Вычислительное устройство для обработки данных хроматографического анализа

ОЛИСАНЙ Е ИЗОБРЕ 7 ЕН ЙЯ 110 5269 О 4 Ввез Советских Свкиалистических Республик(61) Дополнительное к авт, свид) Заявлено 29.01.75 (21) 2101003 24 с присоединением заявки-06 Г 15/2 23) Приоритет сударственнын комнте ета Министров СССРделам изобретений 0,08,76, Бюллетень32ания описания 10.12.76 53) УДК 681,325(088.8) публиковано ата опублпк крытий(72) Авторы изобретения А. Л. Гуревич, Л, А. Русинов, Н. А. В. В. Стрелко Ленинградский ордена Трудового Красно институт им. ЛенсСягаев, В. Н. Соколв 1) Заявите го Знамени технологическииовета) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТК ДАННЪХ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА2 ервого ходом ющего меньшение не буемого для р Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для автоматизации процесса обработки данных хроматографического анализа.Известно специализированное вычислитель ное устройство для автоматической обработки данных хроматографического анализа, содержащее аналого-цифровой преобразователь, селектор, арифметический блок, блок управления, блоки постоянной и оперативной памяти, 1 О счетчик результата,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее коммутатор, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами 15 устройства, интегрирующий усилитель, блок постоянной памяти, тактирующий счетчик, генератор тактовых импульсов, первый элемент И, селектор, накапливающий счетчик результата и блок управления. Первый, второй и 20 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 25 входом коммутатора и первыми входами первого элемента И и накапливающего счетчика результата. Выод этого счетчика подключен к выходу устройства, выход генератора тактовых импульсов - к первому входу такти рующего счетчика и второмлч входу п элемента И, выход которого связан с в селектора и вторым входом накаплива счетчика результата.Это устройство имеет такие недостатки, как сложность структуры и значительный объем необходимого оборудования, обусловленные наличием арифметического блока и блока оперативной памяти.Цель изобретения - у обходи- мого оборудования, тре еализации устройства.Это достигается тем, что в устройство введены преобразователь код - напряжение, второй 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 входом 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 второй разнополярные выходы этого преобразова. теля связаны с четвертым и пятым входами коммутатора, выход блока постоянной памяти - с входом тактирующего счетчика.Структурная схема устройства приведена на чертеже.Устройство содержит коммутатор 1, связанный по первому и второму входу соответственно с входом устройства, к которому подключается выход хроматографа (шина Ь-), и источником опорного напряжения (шина У). 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)КД(1) где С; - концентрация -го компонента в смеси;5; - площадь (интеграл) пика -го компонента;К; - нормирующий коэффициент, учитывающий физическую природу компонента;Я - навеска анализируемой смеси (К; и Я известны в начале анализа).Как видно из алгоритма, устройство обнаруживает хроматографический пик в спектре, вычисляет его площадь (интеграл), нормирует ее умножением на нормирующий коэффициент К; и производит деление на величину навески Я. При этом напряжение с выхода хроматографа Ул, поступает через коммутатор 1 на вход интегрирующего усилителя 4, одновременно на тактирующий счетчик 7 подаются тактовые импульсы с генератора 5, Переполнение счетчика , соответствующее окончанию первого подтакта преобразования, вызывает через блок 2 управления и коммутатор 1 под ключение ца вход усилителя 4 опорного напряжения - 1l,; элемент И 6 открывается. Уменьшение панрюкспия на выходе усилителя 4 до некоторого порогового значения Ьл (например, /л=0) приводит к срабатыванию блока 2, отключающего вход усилителя 4 от источников напряжения и запирающего элемент И 6, Цикл преобразования 1 лр заканчивается, однако, при вторичном переполнении счетчика 7. Таким образом, за цикл преобразования глр Л 4лр -У(4) Сигнал переполнения счетчика 7 переводитблок 2 в режим деления, при этом опрашивается блок 13, а счетчик 9 сбрасывается, На 65 вход преобразователя 3 подается код навески Точность преобразования при использованиитактирующего счетчика независит от стабильности генератора 5.25 До обнаружения пика во входном сигналеимпульсы с элемента И 6 поступают в блокселектора 8, так как счетчик 9 запрещен сигналом по шине 15 блока управления. В момент 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 накоплениемрезультата равноотстоящих (например, на вре 35 мя преобразования 1 лр) значений входного сигнала,При фиксировании блоком селектора 8 окончания хроматографического пика блок 2 управления переходит к выполнению операции ум 40 ножения в течение первого подтакта и деления во втором подтакте. В момент переходаблока управления к выполнению операцииумножения на шине 12 появляется сигнал, который опрашивает в блоке 14 постоянной па 45 мяти соответствующую числовую линейку, хранящую код К;, и вводит дополнительным кодом его значение в тактирующий счетчик 7.Одновременно через второй элемент И 11сигнал по шине 12 подключает вход преобра 50 зователя 3 код - напряжение к выходу счетчика 9. Напряжение с выхода преобразователяУз;, пропорциональное коду интеграла пика,хранящегося в счетчике 9, через коммутатор 1подается на интегрирующий усилитель 4 вме 55 сто Ул, Длительность пеРвого подтакта 1, попрежнему определяемая временем заполнениясчетчика 7, в этом случае пропорциональнавеличине К;Я, НаПряжЕнИЕ С ВЫХОда ПрЕОбраЗОВатЕЛя (/1, пропорциональное коду навески (аналогично по знаку У,) 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) имеемЮЕск = Кю = - Кр (5)Удчто 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 1-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 изобретенияВычислительное устройство для обработки данных хроматографического анализа, содержацее 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, накаплпвающиц счетчик результата и блок управления, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами тактирующего счетчика, селектора и через интегрирующий усилитель с выходом 10 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 уст 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 счет 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 вхо 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 зо Выходом накапливающего счетчика результта, а Выход соединен со входом преобразов," теля код - напряжение, первый и второй раз нополярные выходы которого соединены с четвертым и пятым Входами коммутатора, выход 35 блока постоянной памяти соединен с входомтактирующего счетчика.526904 рузова акт Подписное Изд,1650 Тираж 864 осударственного комитета Совета Министров С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5