DK144108B - Apparat til sammenligning af den spektrale remission eller transmission af et proeveobjekt og en standard - Google Patents

Description

1 144108

Den foreliggende ansøgning angår et apparat til sammenligning af den spektrale remission eller transmission dels af et prøveobjekt, dels af en standard, navnlig til ægthedsprøvning af pengesedler og andre frigørelsesmidler, indeholdende en som lyskilde virkende polykro-matisk belysningsanordning, en første lysleder til at lede lys fra lyskilden til et givet sted på prøveobjektet, en anden lysleder til at lede lys fra lyskilden til et tilsvarende sted på standarden, en tredie lysleder og en fjerde lysleder til optagelse af det fra de belyste steder på prøveobjektet og på standarden remitterede eller transmitterede lys, en anordning til skiftevis at tilføre lys fra lyskilden til den første lysleder og den anden lysleder eller til skiftevis at spærre for den tredie lysleder og den fjerde lysleder, en af den tredie lysleder og den fjerde lysleder påvirket optisk anordning til udsortering af et givet antal smalle spektralområder fra spektret for det remitterede eller transmitterede lys, samt en måle-og evalueringsanordning til fotoelektrisk optagelse af og til sammenligning mellem lysintensiteterne af det af prøveobjektet og standarden remitterede eller transmitterede lys indenfor hvert af de smalle spektralområder.

Det menneskelige øje er som bekendt ikke i stand til at konstatere, af hvilke spektralfarver en vis farvekombination er sammensat. Det er derfor muligt, at farver med forskellig spektral sammensætning fremkalder nøjagtigt det samme farveindtryk. Reproduktionen af en bestemt farve er derfor forholdsvis let, så længe der kun kræves et ensartet fysisk indtryk. Betydeligt vanskeligere er det at reproducere en farve med nøjagtigt samme spektrale fordeling. Ved sammenligning af remissionen af to farvede flader eller ved sammenligning af transmissionen af et prøveobjekt og en standard, eksempelvis ved prøvning af ægtheden af pengesedler, udgør en fuldstændig spektral analyse derfor en meget skarp prøve.

Der kendes allerede et apparat (USA patentskrift nr.

3.48o.785), som automatisk foretager en spektral analyse af et dokument og træffer en ja/nej afgørelse. Herved belyses samtidigt det samme sted på prøveobjektet og på en original med en første lyskilde med smalt spektralområde, og ved hjælp af to lysfølsomme organer måles det fra prøveobjektet og det fra originalen tilbagekastede lys, og de to måleværdier sammenlignes med hinanden. I tilslutning hertil gentages den samme måling ved hjælp af en anden og en tredié lyskilde i to yderligere smalle spektralområder. Dokumentet betragtes som ægte, når alle tre sammenligningsmålinger viser, at forskellen mellem den ved prøveobjektet tilvejebragte prøvemåleværdi og den ved originalen tilvejebragte standardmåleværdi ikke overskrider en forud- 2 144108 given værdi.

Der kendes også et kolorimeter af den indledningsvis angivne art til måling af farveegenskaberne ved en genstand og til sammenligning med farveegenskaberne ved en referencegenstand (tysk offentliggørelsesskrift nr. 21 32 579), hvor det lys, som remitteres fra den undersøgte genstand henholdsvis fra referencegenstanden, ledes over en kollimator til et prisme.Det fra dette prisme afbøjede spektral-lys kommer derefter frem til en lysledermatrice, som består af mange enkelte lysledere med hver deres foran indskudte elektromekaniske lukkerblænder. Udgangene fra disse lysledere fører til en enkelt lyselektrisk omformer. Ved udførelsen af målingen styrer en styreenhed lukkerblænderne på en sådan måde, at mindst én lysleder tilføres lys til ethvert måletidspunkt, og en udvalgt del af spektret føres således til den lyselektriske omformer.

Det er endvidere kendt (tysk offentliggørelsesskrift nr.

2o oo 758) at identificere genstande på grundlag af farvemarkeringer. Genstandene bliver her bevæget forbi en aftastningsanordning, som aftaster farvemarkeringerne efter hinanden med lys og fører det lys, som remitteres af den til enhver tid under aftastningsanordningen liggende farvemarkering,over lysledere og farvefiltre til fotoelektriske omformere.

Der kendes også et farvemåleapparat (tysk fremlæggelsesskrift nr. 11 33 57o), som på et Braun-rør viser stedet for en indfarvning af et prøveobjekt og en standard. Til dette formål belyses i det indre af en Ulbrichtkugle anbragte fotoceller skiftevis over prøven og over standarden. To af fotocellerne fører til Braun-rørets afbøjningssystem, medens den tredie fotocelle styrer en blænder i prøvens strålegang.

Endelig kendes et kolorimeter (tysk offentliggørelsesskrift nr. 21 ol 818), hvor et aftastningshoved aftaster det af en prøve remitterede lys. Dette bliver over en fiberoptik ført til en enkelt lysdetektor. Foran indgangene til de enkelte lysveje er anbragt korrektionsfiltre. Med en drejelig ring kan en bestemt gruppe af lysveje udvælges på en sådan måde, at man får den ønskede følsomhedsforde-lingskurve.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe et apparat til sammenligning af den spektrale remission eller transmission af et prøveobjekt og en standard, som ikke stiller særlige fordringer til den optiske justering og til stabiliteten af de lysfølsomme organer, som også ved et stort antal anvendte spektralområder er så simpelt som muligt, som modstår ublide indvirkninger fra omgivelserne, og hvis arbejdshastighed er stor.

3 144108

Ifølge opfindelsen opnås dette ved, at den optiske anordning indeholder et som Ulbrichtkugle udført og af lyset over den tredie lysleder og den fjerde lysleder påvirket blandings- og fordelerhoved samt en filteranordning med et antal n gennemgangsområder svarende til de udsorterede spektralområder, af hvilke hvert over en yderligere lysleder står i forbindelse med blandings- og fordelerhovedet, og at måle- og evalueringsanordningen indeholder et antal lysaffølingsorganer svarende til antallet n af udsorterede spektralområder, af hvilke lysaffølingsorganer et er anbragt efter hvert gennemgangsområde i filteranordningen.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, der viser en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, idet der her gås ud fra eksemplet med anvendelsen af opfindelsen i et pengeseddelprøveapparat.

På tegningen betegner 1 en lyskilde, hvis spektrum omfatter hele det bølgelængdeområde, der skal analyseres. Lyskilden kan arbejde kontinuerligt eller i impulsdrift. Denne lyskilde kaster svarende til stillingen af en elektromekanisk blænder 2 over lysledere 3,4 polykromatisk lys på et udvalgt prøvested på en pengeseddel 5, der skal prøves, i det følgende benævnt prøveobjekt, eller en originalseddel 6, i det følgende benævnt standard. En lyslederanordning 7 kaster en del af det fra prøveobjektet 5 og fra standarden 6 remitterede lys over en filteranordning 8 på n lysfølsomme organer 9, hvor n betegner antallet af de spektralområder, der skal anvendes.

Lyslederanordningen 7 har i det viste eksempel to lysledere lo,11, hvis indgang er rettet mod henholdsvis prøveobjektet 5 og standarden 6, og hvis udgang indmunder i et blandings- og fordelingshoved 12. Fra blandings- og fordelingshovedet 12 - fortrinsvis en Ulbrichtkugle - fører n lysledere 13 til hvert sit filterområde af filteranordningen 8. Denne består fortrinsvis af et kontinuitetsfilter. Svarende til den geometriske anbringelse af lyslederne 13's udgange og af de overfor disse liggende lysfølsomme organer 9 modtager hvert følsomme organ et udvalgt smalt spektralområde af det fra prøveobjektet 5 henholdsvis fra standarden 6 remitterede lys. I stedet for et kontinuitetsfilter kan der naturligvis også anvendes en af n diskrete enkeltfiltre bestående filteranordning.

Fra blandings- og fordelingshovedet 12 fører en yderligere lysleder 13' til et referencelysføleorgan 14. Foran referencelysføle-organet 14 kan der være anbragt et filter 15, hvis gennemgangsområde svarer til hele det bølgelængdeområde, der skal analyseres.

Hvert lysfølsomme organ 9 er sluttet til et maksimalværdi- 4 144108 lager 16, og referencelysføleorganet 14 er sluttet til et yderligere maksimalværdilager 17. Hvert maksimalværdilager 16 er forbundet med en første indgang på en komparator 18, hvis udgang er sluttet til en styreindgang på hver sin fremad-baglænstæller 19. Maksimalværdilageret 17 er over en integrator 2o forbundet med den anden indgang på komparatorerne 18. En impulsgenerator 21 er koblet til en tælleindgang på hver af fremad-baglænstællerne 19. Hver fremad-baglænstæller 19 er tilsluttet en logikkreds 22, som er sluttet til en fælles beslutningslogikkreds 23.

Et på tegningen kun skematisk vist styrekredsløb 24 styrer programforløbet for apparatet. Det ind- og udkobler lyskilden 1, styrer blænderen 2, bevirker sletning af maksimalværdilagrene 16,17 på det korrekte tidspunkt samt bevirker tilbagestilling af fremad-baglænstællerne 19 og styrer disses tælleretning.

Det beskrevne apparat arbejder på følgende måde:

Ved begyndelsen af programforløbet befinder blænderen 2 sig i en sådan stilling, at lyskilden 1 over lyslederen 3 kaster polykro-matisk lys på prøveobjektet 5. En del af det fra prøveobjektet remitterede lys optages af lyslederen lo og opdeles i blandings- og fordelingshovedet 12 på de n lysledere 13 samt kastes af disse over filteranordningen 8 mod de n lysfølsomme organer 9. Hvert af de lysfølsomme organer 9 rammes kun af et smalt spektralområde af det fra prøveobjektet remitterede lys. Maksimalværdien og Un af de af de lysfølsomme organer 9 frembragte elektriske signaler lagres i maksimalværdilagrene 16.

Referencelysføleorganet 14 modtager hele det af de lysfølsomme organer 9 analyserede spektrum og frembringer en referencemåleværdi, som svarer til grundklarheden eller -lysstyrken af prøveobjektet 5. Maksimalværdien U af denne referencemåleværdi lagres i maksimal-værdilageret 17 og integreres af integratoren 2o. På udgangen af in-tegratoren fremkommer et signal ft ifølge formlen IL· = Ur · t/f , hvor t er tiden, og T integratorens tidskonstant.

Samtidig med at integratoren 2o begynder integrationen, frigives fremad-baglænstællerne 19,og de af impulsgeneratoren 21 afgivne impulser indtælles i tællerne 19. Komparatorerne 18 sammenligner signalet IL· med måleværdierne til Un· Når signalet IL· opnår værdien U.j , reagerer komparatoren 18 for den pågældende målekanal, og den til denne hørende fremad-baglænstæller 19 standses. Der gælder da: U1 = Di = Ur · t,/'· °g °1 t, - Γ · J-, r 144108 5 hvor t^ betegner varigheden af den tid, under hvilken impulserne er blevet talt ind i den pågældende fremad-baglænstæller. For de andre målekanaler gælder analoge ligninger. Det bliver følgelig i hver af impulstællerne 19 indtalt impulser i en med den tilhørende måleværdi direkte proportional og med referencemåleværdien omvendt proportional tid. Når impulsgeneratoren 21's impulsfrekvens er konstant, dannes altså kvotienten mellem måleværdierne U. til U og referencemåleværdien Ί n U .

r

Maksimalværdilagrene 16,17 slettes nu, og blænderen 2 indstilles således, at standarden 6 derefter belyses over lyslederen 4.

Det hidtil beskrevne måleforløb gennemføres på samme måde for standarden 6, dog med den forskel at tælleretningen af fremad-baglænstæller-, ne 19 nu vendes, dvs. impulsgeneratoren 21's impulser tælles ud af tællerne 19. Det ses let, at ved slutningen af målingen står alle tællere 19 på nul, hvis prøveobjektet 5 nøjagtigt svarer til standarden 6 i alle farvenuancer. Tællere med positiv eller negativ tællerstand angiver en afvigelse af remissionen for det pågældende spektralområde. For tællerstanden N^ i tælleren 19 i den foran betragtede første målekanal gælder ligningen = (t^ - t^') · f , hvor f^ er impulsfrekvensen for impulsgeneratoren 21 og t^1 varigheden af den tid, i hvilken impulser er blevet talt ud af den betragtede fremad-baglænstæller. Logikkredsløbet 22 konstaterer, om tællerstanden af fremad-baglænstællerne 19 ligger indenfor givne grænser eller ikke. Beslutningslogikkredsen 23 afgiver endelig et godkendelsessignal, hvis f.eks. i det mindste (n - 2) af alle tællerstande ligger indenfor disse grænser.

Det beskrevne apparat er forholdsvis enkelt, og det kræver ikke nogen tidsrøvende justering, det er kun lidt følsomt for forstyrrelser, men tillader til trods herfor en meget nøjagtig sammenligning af den spektrale remission af et prøveobjekt og af en standard. Naturligvis kan der også udføres transmissionsmålinger. Det er da kun nødvendigt at anbringe lyslederne lo,11 på den side af prøveobjektet 5 og af standarden 6, som ligger modsat lyskilden 1.

Der stilles kun små krav til stabiliteten af lyskilden 1 og af de lysfølsomme organer 9 og 14. Følsomheden af de lysfølsomme organer skal kun forblive konstant under de to efter hinanden følgende målinger. Når kvotienten, som beskrevet, dannes af måleværdierne til U og referencemåleværdien U , er det ikke engang nødvendigt, at intensiteten af det fra lyskilden 1 afgivne lys er lige stor ved de to målinger, hvis blot den relative spektrale energifordeling opretholdes uforandret. Denne fordel er væsentlig, hvis der som lyskilde anvendes en blitzlampe, hvis blitzintensitet som bekendt kun vanske-

6 1441 OS

ligt kan holdes konstant. Ved dannelsen af kvotienten mellem måleværdierne og referencemåleværdien opnås også, at en neutral, dvs. over hele det analyserede bølgelængdeområde konstant tilsmudsning af prøveobjektet ikke indvirker på måleresultatet.

Det ovenfor beskrevne apparat kan varieres indenfor vide grænser. I stedet for en enkelt lyskilde 1 og en blænder 2 kan der naturligvis anvendes to særskilte lyskilder. Blænderen 2 kan med samme virkning i stedet for foran prøveobjektet og standarden anbringes bag disse. Lyslederanordningen 7 kan også udføres uden blandings- og fordelingshovedet 12, når der som lysledere lo,11 anvendes fiberbundter, og disse opdeles i de enkelte udgangsstrenge 13. Ved hjælp af blandings- og fordelingshovedet 12 opnås imidlertid, at hele mængden af det fra lyslederne lo,11 modtagne lys fordeles ensartet på de enkelte kanaler.

Lyslederen 13', filtret 15, referencelysføleorganet 14 og maksimalværdilageret 17 kan udelades, hvis indgangen på integratoren 2o sluttes til det ene af maksimalværdilagrene 16. I dette tilfælde anvendes en af måleværdierne til Un som referenceværdi. Den pågældende kanals fremad-baglænstæller skal da efter hver afsluttet sammenligningsmåling stå på nul. Hvis dette ikke stemmer, angives således en funktionsfejl ved apparatet.

Ved forklaringen af virkemåden af den viste udføreIsesform blev det antaget, at impulsfrekvensen for impulsgeneratoren 21 er konstant. Fremad-baglænstælleren 19 registrerer herved måleværdierne lineært. Da den ved hjælp af logikkredsene 22 fastlagte fejlgrænse imidlertid er konstant, tillades følgelig ved små måleværdier større relative afvigelser end ved store måleværdier. For at undgå dette kan impulsgeneratoren 21 styres således, at impulsfrekvensen sænkes under impulstællingen enten kontinuerligt eller i trin. Derved kan opnås, at der ved små måleværdier trods konstant fejlgrænse tillades den samme relative afvigelse som ved store måleværdier.

Logikkredsene 22 kan også udføres således, at hver tællerstand sammenlignes med flere forskellige fejlgrænser. På denne måde kan ekstreme afvigelser af beslutningslogikkredsen 23 vurderes tilsvarende stærkt.

Claims (3)

7 144108 fatentkrav.

1. Apparat til sammenligning af den spektrale remission eller transmission dels af et prøveobjekt (5), dels af en standard (6), navnlig til ægthedsprøvning af pengesedler og andre frigørelsesmidler, indeholdende en som lyskilde virkende polykromatisk belysningsanordning (1), en første lysleder (3) til at lede lys fra lyskilden (1) til et givet sted på prøveobjektet (5), en anden lysleder (4) til at lede lys fra lyskilden (1) til et tilsvarende sted på standarden (6), en tredie lysleder (lo) og en fjerde lysleder (11) til optagelse af det fra de belyste steder på prøveobjektet (5) og på standarden (6) remitterede eller transmitterede lys, en anordning (2) til skiftevis at tilføre lys fra lyskilden (1) til den første lysleder (3) og den anden lysleder (4) eller til skiftevis at spærre for den tredie lysleder (lo) og den fjerde lysleder (11), en af den tredie lysleder (lo) og den fjerde lysleder (11) påvirket optisk anordning (12) til udsortering af et givet antal (n) smalle spektralområder fra spektret for det remitterede eller transmitterede lys, samt en måle- og evalueringsanordning til fotoelektrisk optagelse af og til sammenligning mellem lysintensiteterne af det af prøveobjektet (5) og standarden (6) remitterede eller transmitterede lys indenfor hvert af de smalle spektralområder, kendetegnet ved, at den optiske anordning indeholder et som Ulbrichtkugle udført og af lyset over den tredie lysleder (lo) og den fjerde lysleder (11) påvirket blandings- og fordelerhoved (12) samt en filteranordning (8) med et antal (n) gennemgangsområder svarende til de udsorterede spektralområder,af hvilke hvert over en yderligere lysleder (13) står i forbindelse med blandings- og fordelerhovedet (12), og at måle- og evalueringsanordningen indeholder pt antal lysaffølingsorganer (9) svarende til antallet (n) af udsorterede spektralområder, af hvilke lysaffølingsorganer (9) et er anbragt efter hvert gennemgangsområde i filteranordningen (8).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at filteranordningen (8) udgøres af et kontinuerligt virkende lysfilter.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at måle- og evalueringsanordningen indeholder et referencelysaffølings-organ (14), som står i forbindelse med måle- og fordelerhovedet (12) over en yderligere lysleder (13'), og at måle- og evalueringsanordningen er indrettet til bestemmelse af kvotienterne mellem de af de førstnævnte lysaffølingsorganer (9) afgivne lysintensitetsværdier (t^ til Un) og den af referencelysaffølingsorganet (14) afgivne lysintensitetsværdi (U^) .