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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR DETECTING MASS PARTICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/054340
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for detecting mass particles in conducted air flows, in particular seed to be discharged in seeders, comprising a sensor unit (5), said sensor unit (5) comprising at least one sensor element (6, 6') with a piezoelectric element (7), an impingement surface (9) for the mass particles and a damping body (11) arranged on a side of the piezoelectric element (7) facing away from the impingement surface (9), such that an analyzable pulse signal (I) is generated when the mass particles hit the impingement surface (9).

Inventors:
HILLERINGMANN ULRICH (DE)
DRUEE SIEGBERT (DE)
MEYER ZU HOBERGE SEBASTIAN (DE)
HOELSCHER MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2010/001271
Publication Date:
May 12, 2011
Filing Date:
November 04, 2010
Export Citation:
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Assignee:
UNIV PADERBORN (DE)
HILLERINGMANN ULRICH (DE)
DRUEE SIEGBERT (DE)
MEYER ZU HOBERGE SEBASTIAN (DE)
HOELSCHER MATTHIAS (DE)
International Classes:
A01C7/10
Foreign References:
US4079362A1978-03-14
EP1341122A12003-09-03
EP0339142A11989-11-02
DE102007031576A12009-01-08
Attorney, Agent or Firm:
FIEDLER, OSTERMANN & SCHNEIDER (DE)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Vorrichtung zum Erfassen von Masseteilchen in le-i- tungsgeführten Luftströmen, insbesondere* von auszubringendem Saatgut in Sämaschinen, mit einer Sensoreinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (5) mindestens ein Sensorelement (6, 6') mit einem piezoelektrischen Element (7), mit einer Auftreff- flache (9) für die Masseteilchen und mit einem auf einer der Auftreffflache (9) abgewandten Seite des' piezoelektrischen Elementes (7) angeordneten Dämpfungskörper (11) aufweist, . derart , dass beim Auftreffen der Masseteilchen auf die Auftreffflache (9) jeweils ein auswertbares Impulssignal (I) erzeugt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6, 6') schichtweise ausgebildet ist, wobei die als Membran ausgebildete Auftreff- fläche (9) mit einer ersten Flachseite (8) des piezoelektrischen Elementes. (7), wobei eine zweite Flachseite (10) des piezoelektrischen Elementes (7) mit einer ersten Flachseite (13) des Dämpfungskörpers. (11) und wobei eine zweite Flachseite (14) des Dämpfungskörpers (11) mit einem ' starren Basiskörper (12) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekenn^ zeichnet, dass die Auftreffflache (9), das piezoelekt rische Element (7), der Dämpfungskörper (11) und de starre Basiskörper (12) Stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Sensorelementen (β') in einem Sensorfeld (15) zusammengefasst angeordnet sind, wobei die Auftreffflache (9) benachbarter Sensorelemente (6') durch einen Spalt (16) voneinander getrennt sind, wobei, der Spalt (16) vorzugsweise mit einem schallwellenabsorbierenden Material gefüllt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auftreffflache (9) des Sensorelementes (6, 6V) · und/oder des Sensorfeldes (15) einen vorgegebenen Aufprallbereich für die Masseteilchen in einer Leitung bilden, an dem ein Teil der in der Leitung geführten Masseteilchen oder alle Masseteilchen aufprallen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskörper (12) und/oder die' Dämpfungskörper (11) der in dem Sensorfeld (15) zusammengefassten Sensorelemente (6') einstückig miteinander verbunden sind und/oder dass die Auftreffflache (9) der Sensorelemente (6') jeweils flächenteilend oder vieleckig, insbesondere sechseckförmig ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signalverarbeitungseinrich- tung (17) vorgesehen ist, mittels derer die von der Sensoreinheit (5) bereitgestellten Impulssignale (I) aufbereitet und mit einem statischen Schwellwert (Ss) oder mit einem vorzugsweise aus dem Impulssignal (I) der Sensoreinheit (5) abgeleiteten dynamischen Schwellwert (SD) verglichen werden, so dass bei Überschreiten des Schwellwertes (S) ein Zählsignal (Z) und bei NichtÜberschreiten, des Schwellwertes (S) durch das Impulssignal (I) ein Nullsignal (N) an eine Auswert-' einrichtung (23) übergeben wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (17) eine aus- gangsseitig der Sensoreinheit (5) angeordnete Anpassungseinheit (18) aufweist, mittels derer aus der Folge von Impulssignalen (I). ein das Aufprallen der Masseteilchen kennzeichnendes Impulssignal (Ι') gefiltert wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (17). eine Komparatoreinheit (22), eine der Komparatore'in- eit (22) vorgelagerte Differenziereinheit (21) und eine der Differenziereinheit (21) vorgelagerte Impedanzwandlereinheit (19) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Invertierungseinheit ('20) der Impedanzwandlereinheit (19) in Signalflussrichtung nachgelagert ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Sensorempfindlichkeit eine an einem Diodennetzwerk der Anpassungseinheit (18') über einen Widerstand angeschlossene einstellbare Referenzspannung (URef) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des dynamischen Schwellwertes (SD) eine Integriereinheit (26) vorgesehen ist, die vorzugsweise das gleiche Eingangssignal erhält wie die Differenziereinheit (21) .

13. Sämaschine mit einem Saatgutspeicher, mit einer Ausbringeinrichtung zum Ausbringen von Saatgut aus dem Saatgutspeicher und mit einem Saatgutleitungssystem enthaltend einen Hauptstromverteiler (4' ) und/oder mindestens eine Saatgutleitung (4) , die mit einer Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgestattet ist.

14. Sämaschine nach Anspruch 13', dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstromverteiler (4' ) und/oder die Sensoreinheit (6, 6') eben oder gewölbt und/oder stufig ausgebildet ist.

15. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Erfassung von bewegten Masseteilchen.

Description:
Vorrichtung zum Erfassen von Masseteilchen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Masseteilchen in leitungsgeführten Luftströmen, insbesondere von auszubringendem .Saatgut- in Sämaschinen, mit einer Sensoreinheit und eine Sämaschine.

Aus der DE 10 2007 031 576 AI ist eine Vorrichtung zum Erfassen von Masseteilchen in leitungsgeführten Luftströmen bekannt, die eine optische Sensoreinheit umfasst, mittels derer Masseteilchen in einem Saatgutstrom berührungslos gezählt werden können. Die Sensoreinheit umfasst eine Mehrzahl von CCD-Sensorelementen, die am Umfangsrand einer Saatgutleitung einer Sämaschine angeordnet sind. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist ihre Störanfälligkeit bei erhöhter Luftfeuchte, was zur Folge hat, dass die Wände der Saatgutleitung, an der die Sensorelemente anliegen, benetzt und verschmutzt werden. Die Reinigung der Saatgutleitung ist relativ aufwändig. Zwar ist aus dem Artikel „Präzise Saat durch Körnerzähler Sensor" Johannes Marque- ring und Bernd Schefler der Fachzeitschrift Landtechnik 5/2006 bekannt, die Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung dadurch zu erhöhen, dass in der Sensoreinheit eine Verschmutzungsüberwachung vorgesehen ist, die die Laserleistung in Abhängigkeit von dem Verschmutzungsgrad nach-

BESTÄTIGUNGSKOPIE führt. Einer solchen Laserleistungsnachf hrung sind jedoch Grenzen gesetzt. Darüber hinaus erfordert diese Maßnahme einen zusätzlichen schaltungstechnischen Aufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher-, eine Vorrichtung zum Erfassen von Masseteilchen in leitungsgeführ- ten Luftströmen sowie eine Sämaschine derart weiterzubilden, dass bei hoher Betriebssicherheit ein genaues Messergebnis gewährleistet ist, wobei insbesondere eine Unemp- findlichkeit gegenüber Verschmutzungen im Messraum gegeben ist .

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit mindestens ein Sensorelement mit einem piezoelektrischen Element, mit einer Auf- trefffläche für die Masseteilchen und mit einem auf einer der Auftrefffläche abgewandten Seite des piezoelektrischen Elementes angeordneten Dämpfungskörper aufweist, derart, dass beim Auftreffen der Masseteilchen auf die Auftrefffläche jeweils ein auswertbares Impulssignal erzeugt .wird.

Nach der Erfindung ist eine Sensoreinheit mit einem berührungssensitiven Sensorelement ausgestattet, das robust und unempfindlich gegenüber Verschmutzungen ist. Da in dem Sensorelement ein piezoelektrisches Element mit einer Auftrefffläche sowie einem. Dämpfungskörper integriert sind, kann eine relativ hohe Kornrate einwandfrei detektiert werden. Bisherige Messungen zeigen, dass beispielsweise die Zählabweichung bei einer Kornfrequenz (Anzahl der pas- sierenden Körper pro Zeiteinheit) von 15 kHz des Saatguts ' „Weizen" auf unter 2 % reduzieren ließe. Dies wird bewirkt durch das schnelle Ansprechen der Piezokristalle im ' Nano- sekundenbereich und des relativ stark gedämpften Nachschwingverhaltens der von dem Sensorelement erzeugten Impulssignale. Der technische Aufwand zur Erfassung und Zählung von Masseteilchen in leitungsgeführten Luftströmen- kann hierdurch wesentlich reduziert werden. Handelt es sich bei dem Masseteilchen um ' ein Saatgut, kann die Integration der Sensoreinheit in einem Hauptstromverteiler der Sämaschine zur Erfassung, der gesamten Saatgutdichte dienen. Wird die Sensoreinheit mit vorzugsweise lediglich einem einzigen Sensorelement in einer Saatgutleitung integriert, kann darüber hinaus auch noch eine Saatgutverteilung bestimmt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Sensorelement schichtweise ausgebildet, wobei auf einer Seite des piezoelektrischen Elementes eine als Membran, ausgebildete Auftreffflache und auf einer gegenüberliegenden Seite des piezoelektrischen Elementes ein Dämpfungskörper bzw. ein zusätzlicher starrer Basiskörper angeordnet sind. Die Auftrefffläche bzw. Membran ist hinsichtlich des Materials, ihrer Dicke und der Ausdehnung so ausgebildet, dass sie bei auftreffenden Masseteilchen nur sehr kurze Schwingungsimpulse erzeugt. Zur Reduzierung des Nachschwingens der Membran und des piezoelektrischen Elementes ist der Dämpfungskörper und/oder der starre Basiskörper vorgesehen. Hierdurch kann das nach Art eines Sandwichkonzeptes aufgebaute Sensorelement bei Auftreffen der jeweiligen Masseteilchen auf die Membran ein sehr steiler ' und zeitlich sehr kurzer Impuls mit nur sehr geringen und stark gedämpftem Nachschwingen erzeugt werden. Vorzugsweise können mittels einer nachgeordneten Signalverarbeitungseinrichtung bzw. Auswerteeinrichtung zeitlich sehr schnell hintereinander auftretende Kornimpulse getrennt und dann in digitale Signale zur weiteren Auswertung bzw. Zählung der Körner in der Auswerteeinrichtung umgeformt werden.

Nach einer Weiterbildung . der Erfindung ist eine Mehrzahl von Sensorelementen zu einem Sensorfeld (Array) zusammen- gefasst, wobei die Auf reffflachen benachbarter Sensorele-. mente durch einen Spalt ' voneinander getrennt sind. Vorteilhaft kann dieses Sensorfeld in einem Hauptstromverteiler einer Drillmaschine platziert werden, wobei vorzugsweise der gesamte Körnerström erfasst wird. Hierdurch erfolgt eine Segmentierung der für den Saatgutstrom notwendigen Detektionsfläche/Auf refffläche , was zu einer Verringerung der von den jeweiligen Sensorelementen zu erfassenden Kornfrequenz führt. Vorteilhaft kann die Messempfindlichkeit wesentlich erhöht werden. Das Sensorfeld kann beispielsweise durch gleich ausgebildete einzelne Sensorelemente gebildet sein, die entlang einer vorgegebenen Fläche angeordnet sind. ' Alternativ kann das Sensorfeld auch durch Sensorelemente gebildet sein, die über dem Dämpfungskörper und/oder den starren Basiskörper fest miteinander verbunden sind. Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das · Sensorelement bzw. das Sensorfeld in einem vorgegebenen Auf rallbereich einer Leitung- angeordnet, auf den der Masseteilchenstrom geführt wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass nahezu alle Masseteilchen von der Sensoreinheit erfasst werden. Durch die Größe des Sensorfeldes kann eine Anpassung an unterschiedliche Durchmesser von Masseteilchen transportierende Luftströmen erzeugt werden. Durch diese Skalierbarkeit der Sensorfeldgröße kann die Sensoreinheit leicht an unterschiedliche Bauformen von Maschinen, insbesondere an unterschiedliche Drillmaschinen angepasst werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen, mittels derer die von der Sensoreinheit bereitgestellten Impulssignale aufbereitet und mit einem Schwellwert verglichen werden, so dass bei Überschreiten des Schwellwertes ein Zählsignal und bei NichtÜberschreiten des Schwellwertes ein Nullsignal an eine Auswerteeinrichtung abgegeben wird. Vorteilhaft bereitet die Signalverarbeitungseinrichtung die von der Senso ' r- einheit bereitgestellten Impulssignale derart auf, dass sie auf einfache Weise durch einen vorzugsweise als Mikro- kontroller ausgebildeten Auswerteeinrichtung ausgewertet, das heißt gezählt werden können. Die Signalverarbeitungseinrichtung ermöglicht eine Extrahierung der entsprechenden Impulssignale, so dass eine eindeutige Zuordnung von Impulssignalen zu aufgeprallten Masseteilchen an dem Sensorelement erzielt wird. Zur Lösung der Aufgabe weist eine Sämaschine mit einem. Saatgutspeicher, mit einer ' Ausbringeinrichtung sowie mit einer Saatgutleitung eine erfindungsgemäße Sensoreinheit auf, so dass der Erfassungs- und Zählvorgang von Saatgut genau und langzeitstabil gewährleistet ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der. Erfindung wird nachfolgen anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Teils einer Sämaschine mit einem Saatgutleitungssystem, in dem eine Sensoreinheit integriert ist,

Figur 2 eine Explosionsdarstellung eines einzelnen Sensorelementes der Sensoreinheit,

Figur 3 eine Draufsicht auf ein aus mehreren Sensorelementen bestehendes Sensorfeld,

Figur 4 eine Schaltung, einer Signalverarbeitungseinrichtung für 10 Sensorelemente nach einer ersten Ausf hrungsform,

Figur 5a ein Blockschaltbild einer Anpassungseinheit der

Signalverarbeitüngseinrichtung nach Figur 4, Figur 5b ein Blockschaltbild eines Impedanzwandlers der Signalverarbeitungseinrichtung nach Figur 4 · ,

Figur 5c ein Blockschaltbild einer Invertiereinheit der

Signalverarbeitungseinrichtung nach Figur 4,

Figur 5d ein Blockschaltbild ' einer Differenziereinheit der Signalverarbeitungseinrichtung nach Figur 4 ,

Figur 5e ein Blockschaltbild einer Kompar toreinheit der

Signalverarbeitungseinrichtung nach Figur 4,

Figur 6 eine Schaltung .einer Signalverarbeitungseinri . cn- tung nach einer zweiten Ausführungsform, wobei exemplarisch lediglich die Schaltung für ein einziges Sensorelement dargestellt ist,

Figur 7a ein Blockschaltbild einer in der Signalverarbeitungseinrichtung integrierten Integriereinheit und

Figur 7b ein Blockschaltbild einer Komparatoreinheit der

Signalverarbeitungseinrichtung gemäß Figur 6.

Eine Vorrichtung zum Erfassen . von Masseteilchen in lei- ' tungsgeführten Luftströmen kann vorzugsweise in einer Sämaschine 1 bzw. einer Drillmaschine integriert sein. Alternativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in an- deren Maschinen oder Einrichtungen integriert sein, in denen Masseteilchen durch Leitungen geführt werden.

Die Sämaschine 1 weist in üblicher Weise einen Saatgutspeicher 2, eine Ausbringeinrichtung 3 zum Ausbringen von Saatgut aus dem Saatgutspeicher 2 sowie ein Saatgutleitungssystem mit einem Hauptstromverteiler 4' und mehreren einzelnen Saatgutleitungen 4.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen von Saatgut in Sämaschinen 1 weist eine Sensoreinheit 5 auf, die in einem · vorgegebenen Aufpr ' allbereich innerhalb eines beispielsweise pilzförmigen Hauptstromverteilers 4' der Ausbringeinrichtung 3 positioniert ist, wobei der das Saatgut ' enthaltende Luftstrom über ein Steigrohr 25 zugeführt wird. Alternativ kann der Hauptstromverteiler 4' auch als eine ebene Platte ausgebildet sein, wobei die Sensoreinheit 5 ebenfalls eben ausgebildet ist. Die Sensoreinheit 5 kann lediglich in dem Hauptstromverteiler 4' angeordnet sein, so dass die gesamte, ' räumlich verteilte Saatgutdich-- te erfasst wird. Alternativ können die Sensoreinheiten. 5 auch ausschließlich oder zusätzlich gesondert den einzelnen Saatgutleitungen 4 bzw. Saatgutschläuchen zugeordnet sein. Die Sensoreinheiten 5 können jeweils an einer Innenseite der Saatgutleitungen 4 ring- oder teilringförmig angeordnet sein, wobei vorzugsweise stromaufwärts Führungs-. mittel angeordnet sind, damit der mit den Körnern versehene Luftstrom auf die Sensoreinheit geführt wird.- Beispielsweise können die Führungsmittel als schanzenförmige Führungsmittel ausgebildet sein. Vorzugsweise befinden sich die Sensoreinheiten 5 in einem zum Hauptstromverteiler 4' zugewandten Endbereich der Saatgutschläuche , . so dass die elektrische Anschlussfähigkeit vereinfacht ist.

Die Sensoreinheit 5 weist mindestens ein Sensorelement 6 auf, das ein piezoelektrisches Element 7 umfasst, an dessen erster Flachseite 8 sich eine als Membran ausgebildete Auf reffflache 9 und an dessen .zu der ersten Flachseite 8 gegenüberliegenden zweiter Flachseite 10 sich ein Dämpfungskörper 11 anschließt. Auf einer dem piezoelektrischen Element 7 abgewandten Seite des Dämpfungskörpers 7 ist dieser mit einem starren ' Basiskörper 12 verbunden, der eine relativ große mechanische Masse beinhaltet.

Das piezoelektrische Element 7 sowie der Dämpfungskörper

11 sind über die entsprechenden Flachseiten 8, 10 bzw. einer dem piezoelektrischen Element 7 zugewandten ersten Flachseite 13 sowie einer dem piezoelektrischen Element abgewandten zweiten Flachseite 14 des Dämpfungskörpers 11 Stoffschlüssig, vorzugsweise durch einen Klebstoff mitein-- ander sowie mit der Membran 9 und dem starren Basiskörper

12 verbunden. Das im Wesentlichen säulenförmige (schicht- förmige) Sensorelement 6 ist in dem vorgegebenen Aufprall- bereich des Hauptstromverteilers 4' derart angeordnet, dass die im Luftstrom geführten Körner (Saatgut) zwingend auf die Membran 9 treffen: Vorzugsweise ist die Membran 9· derart ausgebildet, dass sie bei Auftreffen der Körner nur sehr kurze Schwingungsimpulse erzeugt. Zur Reduzierung des Nachschwingens der Membran ' 9 sowie des piezoelektrischen Elementes 7 ist der Dämpfungskörper 11 vorgesehen, der zu- sammen mit dem starren . Basiskörper 12 vorzugsweise eine derart geringer axiale Elastizität aufweist, dass die Schwingungen der Membran 9 bzw. das piezoelektrische Element 7 gedämpft werden. Die Dicke und die Materialeigenschaft des Dämpf ngskörpers 11 ist derart ausgebildet, dass ein axiales Nachschwingen der Membran 9 und des piezoelektrischen Elementes 7 stark reduziert wird. Hierbei wird vorzugsweise die Einhüllende der Schwingung nach Art ' einer abklingenden e-Funktion mit einer relativ kleinen Zeitkonstante reduziert. Die Dicke des Dämpfungskörpers 11 zusammen mit dem starren Basiskörpers 12 sind wesentlich größer als die Dicke der Membran 9 bzw. des piezoelektrischen Elementes 7.

Soll sich die Sensoreinheit 5 in dem Hauptstromverteiler 4' der Drillmaschine befinden - wie im vorliegenden Ausf hrungsbeispiel -, werden die einzelnen Sensorelemente 6' zu einem Sensorfeld (Array 15) zusammengef sst , damit der gesamte Körnerstrom erfasst werden kann. Die einzelnen Sensorelemente 6 sind gleich ausgebildet und weisen vor-, zugsweise eine sechseckförmige und/oder vieleckige und/oder flächenteilende Kontur auf, so dass die Mehrzahl von Sensorelementen 6' eine Kreisfläche mit relativ wenig Verschnitt nachbilden kann. Zwischen den einzelnen Sensorelementen 6' des Sensorfeldes 15 sind Spalten 16 gebildet, wobei diese z.B. mit schallwellenabsorbierendem Material, gefüllt sein können, so ' dass die Sensorelemente 6' keine Wechselwirkung aufeinander ausüben. Beispielsweise ' kann das vorzugsweise schallwellenabsorbierende Material erhaben bezüglich der benachbarten Membrane 9 angeordnet sein, so dass sie eine Führung für die Körner bilden und somit ein Auftreffen derselben. auf eine der Membranen 9 sicherstellen.

Vorzugsweise erstrecken sich die Sensorelemente 6' des Sensorfeldes 15 in einer gemeinsamen Ebene, wobei die Membranen 9 derselben bündig zueinander angeordnet sind. Alternativ kann das Sensorfeld 15 auch gewölbt, stufig oder bogenförmig verlaufen, in Abhängigkeit von dem Einsatzort des Sensorfeldes 15 bzw. Verlauf der Saatgutleitung 4.

Alternativ kann das Sensorfeld 15 auch mehrere Sensorelemente 6' aufweisen, deren Basiskörper 12 und gegebenen- ' falls zusätzlich auch deren Dämpfungskörper 11 einstückig miteinander verbunden sind. Hierdurch lässt sich der Aufbau der Sensoreinheit 5 vereinfachen, da auf dem gemeinsamen Basiskörper 12 die Dämpfungskörper 11, die piezoelektrischen Elemente 7 und die Membranen 9 der unterschiedlichen Sensorelemente 6' unter Bildung des Spalts 16 aufgebracht werden können.

Die Sensorelemente 6, 6' erzeugen jeweils infolge des Auftreffens der Masseteilchen bzw. der Körner auf die Membran 9 Impulssignale I, die an den Eingang einer Signalverarbeitungseinrichtung 17 angelegt werden. Die Signalverarbeitungseinrichtung 17 weist zum einen eine Anpassungseinheit 18 auf, mittels derer aus der Folge von Impulssignalen I ein das Aufprallen ' der Masseteilchen bzw. Körner kennzeichnendes aufbereitetes Impulssignal I' erzeugt wird. Zu diesem Zweck weist die Anpassungseinheit 18 ein Diodennetzwerk (Brückengleichrichterschaltung ) mit einem nachgeordneten RC-Glied auf. Der Kondensator Gl des RG- Gliedes wird durch die erste Halbwelle des Impulssignals I r aufgeladen und blockiert danach durch seine Kondensatorspannung die Weiterleitung der schwächeren Wellen dieser Schwingung. Damit nachfolgend auf dem Sensorelement 6, 6' auftreffende Körner detektiert werden können, wird der · Kondensator Cl über den parallel geschalteten Widerstand Rl mit einer bestimmten Zeitfunktion des RC-Gliedes entladen. Das Impulssignal I' klingt so schnell wieder ab, dass bei Auftreffen eines weiteren Korns auf dieselbe Membran 9 ein weiteres Impulssignal I' detektiert werden kann.

An die Anpassungseinheit 18 schließt sich ein Impedanz- wandler 19 zur Entkopplung der Anpassungseinheit 18 zur weiteren nachgeschalteten Einheit an.

Ausgangsseitig des Impedanzw ' andlers 19 ist eine Invertierungseinheit 20 vorgesehen-, mittels derer die Impulssignale I' des Impedanzwandlers 19 zu Impulssignalen I' ' invertiert werden zur Vorbereitung auf eine sich anschließende Differenziereinheit 21, in- der lediglich die erste sehr steil ansteigende Flanke des invertierten Impulssignals I ' ' zu einem Impulssignal I D ' führt. Die abklingende Flanke des Impulssignals I' ' , deren Verlauf durch die Zeitkonstante des RC-Gliedes - bestimmt ' wird, findet sich im Ausgangssignal der Differenziereinheit 21 nicht wieder. · Als letzte Stufe der Signalverarbeitungseinrichtung 17 ist eine Komparatoreinheit 22 vorgesehen, an deren Eingang zumeinen das Impulssignal I D der Differenziereinheit 21 und zum anderen eine Vergleichggröße anliegt. Diese ist nach der Signalverarbeitungseinr ' ichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 5e ein statischer Schwellwert S s der fest vorgegeben ist. Am Ausgang der Komparatoreinheit 22 liegt dann ein Zählsignal Z an, wenn, das Impulssignal I D größer ist als der Schwellwert S. Ist das Impulssignal I D kleiner oder gleich des Schwellwertes S, liegt ein Nullsignal N -vor. Das Zählsignal z und das Nullsignal N sind binäre Signale, die an den Eingang einer nachgeordneten Auswerteeinrichtung 23 angelegt werden. In der Auswerteeinrichtung ' 23, die vorzugsweise einen Mikro- kontroller enthält, werden die ' Zählsignale Z gezählt. Das Ergebnis der Zählung kann einer nicht dargestellten Regeleinrichtung zugeführt werden, mittels derer die Ausbringeinrichtung 3 geregelt bzw. gesteuert wird.

Eine zweite Ausführungsfofm einer Signalverarbeitungseinrichtung 17', die in den. Figuren 6 bis 7b dargestellt Ist, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform 17 dadurch, dass zum einen an dem Diodennetzwerk eingangsseitig eine variable Referenzspannung U Ref anliegt und zum anderen zwischen der vorzugsweise vorhandenen Invertierungseinheit 20 und einer Komparatoreinheit 22' eine Integriereinheit 26 angeordnet ist, die beispielsweise dasselbe Eingangssignal bekommt wie die Differenziereinheit 21. Durch Einstellung der Referenzspannung U Ref kann die Empfindlichkeit der Schaltung an örtliche Gegebenheiten ange- passt werden. Beispielsweise kann das Erfassen von durch Schmutzpartikel erzeugten Zählimpulsen unterdrückt werden, die das Kornzählergebnis ansonsten verfälschen würden.

Beispielsweise dadurch, dass 'die Integriereinheit (Integrierglied 26) zwischen dem Ausgang der Invertierungseinheit 20 und an einem Eingang der Komparatoreinheit 22' angeordnet ist, wird eine Ausgangsspannung U D der Differenziereinheit 21 mit einem dynamischen Schwellwert S D bzw. mit einer dynamischen Spannung Ü SD verglichen. Der zeitlich variable dynamische Schwellwert S D kann beispielsweise über die Integriereinheit 26 erzeugt werden, welches vorzugsweise das gleiche Eingangssignal wie die Differenziereinheit 21 nutzt. .Der dynamische Schwellwert S D hat vorzugsweise einen näherungsweise impulsförmigen Verlauf, der einem grob verschilffenen Impulssignal I' ähnlich sieht. Der erste Abschnitt besitzt abhängig von der Stärke des Impulses I' eine relativ hohe Amplitude. Diese kurzzeitig hohe dynamische Schwelle S D führt im Komparator dazu, dass eventuell, vorhandene Impulsnachschwingungen des impulsförmigen Sensorsignals I unterdrückt werden. In einem nachfolgenden zweiten Abschnitt verringert sich der dynamische Schwellwert S D auf einen relativ niedrigen Wert, so dass dadurch die Empfindlichkeit des Systems auch wieder für sehr kleine Sensor.signale gegeben ist. Die kurzzeitige Erhöhung der dynamischen Schwelle S D führt nicht dazu, dass nachfolgende Sensorsignale, die in kurzen Zeitabständen folgen, nicht gezählt werden können, da in diesem Fall das Ausgangssignal des Differenzierglieds 21 üblicherweise immer noch größer ist als die dynamische- Schwelle S D - Durch Vorgabe eines dynamischen Schwellwertes S D kann vorteilhaft eine Anpassung der Empfindlichkeit der Schaltung 17' an verschiedene Teilchengeschwindigkeiten und Teilchenmassen erfolgen. Nach der Schaltung 17 gemäß der ersten Ausführungsform rriuss dies durch Festlegung einer bestimmten Größe des Schwellwertes S s erfolgen.

Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann an dem Diodennetzwerk 18' der Schaltung 17 über einen zusätzlichen Widerstand auch eine variable Referenzspannung U Ref anliegen, wie es bei der Schaltung 17' der Fall ist.

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der. dynamische Schwellwert S D , der durch die Integriereinheit 26 der Schaltung 17' erzeugt wird, auch unabhängig von dem aufbereiteten Impulssignal I' erzeugt werden. Die Integriereinheit 26 ist somit als eine dynamische Sollwertvorgabeeinheit ausgebildet, die vorzugsweise einen dynamischen Sollwertes S D abhängig von dem Impulssignal I erzeugt. Der dynamische Sollwert S D kann auch auf andere Art . abhängig oder unabhängig vom Impulssignal I erzeugt werden..