Вычислительное устройство для обработки данных хроматографического анализа

 

ОЛИСАНЙЕ

ИЗОБРЕ7ЕНЙЯ!

1!! 5269О4

melee Советских

Соттиалистических

Республик

Г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 29.01.75 (21) 2101003 24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 30,08.76. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 10.12.76 (51) М. Кл С 06Г 15 20

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681,325(088.8) (72) Авторы изобретения

А. Л. Гуревич, Л. А. Русинов, Н. А. Сягаев, В. Н. Соколов и

В. В. Стрелков

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (71) Заявитель (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ДАННЪ|Х ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для автоматизации процесса обработки данных хроматографического анализа.

Известно специализированное вычислительное устройство для автоматической обработки данных хроматографического анализа, содержащее аналого-цифровой преобразователь, селектор, арифметический блок, блок управления, блоки постоянной и оперативной памяти, счетчик результата.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее коммутатор, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами устройства, интегрирующий усилитель, блок постоянной памяти, тактирующий счетчик, генератор тактовых импульсов, первый элемент

«И», селектор, накапливающий счетчик результата и блок управления. Первый, второй и третий входы блока управления соединены соответственно с выходами тактирующего счетчика, селектора и через интегрирующий усилитель с выходом коммутатора, а первый, второй и третий выходы — соответственно с третьим входом коммутатора и первыми входами первого элемента «И» и накапливающего счетчика результата. Вы од этого счетчика подключен к выходу устройства, выход генератора тактовых импульсов — к первому входу тактирующего счетчика и второму входу первого элемента «И», выход которого связан с входом селектора и вторым входом накапливающего счетчика результата.

Это устройство имеет такие недостатки, как сложность структуры и значительный объем необходимого оборудования, обусловленные на, 11!ч1!ем арllфметпчес! .ОГО б 1ока 11 блока операт1!вной памяти.

10 Цель изобретения — уменьшение необходимого оборудования, требуемого для реализации устройства.

Это достигается тем, что в устройство введены преобразователь код — напряжение, вто-!

5 рой элемент «И» и блок задания навески. Выход и вход блока задания навески соединены соответственно с входом преобразователя код — напряжение и четвертым выходом блока управления, пятый выход последнего — с вхо20 дом блока постоянной памяти и первым входом второго элемента «И», второй вход которого подключен к выходу накапливающего счетчика результата, а выход — к входу преобразователя код — напряжение. Первый и BTD25 рой разнополярные выходы этого преобразователя связаны с четвертым и пятым входал!и коммутатора, выход блока постоянной памяти — с входом тактирующего счетчика.

Структурная схема устройства пРиведена на

ЗО чертеже.

526904

Устройство содержит коммутатор 1, связанный по первому и второму входу соответственно с входом устройства, к которому подключается выход хроматографа (шина U,,-), и источником опорного напря>кения (шина U„). Третий, четвертый и пятый входы коммутатора подключены соответственно к первому выходу блока 2 управления и разнополярным выходам преобразователя 3 код — напряжение. Выход коммутатора соединен с входом интегрирующего усилителя 4. Коммутатор 1, блок 2 и усилитель 4 совместно с генератором 5 тактовых импульсов, первым элементом «И» 6, связанным по первому и второму входам соответственно с вторым выходом блока управления и выходом генератора 5, и тактирующим счетчиком 7 образуют аналого-цифровой преобразователь интегрирующего типа. Выход первого элемента «И» 6 связан с селектором 8, подключенным к второму входу блока 2, и со вторым входом накапливающего счетчика 9 результата. Выход счетчика 9 соединен с выходом устройства (шина 10) и с вторым входом второго элемента «И» 11, связанным по первому входу с третьим (шина 12) выходом блока

2, а по выходу — с входом преобразователя

3. К этому же входу преобразователя 3 подключен выход блока 13 задания навески, соединенного с четвертым выходом блока 2.

Цикл преобразования определяется тактирующим счетчиком 7, связанным по первому (счетному) входу с генератором 5, по второму (кодовому) — с выходом блока 14 постоянной памяти (задания нормирующих коэффициентов К;), вход которого подключен к выходу блока 2, а выход тактирующего счетчика 7— к первому входу блока 2 управления.

Работа специализированного вычислительного устройства осуществляется по алгоритму (метод абсолютной калибровки)

С, К 1

Q (1) где C; — концентрация i-го компонента в смеси;

S; — площадь (интеграл) пика i-го компонента;

К; — нормирующий коэффициент, учитывающий физическую природу компонента;

Q — навеска анализируемой смеси (К; и Q известны в начале анализа).

Как видно из алгоритма, устройство обнаруживает хром атографический пик в спектре, вычисляет его площадь (интеграл), нормирует ее умножением на нормирующий коэффициент

К; и производит деление на величину навески

Q. При этом напряжение с выхода хроматографа U„., поступает через коммутатор 1 на вход интегрирующего усилителя 4, одновременно на тактирующий счетчик 7 подаются тактовые импульсы с генератора 5. Переполнение счетчика 7, соответствующее окончанию первого подтакта преобразования, вызывает через блок 2 управления и коммутатор 1 подключение на вход усилителя 4 опорного напряжения — U,; элемент «И» 6 открывается.

Уменьшение напри>кения на выходе усилителя

4 до IIcI

Л4 лр — >

f (2) 15 где М вЂ” емкость счетчика 7;

t — частота генератора 5, на выходе элемента «И» 6 действует число импульсов Л, пропорциональное Un»-, у в< >. лр в.> Л,> (3) о 2 +o

Р0 (4) Сигнал переполнения счетчика 7 переводит блок 2 в режим деления, при этом опрашивается блок 13, а счетчик 9 сбрасывается. На

65 вход преобразователя 3 подается код навески

Точность преобразования при использовании тактирующего счетчика независит от стабильности генератора 5.

До обнаружения пика во входном сигнале импульсы с элемента «И» 6 поступают в блок селектора 8, TBK как c>IcT>IHK 9 запрещен сигналом по шине 15 блока управления. B lioмент обнаружения пика сигнал с блока селек"0 тора 8 переводит устройство в режим интегрирования, снимая запрет счетчика 9. Интегрирование проводится методом прямоугольников, сводящимся к суммированию с накоплением результата равноотстоящих (например, на вре35 мя преобразования tÄl,) значений входного сигнала.

При фиксировании блоком селектора 8 окончания хроматографического пика блок 2 управления переходит к выполнению операции ум40 ножения в течение первого подтакта и деления во втором подтакте. В момент перехода блока управления к выполнению операции умножения на шине 12 появляется сигнал, который опрашивает в блоке 14 постоянной памяти соответствующую числовую линейку, хранящую код К;, и вводит дополнительным кодом его значение в тактирующий счетчик 7.

Одновременно через второй элемент «И» 11 сигнал по шине 12 подключает вход преобра50 зователя 3 код — напряжение к выходу счетчика 9. Напряжение с выхода преобразователя

Уз;, пропорциональное коду интеграла пика, хранящегося в счетчике 9, через коммутатор 1 подается на интегрирующий усилитель 4 вместо U ». Длительность первого подтакта i, попрежнему определяемая временем заполнения счетчика 7, в этом случае пропорциональна величине К„.

526904

Q, напряжение с выхода преобразователя U<, пропорциональное коду навески (аналогично по знаку U,) поступает через коммутатор 1 на вход интегрирующего усилителя 4; элемент

«И» 6 разрешается. К моменту окончания преобразования в счетчике 9 формируется числовой эквивалент концентрации 1-го компонента, см. выражение (1) .

Из выражений (3) и (4) имеем $Е ск = Ку= — р (5)

Uq что соответствует выражению (1). По окончании преобразования по команде блока 2 управления результат из счетчика 9 выводится на регистрацию (шина 10), счетчик сбрасывается, а в блоке 2 фиксируется окончание обработки пика i-го компонента анализируемой смеси.

Устройство подготовлено к обработке следующего хроматографического пика.

Использование аналого-цифрового преобразователя не только по прямому назначению (для преобразования напряжения в цифровой код), но и для выполнения операций умножения и деления выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как позволяет обойтись без арифметического блока и блока оперативной памяти, что значительно упрощает структуру устройства и уменьшает затраты па оборудование при его реализации.

Формула изобретения

Вычислительное устройство для обработки данных хроматографического анализа, содержащее коммутатор, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами устройства, интегрирующий усилитель, блок постоянной памяти, тактирующий счетчик, генератор тактовых импульсов, первый элемент

«И», селектор, накапливающий счетчик результата и блок управления, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами тактирующего счетчика, селектора и через интегрирующий усилитель с выходом коммутатора, а первый, второй и третий выходы соединены соответственно с третьим входом коммутатора и первыми входами первого элемента «И» и накапливающего счетчика результата, выход которого соединен с выходом уст15 ройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом тактирующего счетчика и вторым входом первого элемента

«И», выход которого соединен с входом селектора и вторым входом накапливающего счет20 чика результата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит преобразователь код — напряжение, второй элемент «И» и блок задания навески, выход и вход которого соединены соответственно с вхо25 дом преобразователя код — напряжение и четвертым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с входом блока постоянной памяти и первым входом второго элемента «И», второй вход которого соединен с

30 вы одом накапливающего счетчика результ та, а выход соединен со входом преобразов," теля код — напряжение, первый и второй ранополярные выходы которого соединены с четвертым и пятым входами коммутатора, выход

35 блока постоянной памяти соединен с входом тактнрующего счетчика.

526904!

1! (Составитель И, Хазова

Техред 3. Тараненко

Корректор О. Тюрина

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2314/4 Изд. № 1650 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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