Устройство для определения площади хроматографического пика

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО ПИКА, содержащее блок определения амплитуды пика, подключенный входом к входу устройства и к первому входу первого компаратора, а информационным выходом - к входу формирователя экспоненциального напряжения и к первому входу множительного блока, соединенного выходом с выходом устройства , а вторым входом - с выходом блока определения среднеквадратичного отклонения, подключенного перцым и вторым входами к выходам первого и второго блоков памяти соответственно , информационные входы которых соединены с выходом функционального генератора, управляющий вход первого блока памяти подключен к выходу первого компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него дополнительно введены ключ, блок задержки и второй компаратор, соединенный первым входом с выходом блока задержки, вторым входом - с выходом формирователя экспоненциального напряжения и с вторым входом первого компаратора, а выходом - с управляющим входом второго блока памяти и с первым управляющим входом ключа, подключенного вторым управляющим входом к импульсному выходу блока определения амплитуды пика и к входу запуска функционального генератора , сигнальным выходом - к входу i устройства, а выходом - к входу блока задержки. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок определения среднеквадратического отклонения содержит делительный блок, вычитающий блок, суммирующий блок и множительный блок, выход которого является выходом блока определения среднеквадратического отклонения, пер вый вход подключен к шине ввода первого опорного сигнала, а второй сх вход - к выходу суммирующего блока, 4 4ib соединенного первым входом с первым входом блока определения среднеквадратичного отклонения, а вторым входом - с выходом вычитающего блока, подключенного первым входом к выходу делительного блока, соединенного первым входом с шиной ввода второго опорного сигнала, а вторым входом с вторым входом блока определения среднеквадратичного отклонения и с вторым входом вычитающего блока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..SU.„1 з() G 06 G 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й AOTOPCNOMV CIOONTWIACTOV (21) 3575366/18-24 (22) 07.04.83 (46) 07.07.84.Бюл. Р 25 (72) М.Ш.Насыров, P.Á.Ðàññêàçîâà, Ш.У.Аминов и Ф.С.Максудов (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт кибернетики с Вычислительным центром Узбекского научнопроизводственного объединения

"Кибернетика" АН Узбекской ССР (53) 681.335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 544975, кл. G 06 G 7/18, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

В 970391, кл. G 06 G 7/18, 1981.

3. Авторское свидетельство СССР

У 702384, кл. G 06 G 7/18, 1977 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО ПИКА, содержащее блок определения амплитуды пика, подключенный входом к входу устройства и к первому входу первого компаратора, а информационным выходом — к входу формирователя экспоненциального напряжения и к первому входу множительного блока, соединенного выходом с выходом устройства, а вторым входом — с выходом блока определения среднеквадратичного отклонения, подключенного первым и вторым вхедами к выходам первого и второго блоков памяти соответственно, информационные входы которых соединены с выходом функционального генератора, управляющий вход первого блока памяти подключен к выходу первого компаратора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него дополнительно введены ключ, блок задержки и второй компаратор, соединенный первым входом с выходом блока задержки, вторым входом — с выходом формирователя экспоненциального напряжения и с вторым входом перво t

ro компаратора, а выходом — с управ ляющим входом второго блока памяти и с первым управляющим входом ключа, подключенного вторым управляющим входом к импульсному выходу блока определения амплитуды пика и к входу запуска функционального генератора, сигнальным выходом — к входу устройства, а выходом — к входу бло- 3 ка задержки.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок определения среднеквадратического отклонения содержит делительный блок, Я вычитающий блок, суммирующий блок и множительный блок, выход которого является выходом блока определения среднеквадратического отклонения, пер вый вход подключен к шине ввода первого опорного сигнала, а второй вход — к выходу суммирующего блока, соединенного первым входом с первым входом блока определения среднеквадратичного отклонения, а вторым входом — с выходом вычитающего блока, подключенного первым входом к выходу делительного блока, соединенного первым входом с шиной ввода второго опорного сигнала, а вторым входом— с вторым входом блока определения среднеквадратичного отклонения и с вторым входом вычитающего блока.

3 1101 входом — к входу устройства, а вь(ходом — к входу блока задержки.

При этом блок определения среднеквадратичного отклонения содержит делительный блок, вычитающий блок, 5 суммирующий блок и множительный блок, выход которого является выходом блока определения среднеквадратичного отклонения, первый вход подключен к шине ввода первого опорного сигнала, а второй вход — к выходу суммирующего блока, с.оединенного первым входом с первым входом блока определения среднеквадратичного отклонения, а вторым входом — с выходом вычитающего блока, подключенного первым входом к выходу делительного блока, соединенного первым входом с шиной ввода второго опорного сигнала, а вторым входом — с вторым входом блока оп20 ределения среднеквадратичного отклонения и с вторым входом вычитаюгего блока.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства для определения площади хроматографического пика, на фиг.2 график, поясняющий работу устройства.

Устройство для определения площади хроматографического пика (фиг.1) содержит блок 1 определения амплиту3Q ды пика, формирователь 2 экспоненциального напряжения, функциональный генератор 3, ключ 4, блок 5 задержки, первый и второй компараторы 6 и 7, первый и второй блоки 8 и 9 памяти, множительный блок 10 и блок 11 определения среднеквадратичногэ отклонения. Блок 1 определения амплитуды пика подключен входом к входу устройства и к первому входу первого компаратора 6, а информационным выхо-40 дом — к входу формирователя 2 экспоненциального напряжения и к первому входу множительного блока 10. Блок 10 соединен выходом с выходом устройства, а вторым входом — с выходом блока 11 определения среднеквадратичного отклонения. Блок 11 подключен первым и вторым входами к выходам блоков 8 и 9 памяти соответственно, информационные входы которых соединены с выходом функционального генератора 3. Управляющий вход блока 8 подключен к выходу компаратора 6.

Второй компаратор 7 соединен пер— вым входом с выходом блока 5 задерж- 55 ки, вторым входом — с выходом формирователя 2 и с вторым входом компаратора 6, а выходом — с управляющим

844 4 входом блока 9 памяти и с первым управляющим входом ключа 4. Ключ 4 где S

1 площадь пика, амплитуда пика; удвоенная полуширина пика на уровне 0,882 Ь справа от его высоты удвоенная полуширина п ка на уровне 0,8824 слева от его высоты.

Другими словами, и Й представляют собой среднеквадратичные отклонения пиков, один из которых имеет параметры, соответствующие параметрам левой половины асимметричного пика, другой — правой половины.

Если из вершины Р пика (фиг.2), левая половина которого аппроксимирована аналогично правой половине кривой Гаусса со среднеквадратичным отклонением провести экспоненту у= h exp (- k,4), (2 где k„ — постоянная времени экспоненты, подключен вторым управляющим входом к импульсному выходу блока 1 определения амплитуды пика и к входу запуска генератора 3, сигнальным входом — к входу устройства, а выходом— к входу блока 5 задержки.

Блок 11 определения среднеквадратичного отклонения может быть выполнен, например, содержащим делительный 12, вычитающий 13, суммирующий 14 и множительный 15 блоки. Блок 15, выход которого является выходом блока 11, подключен первым входом к шине 16 ввода первого опорного сигнала, а вторым . входом — к выходу суммирующего блока

14. Блок 14 соединен первым входом с первым входом блока 11, а вторым входом — с выходом вычнтающего блока 13, Блок 13 подключен первым входом к выходу делительного блока 12, соединенного первым входом (входом делимого) с шиной 17 ввода второго опорного сигнала, а вторым входом (входом делителя) — с вторым входом блока 11 и с вторым входом вычитающего блока 13.

В основе принципа действия устройства лежит представление асимметричного хроматографического пика кривой бигауссова распределения

5 110 l8

C — промежуток времени между моментом1 начала формимакс рования экспоненты и текущим временем, то величина 6 может быть определе1 5 на из условия совпадения ординат пика и экспоненты в момент их пересечения (точка си на фиг.2) по соотиошенню 1

1О

6„= 21 1 (3}

t äå Ф вЂ” промежуток времени от момента макс достижения ос новным сигналом своей максимальной ординаты h до момента пересечения основного сигнала с экспонентой.

Аналогичным образом значение сред- 2О неквадратичного отклонения Д для левой половины асимметричного пика может быть получена из условия совпа I декия ордкнат у2 заДбржанного пика и экспоненты в момент, их пересечения (точка b на фиг.2) по соотношению 2

2 7гт (!

ЗО где - установленное время задержки — промежуток времени от момента1. достижения осМа1КС новным сигналом своей мак S симальной ординаты до момента пересечения задержанного.сигнала.с экспонентой.

Подставляя соотношения (3) и (4). в (1) и преобразуя, получаем выражение

40 для бпределения,площади асимметричного пика в виде

s=1rh(+t„g--fa,), (r1

Работа устройства основывается на оп45 ределении площади пика по соотношению (5), Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 4,заперт ка первом входе делительного блока 12 установлено значение временной задержки Т, на первом входе множительного блока 15 — значение:коэффициента К.

Сигнал с выхода хроматографа поступает на вход блока 1 определения амплитуды пика, который в момент про-44 б хождения хроматографическо,;;ункции через максимум запоминает измеренную величину амплитуды пика h и выдает это значение по информационному выходу на вход формирователя 2 экспоненциального напряжения.и на первый вход множительного блока 10. Напряжение с выхода детектора .хроматогра-. фа поступает также на первый вход первого компаратора 6, на второй вход которого, а также на второй вход второго компаратора 7 поступает экспоненциальное напряжение с выхода формирователя 2 экспоненциального напряжения. Блок 1 также формирует в момент прохождения максимума хроматографического пика импульс, который через импульсный выход блока 1 передается на вход запуска функционального генератора 3 и на второй управляющий вход ключа 4, отпирает его, и напряжение с входа устройства через ключ 4 и блок 5 задержки поступает на первый вход второго компаратора 7, который выдает импульс в момент сравнения экспоненциального напряжения и напряжения задержанного сигнала (точка б на фиг.2). Первый компаратор 6 срабатывает в момент сравнения экспоненциального напряжения и напряжения основного сигнала (точка а на фиг.2). Импульсы с выходов ггервого 6 и второго 7 компараторов поступают на соответствующие управляющие входы первого 8 и второго 9 блоков памяти, на информационные входы которых в эти моменты проходит информация с выхода функционального генератора 3, который запускается в момент достижения хроматографическим пиком своего максимума и генерирует на выходе напряжение, пропорциональное корню квадратному из текущих значений. Таким образом, в первый блок 8 памяти считывается напряжение, пропорцио,нальное корню квадратному из промежутка времени между моментом дости1 жения хроматографическим пиком своеvo максимума и моментом сравнения основного сигнала и экспоненциального напряжения. Соответственно во второй блок 9 памяти считывается напряжение, пропорциональное корню квадратному из промежутка времени между моментом достижения хроматографическим пиком своего максимума и моментом сравнения задержанного сигнала и экспоненциального

7 1101 напряжения. Причем в момент срабатывания второго компаратора 7 импульсом с его выхода, поступающим на первый управляющий вход ключа 4, последний запирается. Запирание ключа 4 вызывается необходимостью блокировки компаратора 7, который может

"ложно" сработать в момент второго сравнения экспоненциального напряжения и напряжения задержанного сиг- 1О нала (точка с на фиг.2).

Напряжение, соответствующее Я поступает на первый вход блока 17 определения среднеквадратичного откло-15 нения, проходит на первый вход суммирующего блока 14. Напряжение, соответствующее К, проходит на второй

2 вход блока 11 определения среднеквадратичного отклонения, поступая на второй вход (вход вычитаемого) вычитающего блока 13 и одновременно на второй вход (вход делителя) делительного блока 12, на первый вход которого (вход делимого) поступает на-, 25 пряжение, соответствующее времени задержки . Результат. деления, поступая на первый вход (вход уменьшаемого) вычитающего блока 13, уменьшается в нем на величину 4 2 2.

344 s

Результат вычитания проходит на второй вход суммирующего блока 14, где складывается с 3%, . В множительном блоке 15 производится умножение результата, полученного на выходе суммирующего блока, на постоянный коэффициент К. Окончательное определение площади производится в множительном блоке 10 в соответствии с выражением (5), Предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность определения площади хроматографического ника по сравнению с известным vcTpoHcT вом. Повышение точности достигается путем упрощения аналитического выражения, по которому осуществляется определение площади. Исключение некоторых математических операций приводит к уменьшению методической погрешности определения площади хроматогра— фического пика. Соответствующее увеличение точности достигается также заменой нескольких блоков, входящих в известное устройство, блоками, имеющими меньшую инструментальную погрешность. Повышение точности обработки хроматографической информации приводит к повышению эффективности хрома— тографического анализа в целом.

1101844

Составитель С.Казинов

Редактор Иванова Техред С. Мигунова

Корректор Л.Пилипенко

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4770/34 Тираж 699

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5