Устройство для вычисления концентрации газов в хроматографии

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт.,саид-вуРЦМ К з (22) Заявлено 22.06. 81 (21) 3307654/18-24

G 06 F 15/46 а 01 Н 31/08

1 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР. оо делам изобретений н открытий (23) Приоритет($3) УДК 681. 325. .22(088.8) Опубликовано 15.02.83. Ьюллетеиь М 6

Дата опубликования описания 150283

О.М.Бондарик и Ю.В.Грибано (72) Авторы изобретения р.

Всесоюзный н аучно-исследов ательсяий и - кОнструкторскйй институт хроматографии (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОН1 ЕНТРАЦИИ

ГАЗОВ В ХРОМАТОГРАФИИ

Изобретение .относится к вычислительной технике, предназначено для обработки хроматографической информации и может быть использовано при разработке устройств вычисления компонентов газовой пробы, когда отклонение площади пика стандарт-сигнала от эталонной площади меняется в щироком диапазоне от анализа к анализу.

Известно устройство, содержащее преобразователь напряжения в частоту, -генератор тактовых импульсов, блок коррекции дрейфа, блок селекцпи пиковых значений, счетчик импульсов, блок отображения, элемент H )1).

Данное устройство обладает недостаточной точностью вычислений °

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее преобразователь напряжения в частоту, вход которого является входом устройства, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом блока коррек- 25 ции дрейфа, выход которого соединен с первым входом элемента И и с входом . блока селекции пиковых значений, вйход которого подключен к второму входу элемента И, выход элемента И нодключен к входу счетчика импульсов,, выход которого соединен с входом блбка отображения, три коммутатора, счетчик импульсов калибровки, регистр калибровки, таймер и. блок умножения, первый вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения в частоту, а выход подключен к второму входу блока коррекции дрейфа, третий. вход которого соединен с вторым выходом блока селекции пиковых значений, выходы таймера подключены соответственно к управляющим входам первого и второго коммутаторов и счетчика импульсов калибровки, вход которого соединен с выходом третьего коммутатора, входы которого соединены соответственно с выходом элемента И и с первым выходом первого коммутатора, второй и третий входы блока умножения подключены соответственно к второму выходу первого коммутатора и к выходу второго коммутатора, входы первого и второго коммутаторов подключены соответственно к выходу счетчика-имйульсов калибровки и к выходу регистра калибровки (2).

Данное устройство позволяет полу» чить значение концентраций компонентов в цифровом виде при отклонении площади пика стандарт-сигнала от эталонной

9970 1,4, т.е. обратная величина количества импульсов с выхода блока умножения в зависимости от кода счетчика калибровки линейна только на начальном участке. Недостатком известного устройства является узкий диапазон от-. клонения площади пика стандарт-сигнала от эталонной при определении конВ центраций. При выходе за этот диапазон точность измерений значительнс падает и нельзя проводить с заданной g точностью измерения концентраций компонентов.

Цель изобретения - повышение точ- ности при расширении диапазона откло.нения площади пика стандартного сигнала за эталонной.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразователь напряжения в частоту, вход которого является входом устройства, генератор тактовых импульсов, первый 26 выход которого соединен с первым входом блока коррекции дрейфа, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и с входом блока селекции пиковых значений, выход ко- Я торого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого подключен к входу первого счетчика импульсов, выход которого соединен с входом блока отображения, три комму- Зр татора, счетчик импульсов калибровки, регистр калиброВки, первый блок умножения и таймер, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего коммутаторов, выход третьего коммутатора сое«« динен с входом счетчика импульсов калибровки, информационный вход третьего коммутатора подключен к выходу первого элемента И, первый и второй 4О входы йервого блока умножения соеди.нены соответственно с выходами пер вого и второго коммутаторов, выход регистра калибровки соединен с информационным входом второго коммутатора, 45 введены схема сравнения, второй счетчик импульсов, счетчик уставки, счетчик тактов, четыре элемента И, триггер, четвертый коммутатор и второй блок умножения, входы которого соеди $0 иены соответственно с выходом преобразователя напряжения в частоту и с четвертым выходом таймера, выход второго блока умножения подключен к информационному входу четвертого комму- 55 татора, управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами триггера и с вторым выходом генератора. тактовых импульсов, входы триггера подключены соот-. ветственно к пятому выходу таймера и 4О к выходу второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу счетчика уставки, шестой выход таймера соединен с вторым входом второго элемента И, с управляющим входом 65 счетчика тактов, счетный вход которого подключен к выходу схем сравне ния, выход счетчика тактов соединен с информационным входом первого коммутатора, выход первого блока умножения соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответ.ственно с первым и вторым выходами триггера, выход третьего элемента И подключен к второму входу блока коррекции дрейфа, выход четвертого элемента И подключен к первому входу счетчика уставки, первый вход второ-. го счетчика импулЬсов соединен с выходом пятого элемента И, входы кото рого соединены соответственно с вторыми выходами генератора тактовых импульсов и триггера, вторые входы счетчика уставки и второго счетчика импульсов подключены к выходу схемы сравнения, входы которой соединены соответственно с выходами сиетчика импульсов калибровки и второго .счетчика импульсов, третий вход первого блока умножения соединен с выходом четвертого коммутатора.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит преобразователь 1 напряжения в частоту (ПНЧ), блок 2 умножения, таймер 3, коммутатор 4, генератор 5 тактовых импульсов, триггер 6, блок 7 умножения, коммутатор 8, коммутатор 9, элементы И 10 и 11, блок 12 коррекции дрейфа, блок 13 селекции пиковых значений, элемент И 14, счетчик 15 импульсов, коммутатор 1б, блок 17 отображения, счетчик 18 импульсов калибровки, схему 19 сравнения, счетчик 20 импульсов, счетчик 21 уставки, счетчик

22 тактов, элементы И 23 и 24, регистр 25 калибровки.

Блок 12 коррекции дрейфа и блок

13 селекции пиковых значений служат для коррекции нулевой линии и для определения начала и конца хроматографического пика. Они состоят из коммутатора, двух счетчиков, схемы сравнения, блока разрешения прохожде« ния импульсов, порогового узла. Для коррекции дрейфа нулевой линии и определения начала и конца пика импульсы с ПНЧ поступают на вход коммутатора, с одного выхода которого в течение длительности такта они проходят на вход. первого счетчика. В зависимости от их количества устанавливается порог схемы сравнения. В течение длительности следующего такта, равного предыдущему, импульсы с выхода коммутатора поступают на вход счетчика. Когда их количество становится равным числу, установленному на первбм счетчике, с выхода схем сравнения выдается сигнал на вход блока разрешения импульсов, который разрешает прохождение на его выход всем

997041 последующим импульсам. Если количество импульсов в последующем такте превышает их количество в предыдущем на величину большую, чем число, заложенное в уровень сравнения порогового узла, с его .выхода подается сигнал 5 на управление коммутатором, по кото рому прекращается переключение импульсов с первого счетчика на второй.

В каждом из последующих тактов им- .. пульсы приходят на второй счетчик, g зарегистрировавший превышение коли« чества импульсов. Число, записанное . первым счетчиком, сохраняется в течение всего времени действия пика.

Когда в одном из последующих тактов в конце хроматографического пика количество импульсов превышает число, записанное на первом счетчике в начале пика на величину, меньшую значения установленного на пороговом узле, и вкращается поступление сигна- 20 ла с его ввисвда на коммутатор. Длительность такта определяется импульсами, приходящими с генератора тактовых импульсов. Затем вся схема возвращается в исходное состояние. 5

Блок 7 умножения служит для изменения входной частоты импульсов.

Его коэффициент регулируется так, что@ц ои был обратно пропорционален

seweTepqNy числу, заданному двоичным кодом..

Блок .Умйожения состоит из счетчи.ка импульсов (например, 8 разрядов), 8 элементов И и одного элемента HJIH, На вход первого элемента И поступают выделенные импульсы 1, 3, 5, 7, 253, 255, на вход второго элемента—

2, б, 10., 14, ..., 250, 254, на вход третьего элемента И - 4, 8, 20, 28 и т.д., на восьмой элемент И поступает каждый 128-й импульс. На управляющие входы элементов И поступают сигналы, задающие коэффициент умножения. Все выходы элементов И соединены с входом элементов ИЛИ, и в зависимости от набора управляющих сигналов на выходе элементов ИЛИ получается последовательность импульсов, соответствующих заданному коэффициенту умножения. Оба блока умножения идентичны. 50

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с преобразователя 1 нанряжения в частоту поступают на блок

2 умножения, где в зависимости от анализируемых компонент устанавливается определенный коэффициент умножения сигналом с таймера 3. С выхода блока 2 умножения импульсы поступают на вход коммутатора 4, на другой вход которого приходят импульсы с генера- 60 тора 5 тактовых импульсов и в зависи мости от положения триггера б на выходе коммутатора 4 появляются либо импульсы преобразователя 1 напряжения в частоту, либо импульсы генератора 65

5 тактовых импульсов. С выхода ковеаутатора 4 импульсы поступают на вход блока 7 умножения.

В зависимости от значения кода, записанного в счетчике 18 иьаульсов калибровки, в блоке 7 умножения задается соответствующий коэффициент умножения. С выхода блока 7 уложения импульсы поступиот на два элемента

И 10 и 11 и, если с выхода. блока умножения приходят импульсы ПНЧ, их пропускает элемент И 10. Если же,с выхода блока 7 умножения поступают импульсы с генератора 5 тактовых импульсов, их пропускает элемент И 11.

Импульсы ПНЧ поступают одновременно с выхода блока 12 на вход блока 13 и вход элемента И 14, а на другой вход . элемента И 14 приходят сигналы с блока 13, определяющие начало и конец пика. В интервале между началом и концом пика элемент И 14 пропускает импульсы ПНЧ на вход счетчика 15 и |пульсов и на вход коммутатора 16. С выхода счетчика 15 информация поступает на блок 17 отображения.

Таймер 3 управляет вводом проб калибровочного и исследуемых газов и формирует строб-импульс калибровки, задающий интервал времени, в течение

KoTорого осуществляется калибровка системы. Строб-импульс "измерение", после которого начинается измерение концентрации компонентов, производит программное включение затухания блока 2 умножения в зависимости от коэффициента чувствительности детектора к измеряемым компонентам, управляет работой коммутаторов 8, 9, 16 и триггера б..

Импульсы ПНЧ,с выхода элемента И 14 через коммутатор 1б поступают на вход счетчика 18 импульсов калибровки. В режиме калибровки, после того как с выхода таймера 3 появляется строб-импульс калибровки, коэффициент умножения в блоке 7 устанавливается в соответствии с постоянным кодом, хра« нящимся в регистре 25 калибровки, через коммутатор 8, который управляется сигналами с выхода таймера 3 °

Рассмотрим работу части схемы, которая позволяет получить обратно пропорциональную зависимость кали чества импульсов .с выхода блока 7 умножения от кода, записанного в счетчике 18 импульсов калибровки.

После того как прошел пик стандарт-сигнала в режиме калибровки и произошла запись его площади в счетчике 18, с таймера 3 приходит стробимпульс "измерение" и начинается по" иск соответствующегсз затухания (коэффициента умножения). Триггер б устанавливается в такое положение, что разрешает прохождение импульсов генератора 5 тактовых импульсов через элемент И 24 на счетчик 20. Разряды счетчика 18 импульсов калибровки и

997041 разряды счетчика 20 соединены co схемой 19 сравнения.

При совпадении кодов на счетчиках

18 и 20 с выхода схемы 19 сравнения выдается импульс, который подается н вход счетчика 22 тактов и на сбросовые входы счетчиков 20 и 21. Выход счетчика 22 тактов соединен с коммутатором 9, через который происходит управление коэффициентом умножения блока 7 умножения. Строб-импульсом

"измерение" с таймера 3 переключается триггер 6, обнуляется счетчик 22 и разрешается прохождение импульсов с тактового генератора на вход счетчика 20. В схеме 19 сравнения происходит непрерывное сравнение кодов, и на выходе ее появляются импульсы,которые подаются на вход счетчиков 22 и изменяют его состояние, начиная с числа 1, соответственно меняя коэффициент умножения блока 7 умножения.

Одновременно эти импульсы с выхода схемы 19 сравнения обнуляют счетчики 20 и 21.

Импульсы с генератора 5 тактовых импульсов до тех пор проходят на вход счетчика 20, пока не сработает уставка, заранее выбранный разряд . счетчика 21 уставки. Как только количество импульсов, которые заполняют счетчик 20, превышает число, определенное уставкой, происходит перебрасывание разряда уставки,.который, в свою очередь, опрокидывает триггер

6, и тогда прекращается подача импульсов с генератора 5 тактовых импульсов на вход блока 7 умножения.

Таким путем устанавливается коэффициент умножения, соответствуюший количеству импульсов площади пика стандарт-сигнала, записанного в счетчике

18 импульсов калибровки. После того, как определяется соответствующий коэффициент умножения, можно производить вычисление концентраций компонент, которые появляются в течение данного цикла. В новом цикле весь процесс определения коэффициента ум- ножения производится вновь;

Предлагаемое устройство в сравнении с известным позволяет увеличить точность определения концентраций га зов в цифровом виде при значительном отклонении площади пика стандарт-сиг нала от эталонной площади (Ф5), т.е. обратно пропорциональная зависимость количества импульсов на выходе блока умножения от кода, записанного в счетчике импульсов калибровки, линейна во всем диапазоне. Это позволяет снизить требование к элементам системы и к сходимости площади стандартсигнала от анализа к анализу, повышает достоверность результатов измерений концентраций. формула изобретения

Устройство для вычисления концентрации газов в хроматографии, содержащее преобразователь напряжения в частоту, вход которого является входом устройства, генератор тактовых .импульсов, первый выход которого соединен с первым входом блока коррекции дрейфа, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и с входом блока селекции пиковых значений, выход которого подключен к второму входу первого элемента И,, выход которого подключен к входу первого счетчика импульсов, выход которого соединен с входом блока отображения, три коммутатора, счетчик импульсов калибровки, регистр калибровки, первый блок умножения и таймер, первый, 15 второй и:третий выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего коммутаторов, выход. третьего коммутатора соединен с входом счетчика

20 импульсов калибровки, информационный вход третьего коммутатора подключен к выходу первого элемента И, первый и второй входы первого блока умножения соединены соответственно с выхо25 дами ер ого и втоРого коммутатоРов, выход Регистра калибровки соединен с информационным входом второго коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при расширении диапазона отклонения площади пика стандартного сигнала от эталонной, в него введены схема сравнения, второй счетчик импульсов, счетчик уставки, счетчик тактов, четыре элемента И, триггер, четвертый коммутатор и второй блок умножения,, входы которого соединены соответственно с выходом преобразователя напряжения в частоту и с четвертым выходом таймера, выход второго блока

40 умножения подключен к информационному входу четвертого, коммутатора, управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами триггера и с вторым выходом генератоРа тактовых импульсов, входы триггера подключены соответственно к пятому выходу таймера и к выходу второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу счетчика уставки, gg шестой выход таймера соединен с вторым входом второго элемента И, с управляющим входом счетчика тактов, счетный вход которого подключен к выходу схемы сравнения, выход счетчика тактов соединен с информационным входом первого коммутатора, выход первого блока умножения соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и

60 вторым выходами триггера, выход треть.его элемента И подключен к втерому входу блока коррекции дрейфа, выход четвертого элемента И подключен к первому входу счетчика уставки, пер4$ вый вход второго счетчика импульсов

997041

Составитель геренов

Редактор Л;Алексеенко Техред К.Мыцьо Корректор И.Шулла

Заказ 935/67 Тираж 704 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Х(-35, Раушская наб., д.4/5

Фидиал ППП Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 соединен с выходом пятого элемента И, входы которого соединены соответственно с вторыми выходами генератора так-. товых импульсов и триггера, вторые входы счетчика уставки и второго счетчика импульсов подключены к выходу схема сравнения, входы которой соединены соответственно с выходами счетчика импульсов калибровки и второго счетчика импульсов, третий вход первого блока умножения соединен с выходом четвертого коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 612263, кл. G 06 J 1/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2855.855/18-24, кл. G 06 F 15/46, 1979 (прототип).