen, indem ein automatisches Gerät für die sehr schnelle Analyse der Zusammensetzung eines Mediums großer Dicke geschaffen wird, welches trotz seines verhältnismäßig einfachen Aufbaus ermöglicht, praktisch in Echtzeit die Entwicklung der Zusammensetzung dieses Mediums zu verfolgen.

Ziel der Erfindung ist es außerdem, ein solches Analysengerät zu schaffen, welches in der Lage ist, in regelmäßigen

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ORlGtNAL INSPECTED

ZeitIntervallen die Absorptionen des Mediums auf dem Weg eines kohärenten Lichtbündels über einer großen Anzahl von vollkommen definierten Wellenlängen derart zu ermitteln, daß in dicht beieinander liegenden Zeitpunkten Absorptionsspektren erzielt werden, die zum Bestimmen der Zusammensetzung des von' dem Bündel durchquerten Mediums verwendet werden.

Die Erfindung betrifft somit ein automatisches Spektralanalysengerät zum Ermitteln der Zusammensetzung eines Mediums, insbesondere einer Zone der Atmosphäre, welches gekennzeichnet ist durch eine kohärente Lichtquelle, die sequentiell eine Folge von Linien im Spektrum aussenden kann und ein Verstärkungsmedium, einen feststehenden Spiegel und ein drehbares optisches System enthält, durch eine Trennvorrichtung zum Trennen des ausgesandten Bündels in zwei Teile, durch einen Referenzdetcktor zum Empfangen eines ersten Teils des Bündels, durch einen Meßdetektor zum Empfangen eines zweiten Teils des Bündels nach seiner Ausbreitung in dem zu untersuchenden Medium und seiner Reflexion durch einen in einer vorbestimmten Entfernung angeordneten Reflektor, und durch eine elektronische Schaltung zum Verarbeiten der Ausgangssignale des Referenzdetektors und des Meßdetektors synchron mit der Rotation des optischen Systems und zum Liefern von Daten über die Spektralanalyse des Mediums in digitaler Form.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des automatischen

Analysengerätes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Gesamtdarstellung der in dem Gerät

von Fig. 1 verwendeten elektronischen Schaltung,

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Fig. 3 in einem Diagramm in Abhängigkeit von

der Zeit Signale, die an wichtigen Punkten der Schaltung von Fig. 2 erscheinen,

Fig. 4 eine Gesamtdarstellung der Decodierungs-

schaltung, die in dem Aufbau der elektronischen Schaltung von Fig. 2 enthalten ist,

Fig. 5 .. ein Schaltbild der Meßverstärker und der

Referenzverstärker der Schaltung von Fig.2,

Fig. 6 ein Schaltbild der Wiedergabeschaltung,

die in dem Aufbau der Schaltung von Fig. 2 enthalten ist,

Fig. 7 . ein Schaltbild der Meßintegratoren und

Referenzintegratoren der Schaltung von Fig.2.

Zunächst wird auf die Darstellung in Fig. 1 Bezug genommen. Das Analysengerät nach der Erfindung enthält im wesentlichen eine Quelle 1, deren Verstärkungsmedium 1a eine Verstärkungskennlinie mit mehreren Spektrallinien hat. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung besteht die Quelle 1 aus einem ständig angeregten CO~- Laser. Das Verstärkungsmedium 1a ist in ein Rohr eingeschlossen, welches einerseits durch einen festen Spiegel 1b und andererseits durch ein Austrittsfenster 2 verschlossen ist. Vor dem Austrittsfenster 2 des Rohres ist ein drehbarer Flächenwinkel 3 angeordnet, welcher aus einem Beugungsgitter 4 und einem Planspiegel 5 besteht. Der Flächenwinkel 3 wird durch einen Elektromotor in Drehung versetzt, welchem ein Winkelcodierer 6 zugeordnet ist, der die Aufgabe hat, der elektronischen Schaltung des Gerätes Informationen über die aufeinanderfolgenden Positionen des Flächenwinkels 3 und demzufolge über die Wellenlängen von ausgesandten Wellen zu liefern.

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Auf dem Weg des von der Quelle 1 ausgesandten Lichtbün— dels ist eine Trennvorrichtung 7 angeordnet/ welche die Aufgabe hat, das ausgesandte Bündel in zwei Teile zu trennen. Ein erster Teil dieses Bündels/ der als Referenzbündel dient, wird zu einem Referenzdetektor 8 geleitet, während der andere Teil des Bündels zu dem zu untersuchenden Medium M, bei welchem es sich beispielsweise um eine Zone der Atmosphäre handelt, geschickt wird, und zwar mittels eines Sende-Empfangsteleskops 9,welches die Aufgabe hat, das ausgesandte Bündel weniger divergent zu machen und den Hauptteil der re-~ flektierten Energie aufzufangen. Ein Reflektor 10 ist in einer bestimmten Entfernung von der Trennvorrichtung 7 derart angeordnet, daß er diesen anderen Teil des Bündels auf einem Weg reflektiert, der mit dem Einfällsweg identisch ist. Ein Meßdetektor 11 empfängt den Teil des Bündels, der das zu untersuchende Medium durchquert hat. Die Ausgänge des Referenzdetektors 8 und des Meßdetektors 11 sind mit einer elektronischen Verarbeitungs— schaltung 12 verbunden, die anhand der aus den Detektoren 8 und 11 stammenden Informationen die Daten über die Spektrallinien des ausges^nd.ten Bündels _r welches Absorptionen durch das untersuchte Medium M ausgesetzt gewesen ist, und demzufolge über die Zusammensetzung dieses Mediums liefert.

Diese elektronische Verarbeitungsschaltung 12 ist als Gesamtdarstellung in Fig.2 gezeigt.

Gemäß einer ersten Variante ist der feste Spiegel 1b teilweise lichtdurchlässig und die Emission erfolgt durch diesen festen Spiegel hindurch.

Gemäß einer anderen Variante (nicht dargestellt) wird ein zweiter fester Spiegel vorgesehen, der mit dem' ersten festen Spiegel einen Hohlraum festlegt, in welchem ein drehbares Prisma angeordnet ist. In diesem Fall kann die Emission durch einen der festen Spiegel hindurch erfolgen. In diesem Fall kann das Prisma unter Umständen durch eine

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drehbare Fabry-Perot-Vorrichtung ersetzt werden.

Es ist zu bemerken, daß der Hohlraum, der entweder durch die beiden festen Spiegel oder durch einen festen Spiegel und das drehbare Beugungsgitter gebildet ist, ausreichend lang sein muß, damit sich in jedem Augenblick mindestens eine Mode des auf diese Weise gebildeten Hohlraums innerhalb jeder der Linien im Spektrum des Verstärkungsmediums 1a befindet.

In dieser Figur ist außerdem der Winkelcodierer 6 dargestellt, von dem weiter oben die Rede war.

Die elektronische Verarbeitungsschaltung enthält einen Impulszähler 13, der mit dem Ausgang des Winkelcodierers 6 verbunden ist. Dieser mit dem Winkelcodierer verbundene Zähler ist im Handel in Form einer einzigen Anordnung erhältlich, die von der deutschen Firma HEIDENHAIN hergestellt und vertrieben wird (Typen ROD 1/45.7 und VRZ 3002).

Der Ausgang des Zählers 13 ist mit dem Eingang einer Decodierschaltung 14 mit fünfhundert Positionen verbunden, die die Aufgabe hat, unter den fünfhundert Positionen des Zählers 13, die den nutzbaren Sektor des Flächenwinkels 3 überdecken, die Positionen herauszusuchen, die am besten die Impulse von Linien im Emissionsspektrum darstellen, die zu verarbeiten sind.

Die Decodierungsschaltung 14 ist einerseits mit dem Eingang eines Freigabesignalformers 15 und andererseits mit einer digitalen Informationsverteilungsschaltung 16 verbunden.

■Der Freigabesignalformer 15 ist mit einem Eingang einer UND-Schaltung 17 verbunden, deren anderer Eingang mit dem in Fig. 1 dargestellten Referenzdetektor 8 über einen Verstärker 18 und einen Vergleicher 19 verbunden ist;

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Der Ausgang der UND-Schaltung 17 ist mit einem Ausgang einer Wiedergabeschaltung 20 für bei der Emission fehlende Linien im Spektrum verbunden. Der Eingang der Schaltung 20 ist mit einem zweiten Ausgang des Formers 15 verbunden.'

Der mit der UND-Schaltung 17 verbundene Ausgang der Wiedergabeschaltung 20 ist mit einem Auslöseeingang eines Bezugssignalintegrators 21 verbunden, dessen Haupteingang mit dem Ausgang des Verstärkers 18 und dessen Ausgang mit dem Eingang eines Analog-Digital-Umsetzers 22 der Referenzsignale verbunden ist.

Die Wiedergabeschaltung 20 hat einen zweiten Ausgang, der mit dem Eingang einer ODER-Schaltung 23 verbunden ist, deren anderer Eingang mit einem Ausgang eines Meßsignalintegrators 24 verbunden ist, dessen Haupteingang mit dem in Fig. 1 dargestellten Meßdetektor 11 über einen Verstärker 25 verbunden ist, und dessen Auslöseeingang über eine Schaltung 26 mit regulierbarer ' Verzögerung mit dem Ausgang der UND-Schaltung 17 verbunden ist. Die Verstärker 18 und 25 sind mit dem Ausgang des Decodierers 14 zum Synchronisieren der Schaltung mit der Rotation des Flächenwinkels 3 verbunden.

Der Ausgang der ODER-Schaltung 23 ist mit einem Steuereingang des Analog-Digital-Umsetzers 22 und mit einem Steuereingang eines Analog-Digital-Umsetzers 27 verbunden, der mit dem Ausgang des Meßsignalintegrators 24 über eine Verstärkerschaltung 28 mit regulierbarem Verstärkungsfaktor verbunden ist. Die Regulierung.des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 28 erfolgt durch einen Umschalter 2 9 mit zwei Stellungen, mittels welchem zwischen zwei vorbestimmten Werten des Verstärkungsfaktors, nämlich 1 oder 10, gewählt werden kann.

Die digitalen Ausgänge der Umsetzers 22 und 27 sind durch

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Mehrfachleiter mit den Referenz- und Meßeingängen der digitalen Vertexlungsschaltung 16 verbunden, während die Umsetzungsende-Ausgänge dieser Umsetzer über eine UND-Schaltung 30 mit einem Umsetzungsende-Eingang der Digitalschaltung 16 sowie mit den Nullrückstelleingängen der Integratoren 21 und 24 verbunden sind.

Die Digitalschaltung 16 ist ihrerseits mit einer bestimmten Anzahl von Informationsauswertungsvorrichtungen verbunden, wie etwa ein Meßspeicher 31 und ein Referenzspeicher 32, eine Schaltung 33 zum Berechnen des Verhältnisses M/R zwischen den Meßsignalen und den Referenzsignalen, ein Streifenlocher 34 und ein Drucker 35.

Einige der Schaltungen, die einen Teil der in Fig. 2 dargestellten Schaltung bilden, werden nun ausführlicher beschrieben.

Zuerst sollen einige Angaben über die in Pig. 1 dargestellten Referenz- und Meßdetektoren 8 und 11 gemacht werden.

Diese Detektoren müssen so ausgelegt sein, daß sie auf die Wellenlängen der von dem Laser 1 ausgesandten Signale reagieren und einen großen Durchlaßbereich aufweisen. Man verwendet zu diesem Zweck vorzugsweise Detektoren des Typs Cd Te - Hg Te, die von der Firma S.A.T. hergestellt und vertrieben werden, oder aber pyrotechnische Detektoren Molectron Typ P3.

Der von der Firma HAIDENHAIN hergestellte Winkelcodierer-Zähler 6,13 ist so ausgelegt, daß er 20 000 Punkte für eine Umdrehung des Codierers 6 in Form von Informationen mit fünf Ziffern liefert, die im Binärcode für Dezimalziffern oder BCD-Code codiert sind.

Wie oben in bezug auf die Beschreibung von Fig. 2 angegeben, wird der nutzbare Sektor des drehbaren Flächen-

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winkeis 3 durch die fünfhundert ersten Positionen des Codierers 6 überdeckt.

Die Decodierungsschaltung 14, die die Aufgabe hat, unter diesen Positionen diejenigen herauszufinden, die am besten die Impulse von zu verarbeitenden Linien im Spektrum darstellen, ist in Fig. 4 gezeigt.

Sie enthält fünf Decodierungskarten 37 bis 41 mit jeweils 100 Positionen.

Diese Karten sind als integrierte Schaltungen hergestellt, die jeweils als ODER-Schaltung mit 100 Eingängen geschaltet sind und die Aufgabe haben, die Positionen von 0 bis 99 bzw. von 100 bis 199 bzw. von 200 bis 299 bzw. von 300 bis 399 bzw. von 400 bis 499 zu empfangen.

Die Eingänge der Karten 37 bis 41 sind mit den Ausgängen 0 bis 499 des Zählers 13 über Decodierer 42 bis 44 des Typs SN 7 442 verbunden, die von der Firma Texas Instruments Incorporated hergestellt werden. Die Ausgänge der Tausender und der Zehntausender des Zählers 13 sind über zwei Decodierer 45 und 46 desselben Typs mit den beiden Eingängen einer UND-Schaltung 47 verbunden, deren Ausgang mit einem Eingang von zwei UND-Schaltungen 48 und 49 mit drei Eingängen verbunden ist.

Ein zweiter Eingang der UND--Schaltung 48 ist mit den Ausgängen der Decodierer 42 und 44 über eine Nulldecodierungsschaltung 50 verbunden.

Ein zweiter Eingang der Torschaltung 49 ist mit dem gemeinsamen Ausgang der Karten 37 bis 41 verbunden.

Die dritten Eingänge der Torschaltungen 48 und 49 sind mit dem Ausgang einer Taktschaltung verbunden, die aus zwei Impulsformern 51 und 52 besteht, deren Eingänge mit dem Ausgang niedrigster Stellenwertigkeit der

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Einheiten des Zählers 13 und deren Ausgänge mit dem einen bzw. anderen Eingang einer ODER-Schaltung 53 verbunden sind, deren Ausgang mit den genannten dritten Eingängen über einen dritten Impulsformer 54 verbunden ist. Der Ausgang der Torschaltung 48 ist mit der Digitalschaltung 16 der Schaltung von Fig. 2 über einen Impulsformer 55 verbunden, der Synchronisierimpuise für die Drehung des Flächenwinkels 3 formt, während der Ausgang der Torschaltung 49 mit dem Eingang des Freigabesignalformers 15 verbunden ist, der ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Decodierungskarten 37 bis 41 bestehen jeweils aus zehn Dekaden.

Die zehn Dekaden der Karte 37, die die Positionen von 0 bis 99 empfangen, sind für den Empfang der Positionen O bis 9 bzw. 10 bis 19 bzw. ... 90 bis 99 bestimmt.

Jede Dekade umfaßt zehn Elemente, die jeweils aus einer Torschaltung 56 des Typs SN 7 404 bestehen, deren Eingang einen Eingang der Dekade bildet und deren Ausgang mit einem Eingang einer Torschaltung 57 des Typs SN 7403 verbunden ist, deren anderer Eingang gemeinsam mit den entsprechenden Eingängen der neun anderen Torschaltungen (nicht dargestellt) der Dekade mit einer Bewertungsschaltung verbunden ist, die die Stellenwerte der durch die Dekade gezählten Ziffern bestimmt.

Die jeder Dekade zugeordnete Bewertungsschaltung umfaßt eine Torschaltung 58 des Typs SN 7404 und eine Torschaltung

59 des Typs SN. 7400, deren Eingänge mit den Ausgängen 0 Zehn bzw. 0 Hundert des Zählers 16 verbunden sind und deren Ausgänge mit den Eingängen einer NAND-Schaltung

60 des Typs SN 7400 verbunden sind, deren Ausgang mit den gemeinsamen Eingängen an der Torschaltung 57 und mit den neun anderen Torschaltungen der Dekade über eine Torschaltung 61 des Typs SN 7404 verbunden ist.

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Selbstverständlich ist die Bewertungsschaltung, die der Dekade zugeordnet ist, welche für das Zählen der Positionen von 10 bis 19 bestimmt ist, mit der vorherigen zwar identisch, ihre Eingänge sind jedoch mit den Ausgängen 1 Zehn und O Hundert des Zählers 16 verbunden. Infolgedessen enthält die Karte 37 hundert Elemente, wie etwa die Torschaltungen 56, 57, und zehn Bewertungsschaltungen, wie etwa die Torschaltungen 58, 60, 61, wobei die Torschaltung 59 allen Dekaden der Karte 37 gemeinsam ist.

Dasselbe gilt für die anderen Karten.

Der Ausgang der Torschaltung 57 ist mit einem Eingang einer Anordnung von parallelgeschalteten ODER-Schaltungen verbunden, die in der Karte 37 durch eine ODER-Schaltung 62 dargestellt ist. Eine Verbindungsbrücke ist zwischen dem Ausgang der Torschaltung 57 und dem Eingang der Torschaltung 62 derart angeordnet, daß bei Bedarf die entsprechende Position neutralisiert werden kann, indem einfach die Brücke 63 herausgenommen wird.

Selbstverständlich sind die anderen Torschaltungen der 99 anderen Elemente der Karte in analoger Weise mit der Anordnung der ODER-Schaltungen über ebenso viele Verbindungsbrücken verbunden.

Man verwendet vorzugsweise für die ODER-Schaltungen 62 Schaltungen des Typs SN 7430, die ebenso wie die oben angegebenen Schaltungen von der Firma Texas Instruments hergestellt werden.

Die Referenz- und Meßverstärker 18 und 25, die einen Teil der Schaltung von Fig. 2 bilden, sind beide von der in Fig. 5 dargestellten Bauart.

Ein Verstärker dieser Bauart enthält zwei Operationsverstärker 64 und 65.

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Der Verstärker 64 ist als Umkerverstärker geschaltet, während der Verstärker 65 nicht als Umkehrverstärker geschaltet ist.

Diese Verstärker weisen an ihrem Ausgang eine nicht vernachlässigbare Abweichung auf, die den Betrieb der Schaltungen stören kann, mit denen die Verstärker 18 und 25 verbunden sind, und insbesondere den Betrieb des Vergleichers 19, der mit dem Ausgang des Referenzverstärkers 18 verbunden ist.

Damit diese Abweichung beseitigt wird, enthält der Verstärker von Fig. 5 einen Kondensator 66, der mit dem Ausgang des Verstärkers 65 über einen Schalter 67 des Typs DG 133 BP (hergestellt von der Firma Siliconix) verbunden ist, der durch Rechtecksignale gesteuert wird, die von dem Ausgang (des Decodierers 14) für die Synchronisierung der Drehung des Flächenwinkels 3 kommen.

Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 66 und dem Schalter 67 ist mit dem Eingang eines Korrekturverstärkers 68 über einen Verstärker 69 verbunden.

Der andere Eingang des Korrekturverstärkers 68 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 65 verbunden. Der Impuls für die Synchronisierung der Drehung des Flächenwinkels 3, welcher der Decodierungsnull der Decodierschaltung 14 (Fig. 2) entspricht, erscheint vor jedem Impuls der Linie im Spektrum und ermöglicht, in dem Kondensator 66 die Spannung der Grundlinie der Folge von durch die Abweichung betroffenen Impulsen zu speichern.

Während der Durchlaßperioden der zu messenden Signale wird diese Spannung in dem zu verarbeitenden Signal durch den Korrekturverstärker 68, der einen Verstärkungsfaktor von 1 hat, vollständig unterdrückt.

Die Verstärker, die für den Aufbau der Verstärker 18 und 25 verwendet werden, SV^ iYPf^gswei^{36 von der} Firma

Analog Devices hergestellte und vertriebene Schaltungen des Typs 149A für die Verstärker 64, 65 und 68 und des Typs ADP 511 C für den Verstärker 69.

Die Wiedergabeschaltung 20, die Teil der Schaltung von Fig. 2 ist, ist in Fig. 6 dargestellt. Diese Schaltung, deren Eingänge von dem Former 15 und dem Vergleicher 19 gebildet werden, die mit der UND-Schaltung 17 (Fig. 2) verbunden sind, enthält zwei Impulsformer 70 und 71, die aus den Vorderflanken bzw. Hinterflanken des Ausgangssignals des Formers 15 Impulse formen.

Der Impulsformer 70 ist mit dem Eingang P einer Kippschaltung 72 verbunden, deren Löscheingang C mit dem Ausgang der UND-Schaltung 17 und deren Ausgang Q mit dem Eingang einer UND-Schaltung 73 verbunden ist. Der andere Eingang derselben ist mit dem Ausgang des Impulsformers 71 verbunden, während ihr Ausgang mit einem Eingang der ODER-Schaltung 23 (Fig. 2) verbunden ist, deren anderer Eingang mit dem Integrationsende-Ausgang des Meßintegrators 24 (Fig. 2) verbunden ist.

Die Vorderflanke jedes aus dem Impulsformer 15 stammenden Freigaberechteckimpulses löst den Impulsformer 70 aus, der die UND-Schaltung 73 leitend macht. Wenn die Emission bzgl. dieses Rechteckimpulses erfolgt, erkennt der Vergleicher 19 eine zu untersuchende Linie im Spek- " trum und die UND-Schaltung 17 liefert einen Integrationsbefehl in demselben Zeitpunkt, in welchem sie die UND-Schaltung 73 wieder sperrt.

Wenn keine Emission der betreffenden Linie im Spektrum erfolgt, bleibt der Vergleicher 19 im Ruhezustand. Die Integratoren 21 und 24 (Fig. 2) sind nicht angesteuert, die UND-Schaltung 73, die durch die Vorderflanke des Freigaberechteckimpulses leitend gemacht worden ist, \ läßt aber den Impuls durch, der von dem Impulsformer 71 geliefert wird, welcher durch die Hinterflanke des Frei-

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gaberechteckirapulses ausgelöst worden ist.

Die Umsetzer 22 und 27 (Fig. 2) liefern somit einen Wert Null für jegliche fehlende Linie im Spektrum, was gestattet, die gespeicherten digitalen Werte nicht zu verschieben.

Die in der Wiedergabeschaltung von Fig. 6 verwendeten Impulsformer.sind vorzugsweise Schaltungen SN 74121, die Kippschaltung 72 ist eine Kippschaltung SN 7476, die Torschaltung 73 ist eine Schaltung SN 7400, welche sämtlich von der Firma Texas Instruments Incorporated hergestellt und vertrieben werden, während der Vergleicher 19 eine Schaltung ist, die von der Firma L.C.A. hergestellt wird und einen Vergleicher ,uA 710 und einen Verstärker ,uA 741 enthält.

Ein verwendeter Integrator, wie der Referenzintegrator und wie der Meßintegrator 25 in der Schaltung von Fig. 2, ist in Fig. 7 dargestellt. Er enthält eine monostabile Schaltung 74 des Typs SN 74121 zum Regulieren der Integrationsdauer, deren Eingang 7 5 den Integrationssteuereingang bildet und von der ein Ausgang 76 den Ausgang des Integrationsrechteckimpulses bildet. Dieser Ausgang ist außerdem mit einer Kippschaltung 77 des Typs SN 7476 verbunden, deren anderer Eingang 78 den Nullrückstelleingang des Integrators bildet.

Der andere Ausgang der monostabilen Schaltung 74 ist über einen Verstärker 80 mit einer analogen Torschaltung 7 9 verbunden. Der Ausgang der Torschaltung 79 ist mit einem Eingang eines Verstärkers 81 verbunden, dessen anderer 'Eingang mit einer Schaltung 82 zum Regulieren der Verschiebung verbunden ist.

Der Verstärker 81 ist vorzugsweise ein Verstärker des Typs ADP 511 C der Firma Analog Devices.

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Der Ausgang der Kippschaltung 77 ist über' eine Diode und einen npn-Transistor 84 mit einem Eingang einer weiteren analogen Torschaltung 85 verbunden, deren anderer Eingang mit dem Ausgang des Verstärkers 81 und deren Ausgang mit dem Ausgang der Torschaltung 79 verbunden ist.

Die Torschaltungen 79 und 85 sind beispielsweise Schaltungen des Typs CD 4016 der Firma R.CA.

Die übrigen Schaltungen, die Teil des Aufbaus der elektronischen Schaltung von Fig. 2 sind, sind in herkömmlicher Weise aufgebaut und werden folglich nicht im einzelnen beschrieben.

Das oben beschriebene Gerät arbeitet folgendermaßen:

Der in Fig. 1 dargestellte Laser 1 wird ständig angeregt, so daß er kontinuierlich arbeitet., Der Flächenwinkel 3 dreht sich schnell um seine Achse, die durch die Verbindung des Beugungsgitters 4 und des Spiegels 5 gebildet wird, und seine Orientierung wird in jedem Augenblick durch den Winkelcodierer 6 bestimmt.

Für eine bestimmte Anzahl von vollkommen festgelegten Orientierungen des Flächenwinkels 3 emittiert der Laser Jeder Orientierung entspricht eine definierte Wellenlänge, die durch das Beugungsgitter 4 übertragen wird. Daraus folgt, daß im Verlauf jeder Umdrehung des Flächenwinkels 3 der Laser 1 eine Folge von Impulsen mit unterschiedlichen Wellenlängen emittiert.

Das emittierte Laserbündel bleibt im Verlauf der Drehung des Flächenwinkels 3 fest.

Die Trennvorrichtung 7 entnimmt einen Teil des Bündels und leitet ihn zu dem Referenzdetektor 8. Der andere Teil des Laserbündels wird durch das Teleskop 9 kollimiert,

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durchquert das Medium M, von dem das Spektrum gebildet werden soll, und wird danach durch den Reflektor 10 zu der Trennvorrichtung 7 zurückgeschickt, wobei er wieder das Medium M und das Teleskop 9 durchquert. Die Trennvorrichtung 7 schickt einen Teil des reflektierten Bündels zu dem Meßdetektor 11.

Die durch die Detektoren 8 und 11 empfangenen Signale werden ebenso wie die aus dem Winkelcodierer 6 empfangenen Signale der elektronischen Schaltung 12 zugeführt, die die Absorption des Mediums über einer bestimmten Anzahl von ausgewählten Wellenlängen bestimmt.

Die Betriebsweise der elektronischen Schaltung 12, die ausführlicher in den Fig. 2 und 4 bis 7 dargestellt ist, wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Diagramme von Fig. 3 beschrieben.

Die Schaltung 12 hat die Aufgabe zu verstärken, dann die Impulse zu quantisieren, die von dem Referenzdetektor 8 und dem Meßdetektor 11 ausgesandt werden, welche die von dem Laser 1 und dem Flächenwinkel 3 bzw. die durch den Reflektor 10 reflektierten Signale empfangen, die das zu untersuchende Medium M (Fig. 1) zweimal durchquert haben.

Sie hat außerdem die Aufgabe, die Synchronisierung der vorgenannten Quantisierung sicherzustellen und Informationen über die Zusammensetzung des Spektrums des untersuchten Mediums wiederzugeben, die leicht auf einem Drucker oder einem Streifenlocher ausgewertet werden können.

Das Prinzip der Verarbeitung besteht darin, die Impulse bzgl. der ausgesandten und empfangenen Linien im Spektrum während derselben Dauer ab der Vorderflanke dieser Impulse zu integrieren und danach die erhaltene Integrationsspannung in digitale Daten umzuwandeln.

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Wenn die Laseranordnung in Betrieb ist, beginnt nach einem manuellen Startbefehl die Datenerfassung, sobald der Winkelcodierer 6 Null passiert und dem Codierer 14 ein Signal liefert, welches derselbe in ein Drehungssynchronisiersignal umformt, das er einerseits der digitalen Verteilungsschaltung 16 und andererseits den Referenz- und Meßverstärkern 18 und 25 zuführt, damit ihre Abweichung korrigiert wird, wie mit Bezug auf Fig. 5 angegeben wurde.

Dieses Signal ist durch das Diagramm A von Fig. 3 dargestellt.

Der Decodierer 14, von dem eine ausführlichere Darstellung in Fig. 4 angegeben ist, ist zuvor reguliert worden, indem auf die Karten 37 bis 41 Verbindungsbrücken 63 derart aufgesetzt worden sind, daß diejenigen Positionen gewählt sind, die am besten als Ausgangspositionen für die Verarbeitung von festgelegten Linien im Spektrum dienen können. Man wählt im allgemeinen die Positionen, die den Vorderflanken der zu verarbeitenden Impulse unmittelbar vorangehen.

Der auf diese Weise eingestellte Decodierer 14 decodiert unter den 20 000 Punkten, die durch den Codierer 5 geliefert werden (Diagramm C, Fig. 3), nur die 500 ersten Punkte, die den Emissionsbereich überdecken.

Jedesmal, wenn der Decodierer 14 aus dem Codierer 6 einen Impuls empfängt, der einer gewählten Linie im Spektrum entspricht, führt er einen Ausgangsimpuls zur Synchronisierung der Linie im Spektrum (Diagramm D, Fig. 3) dem Impulsformer 15 zu, der einen Freigaberechteckimpuls (Diagramm E, Fig. 3) liefert.

Gleichzeitig führt der Referenzdetektor 8 (Fig. 1) dem Referenzverstärker 18 ein Signal zu, welches der zu untersuchenden Linie im Spektrum entspricht und aus dem Teil des Lichtbündels resultiert, den die Trennvorrichtung 7

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zu dem Detektor 8 geleitet hat. Diese Signale sind in dem Diagramm B von Fig. 3 dargestellt.

Die Ausgangssignale des Verstärkers 1«8 werden dem Vergleicher 19 zugeführt, der ihre Amplitude mit einem Referenzwert vergleicht.

Wenn das aus dem Verstärker 18 kommende Signal eine ausreichend große Amplitude hat, liefert der Vergleicher ein Ausgangssignal (Diagramm F, Fig. 3).

Die Ausgangssignale des Signalformers 15 und des Vergleichers 19 werden an die UND-Schaltung 17 angelegt. Während des gleichzeitigen Vorhandenseins dieser beiden Signale an den Eingängen der UND-Schaltung 17 sendet dieselbe ein Integrationsbefehlssignal (Diagramm G, Fig. 3) aus, welches dem Referenzintegrator 21 zugeführt wird, der mit der Integration der aus dem Verstärker 18 kommenden Signale beginnt. Die Integrationsdauer ist durch die Dauer des von dem Signalformer 15 gelieferten Freigaberechteckimpulses ab dem Zeitpunkt festgelegt, in welchem das Integrationsbefehlssignal durch die UND-Schaltung 17 erzeugt wird.

Sie ist durch die Signale des Diagramms H von Fig. 3 dargestellt, während das Ausgangssignal des Integrators 21 durch das Diagramm I dargestellt ist.

Das zu dem Meßverstärker 25 durch den Meßdetektor 11 übertragene Meßsignal erreicht die elektronische Schaltung mit einer gewissen Verzögerung gegenüber dem entsprechenden Referenzsignal, und zwar aufgrund der Fortpflanzungs-'zeit des Laserbündels durch das zu untersuchende Medium M hindurch (Diagramm L).

Damit der Meßintegrator 24 in dem Zeitpunkt ausgelöst wird, in welchem das Meßsignal an ihm anliegt, wird an ihn das von der UND-Schaltung 17 ausgesandte Integrationsbefehlssignal über die S^¹^3AWJg₃ ?⁶- mit einstellbarer Verzögerung

angelegt (Diagramm M). Die abfallende Flanke des Signals der Verzögerungsschaltung 26 bildet das Integrationsbefehlssignal für den Meßintegrator 24 (Diagramm N). Das Integrationsdauersignai (Diagramm O) ist mit dem Integrationsdauersignal des Referenzintegrators zwar identisch, jedoch mit Bezug auf dasselbe verschoben.

Am Ende des durch den Meßintegrator 24 ausgeführten Integrationsbetriebs (Diagramm P) führt derselbe den Umsetzern 22 und 27 ein Umsetzungsbefehlssignal über die ODER-Schaltung 23 zu (Diagramme J und Q).

Die umsetzer 22 und 27 setzen die integrierten Referenzspannungen bzw. Meßspannungen in digitale Daten um und führen diese Daten der digitalen Verteilungsschaltung 16 zu. Es wird bemerkt, daß die Umsetzer 22 und 27 gleichzeitig arbeiten.

Am Ende der Umsetzung liefern die Umsetzer 22 und 27 Ausgangssignale an die UND-Schaltung 30, welche Nullrückstellsignale an die Integratoren 21 und 24 und ein Umsetzungsende-Signal an die Digitalschaltung 16 (Diagramm K) anlegt.

Die Digitalschaltung 16 bewirkt, daß in dem Referenzspeicher 3 5 und in dem Meßspeicher 34 die Ausgangsdaten der Umsetzer 22 und 27 in der Reihenfolge des Auftretens dieser Daten gespeichert werden, daß das Verhältnis M/R in der Rechenschaltung 33 gebildet wird und daß die übertragung dieser Daten auf den Drucker 32 und den Streifenlocher 31 erfolgt. Die auf diese Weise verarbeiteten Daten können auf einem Rechner ausgewertet werden.

Wenn aus irgendeinem Grund eine zu verarbeitende Linie im Spektrum, die in dem Diagramm B von Fig. 3 punktiert dargestellt ist, bei der Emission fehlt, ruft das Ende des durch den Impulsformer 15 ausgesandten Freigaberecht-

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eckimpulses die Auslösung der Umsetzer 22 und 27 über die Wiedergabeschaltung 20 für die fehlende Linie im Spektrum und die ODER-Schaltung 23 hervor.

Das Resultat einer solchen Umsetzung ist Null, da die Integratoren 21 und 24 nicht gearbeitet haben. Das ermöglicht, den jeder. Linie im Spektrum zugeordneten Rang im Verlauf der Verarbeitung und der späteren Speicherung der digitalen Informationen zu bewahren.

In der in Fig. 2 dargestellten elektronischen,Schaltung werden zwar die Integratoren 21 und 24 verwendet, es versteht sich jedoch/ daß diese Integratoren durch Spitzenwertdetektoren für die Referenz- und Meßsignale ersetzt werden könnten.

Es ist außerdem möglich, die Datenausgänge der Umsetzer 22 und 27 direkt mit einem Rechner zu verbinden, der nach der Verarbeitung der Daten direkt die Informationen über die Zusammensetzung des untersuchten Mediums liefern würde.

Die Informationen, die der Drucker 32 liefert, können durch direktes Lesen direkt ausgewertet werden.

In dem optischen Teil des Geräts wird bei der vorliegendenAusführungsform zwar ein C0₂-Laser verwendet, man kann jedoch ebenfalls Laser mit Gasgemischen jeglicher Art verwenden, insbesondere Laser mit Isotopengemischen.

Man kann statt der Molekularlaser auch andere Laser verwenden, z.B. Flüssigkeitslaser. Die Verstärkungskennlinie solcher Laser weist nur eine einzige Linie im Spektrum auf, die extrem breit ist. Der Laser emittiert dann einen einzigen, verhältnismäßig langen Impuls, dessen Wellenlänge sich im Verlauf der Rotation des Beugungsgitters ändert. Das Pumpen kann entweder kontinuierlich oder impulsweise ausgeführt werden und mit der Ro-

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tation des Beugungsgitters synchronisiert sein. Die Verarbeitung der Daten kann dann in einer Weise ausgeführt werden, die zu der oben beschriebenen analog ist, indem eine Frequenzbeschneidung der Signale durch elektronische Einrichtungen von den bekannten Positionen des Beugungsgitters aus vorgenommen wird.

Für die Orientierung des Beugungsgitters kann man ein Laserbündel und Detektoren anstelle des Winkelcodierer 6 verwenden.

Der mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Flächenwinkel 3 kann durch einen festen Spiegel ersetzt werden, wobei dann ein drehbares Prisma in dem Laserhohlräum angeordnet ist.

Das Gerät, das oben beschrieben wurde, ermöglicht, sehr schnell die Zusammensetzung eines Mediums großer Dicke durch Spektralanalyse ohne Entnahme und ohne Begrenzung zu bestimmen, was die Verwendung des Geräts bei der Untersuchung von Zonen der Atmosphäre im Kampf gegen die Verunreinigung sehr vereinfacht.

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Claims

Patentansprüche :

f 1 J Automatisches Spektralanalysengerät zum Ermitteln der Zusammensetzung eines Mediums, insbesondere einer Zone der Atmosphäre, gekennzeichnet durch eine kohärente Lichtquelle (1), die sequentiell eine Folge von Linien im Spektrum aussenden kann und ein Verstärkungsmedium (1a), einen feststehenden Spiegel (1b) und ein drehbares optisches System (3) zum sequentiellen Auswählen der Linien im Spektrum des Verstärkungsmediums (1a) enthält, durch eine Trennvorrichtung (7) zum Trennen des ausgesandten Bündels in zwei Teile, durch einen Referenzdetektor (8) zum Empfangen eines ersten Teils des Bündels, durch einen Meßdetektor (11) zum Empfangen eines zweiten Teils des Bündels nach seiner Ausbreitung in dem zu untersuchenden Medium (M) und seiner Reflexion durch einen in einer vorbestimmten Entfernung angeordneten Reflektor (10), und durch eine elektronische Schaltung (12) zum Verarbeiten der Ausgangssignale des Referenzdetektors und des Meßdetektors synchron mit der Rotation des optischen Systems und zum Liefern von Daten über die Spektralanalyse des Mediums in digitaler Form.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmedium (1a) gasförmig oder flüssig ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Spiegel (1b) ein teilweise lichtdurchlässiger Spiegel ist, daß das optische System (3) ein drehbares Beugungsgitter ist und daß die Emission durch den feststehenden Spiegel (1b) hindurch erfolgt.
4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Spiegel (1b) totalreflektierend ist, daß das optische System (3) ein drehbares Beugungsgitter (4) aufweist, welches einem mit demselben fest verbundenen Spiegel (5) zugerodnet ist, daß die Rotation

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der Anordnung um die Kante des auf diese Weise gebildeten Flächenwinkels erfolgt und daß die Emission mittels dieses Flächenwinkels ausgeführt wird.
5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (3) einen zweiten feststehenden Spiegel enthält, der mit dem ersten feststehenden Spiegel (1b) einen Hohlraum bildet, in welchem ein drehbares Prisma angeordnet ist, und daß die Emission durch irgendeinen der beiden Spiegel hindurch erfolgt.
6. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System einen zweiten feststehenden Spiegel enthält, der mit dem ersten feststehenden Spiegel einen Hohlraum festlegt, in welchem eine drehbare Fabry-Perot-Vorrichtung angeordnet ist, und daß die Emission durch irgendeinen der beiden Spiegel hindurch erfolgt.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem drehbaren optischen System (4, 5) Einrichtungen (6) zugeordnet sind, die in jedem Augenblick die Winkelposition des optischen Systems anzeigen, um die Synchronisierung der elektronischen Schaltung (12) zur Verarbeitung der Ausgangssignale der Referenz- und Meßdetektoren (8, 11) sicherzustellen.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (6) zum Anzeigen der Winkelposition des drehbaren optischen Systems aus einem Winkelcodierer bestehen.
9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (12) aufweist: einen Zähler (13) zum Zählen der Winkelpositionen der Einrichtungen (6) zum Anzeigen der Position der drehbaren optischen Einrichtungen (4, 5), eine Decodierungsschaltung (14), die mit dem Zähler (13) verbunden ist, damit unter den Winkelpositionen der Anzeigeeinrichtungen (6) diejeniaen ausgewählt werden, die Emissionen von

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Linien im Spektrum durch die Quelle (1) entsprechen, und damit unter den emittierten Linien im Spektrum die besonderen Linien im Spektrum ausgewählt werden, · die zu verarbeiten sind, einen Vergleicher (19), der unter den Ausgangssignalen des Referenzdetektors (8) diejenigen ermittelt, die einer zu analysierenden Linie im Spektrum entsprechen, Einrichtungen (17), die mit der Decodierungsschaltung (14) und mit dem Vergleicher (19) verbunden sind und die Erfassung der Daten in analoger Form auslösen, die einer zu untersuchenden Linie im Spektrum entsprechen, Einrichtungen (21, 24) zum Erfassen der Referenzdaten und der Meßdaten, die mit den Auslöseeinrichtungen (17) sowie mit dem Referenzdetektor (8) bzw. dem Meßdetektor (11) verbunden sind, Analog-Digital-Umsetzer (22, 27) zum Umsetzen der analogen Referenz- und Meßdaten, die mit den Einrichtungen (21) zum Erfassen der Referenzdaten bzw. mit den Einrichtungen (24) zum Erfassen der Meßdaten verbunden sind, eine digitale Verteilungsschaltung (16), die mit den Analog-Digital-Umsetzern (22, 27) verbunden ist, Einrichtungen (31, 32, 33) zum Umsetzen der digitalen Daten in Daten, die entweder durch einen Rechner oder durch direktes Lesen auswertbar sind, und Einrichtungen (34, 35) zum Speichern der Referenzdaten und der Meßdaten.
10. Gerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Schaltung (20) zur Wiedergabe einer fehlenden Linie im Spektrum in dem Fall, in welchem ein Signal, welches einer zu untersuchenden Linie im Spektrum entspricht, nicht durch den Referenzdetektor (8) an die elektronische Schaltung angelegt ist, wobei die Wiedergabeschaltung das Auslösen der Analog-Digital-Umsetzer (22, 27) steuert, damit diese der digitalen Verteilungsschaltung (16) Null-Digitalsignale liefern.
11. Gerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (13) zum Auslösen der Ein-

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richtungen (21, 24) zur Erfassung der Referenz- und Meßdaten in analoger Form mit den Einrichtungen (24) zum Erfassen der Meßdaten über eine Verzögerungsschaltung (26) verbunden sind.
12. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Analog-Digital-Umsetzer (22, 27) Umsetzungsende-Ausgänge aufweisen, die über eine UND-Schaltung (30) mit Nullrückstellanschlüssen der Datenerfassungseinrichtungen (21, 24) verbunden sind.
13. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodierungsschaltung (14) eine Reihe von Decodierungskarten (37 bis 41) enthält, die als ODER-Schaltungen geschaltet sind, daß die Gesamtanzahl der Eingänge der Karten gleich der Anzahl von Winkelpositionen der drehbaren optischen Einrichtungen (4, 5) ist, bei denen eine Linie im Spektrum emittiert werden kann, daß ein manueller Verbinder (63), wie etwa eine Verbindungsbrücke, in jeden der Eingänge eingefügt ist, damit die Positionen der drehbaren optischen Einrichtungen ausgewählt sind, bei welchen eine emittierte Linie im Spektrum untersucht werden soll, und daß die Karten (37 bis 41) mit dem Zähler (13) über Decodierer (42 bis 44) der nutzbaren Positionen der drehbaren optischen Einrichtungen verbunden sind.
14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodierungsschaltung (14) außerdem Einrichtungen (45 bis 55) aufweist, die aus den Informationen des Zählers (13) ein Signal zum Synchronisieren der elektronischen Schaltung (12) mit· der Rotation der drehbaren optischen Einrichtungen und ein Signal zum Synr chronisieren der nutzbaren Positionen, der drehbaren optischen Einrichtungen mit den durch den Referenzdetektor (8) ausgesandten entsprechenden Signalen liefern.

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15. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (21, 24) zum Erfassen der durch den Referenzdetektör (8) und den Meßdetektor (11) ausgesandten Signale in analoger Form aus Integratoren oder Spitzenwertdetektoren bestehen.
16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzintegrator (21) und der Meßintegrator (24) mit dem Referenzdetektor (8) bzw. mit dem Meßdetektor (11) über Verstärker (18, 25) verbunden sind, die jeweils Einrichtungen (66 bis 69) zur Abweichungskorrektur aufweisen, welche durch die Signale zum Synchronisieren der elektronischen Schaltung mit der Rotation der drehbaren optischen Einrichtungen auslösbar sind, die aus der Decodierungsschaltung (14) kommen.
17. Gerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Integratoren (21,24) eine monostabile Schaltung (74) zum Regulieren der Integrationsdauer enthält, die mit einer Kippschaltung (77) zum Rückstellen des Integrators auf Null und mit einem Analogspannungsschalter (79) verbunden ist, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Verstärkers (81) verbunden ist, der außerdem mit dem Ausgang eines weiteren Analögspannungschalters (85) verbunden ist, dessen Eingänge mit dem Ausgang der Kippschaltung (77) bzw. mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden sind, dessen anderer Eingang mit einer Verschiebungsregulierungsschaltung (82) verbunden ist.
18. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (20) zur Wiedergabe von bei der Emission fehlenden Linien im Spektrum erste und zweite Impulsformer (70, 71) enthält, die aus den Vorderflanken bzw. Rückflanken des Ausgangssignals der Decodierungsschaltung (14), welches vorher durch .einen Impulsformer (15) in einen Freigaberechteckimpuls

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umgeformt worden ist, Impulse formt, daß der Ausgang des ersten Impulsformers (70) mit einem Eingang einer UND-Schaltung (73) über eine Kippschaltung (72) verbunden ist, deren einer Eingang mit dem Ausgang einer UND-Schaltung (17) verbunden ist, welche die Auslöseeinrichtungen für die Erfassungseinrichtungen (21, 24) bildet, und daß der Ausgang des zweiten Impulsformers (71) direkt mit dem anderen Eingang der UND-Schaltung (73) verbunden ist, deren Ausgang mit einem Eingang
der durch eine ODER-Schaltung (23) gebildeten Auslöseeinrichtungen für die Analog-Digital-Umsetzer (22, 27) verbunden ist.
19. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 1&, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Umsetzen
der digitalen Daten in Daten, welche durch einen Rechner oder durch Lesen auswertbar sind, einen Drucker (32), eine Schaltung (33) zum Berechnen des Verhältnisses
zwischen den Meßdaten und den Referenzdaten und einen Streifenlocher (31) umfassen.

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-Ai.

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