Устройство для вычисления концентрации газов в хроматографии

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 997041 Сфвз СфветскикСоциалистическихРеслублик(22) Заявлено 22.06. 81 (21) 3307654/18-24 С 06 Г 15/46 а 01 В 31/ОВ с присоединением заявки Но -Государственный комитет СССР оо делам нзо 6 ретеннй н открытий,22(088.8) Опубликовано 15.02.83, Ьюллетень Йо 6 Дата опубликования описания 150283 О.м.Бондарин и Ю.а.рриоано у:(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ 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 вщироком диапазоне от анализа к анализу. 1 ОИзвестно устройство, содержащее преобразователь напряжения в частоту, генератор тактовых импульсов, блок коррекции дрейфа, блок селекцпи пиковых значений, счетчик импульсов, блок отображения, элемент И 1.Данное устройство обладает недостаточной точностью вычисленийНаиболее 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- л 5 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, регистркалибровки, таймер и. блок умножения,первый вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения вчастоту, а выход подключен к второмувходу блока коррекции дрейфа, третий.вход которого соединен с вторым выходом блока селекции пиковых значений, выход, таймера подключены соответственно к управляющим входам пер-вого и второго коммутаторов и счетчика импульсов калибровки, вход которого соединен с выходом третьего коммутатора, входы которого соединены соответственно с выходом элемента И ис первым выходом первого коммутатора,второй и третий входы блока умноженияподключены соответственно к второмувыходу первого коммутатора и к выходувторого коммутатора, входы первого ивторого коммутаторов подключены соответственно к выходу счетчика имйульсов калибровки и к выходу регистракалибровки 21,Данное устройство позволяет получить значение концентраций компонентовв цифровом виде при отклонении площади пика стандарт-сигнала от эталоннойФ 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 отклонения площади пика стандарт-сигнала от эталонной при определении концентраций. При выходе за этот диапазон точность измерений значительнс падает и нельзя проводить с заданной р точностью измерения концентраций компонентов.Цель изобретения - повышение точности 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 торогоподключен 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 второйвходы йервого блока умножения соеди.нены соответственно с выходами пер вого и второго коммутаторов, выход регистра калибровки соединен с инфор.-. мационным 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. у) иены соответственно с выходом преобразователя напряжения в частоту и с четвертым выходом таймера, выход второго блока умножения подключен к информационному входу четвертого комму 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 4 О 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 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 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 1 б, 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 всемпоследующим импульсам. Если количество импульсов в последующем такте превышает их количество в предыдущем навеличину большую, чем число, заложенное в уровень сравнения пороговогоузла, с его .выхода подается сигнал 5на управление коммутатором, по котоРОМУ прекращается переключение импульсов с первого счетчика на второй.В каждом из последующих тактов им-пульсы приходят на второй счетчик, 1 рзарегистрировавший превышение количества импульсов. Число, записанное. первым счетчиком, сохраняется в течение всего времени действия пика.Когда в одном из последующих тактовв конце хроматографического пика количество импульсов превышает число,записанное на первом счетчике в начале пика на величину, меньшую значения установленного на пороговомузле, йРвкращается поступление сигнала с егО выхода на коммутатор. Длительность такта определяется импульсами, приходящими с генератора тактовых импульсов, Затем вся схемавозвращается в исходное состояние, 25Блок 7 умножения служит для изменения входной частоты импульсов.Его коэффициент регулируется так,чтоец Ои был обратно пропорционаленнееторрму числу, заданному двоичным ЗОкодомБлок .Умйожения состоит из счетчи.ка импульсов (например, 8 разрядов),8 элементов И и одного элемента ИЛИ.На вход первого элемента И поступаютвыделенные импульсы 1, 3, 5, 7,253, 255, на вход второго элемента -2, б, 10, 14, , 250, 254, на входтретьего элемента И - 4, 8, 20, 28и т.д , на восьмой элемент И поступает каждый 128-й импульс. На управ Оляющие входы элементов И поступаютсигналы, задающие коэффициент умножения. Все выходы элементов И соединеныс входом элементов ИЛИ, и в зависимости от набора управляющих сигналовна выходе элементов ИЛИ получаетсяпоследовательность импульсов, соответствующих заданному коэФфициентуумножения, Оба блока умножения идентичны. 50Устройство работает следующим образом,Импульсы с преобразователя 1 наfряжения в частоту поступают на блок2 умножения, где в зависимости отанализируемых компонент устанавливается определенный коэффициент умножения сигналом с таймера 3. С выходаблока 2 умножения импульсы поступаютна вход коммутатора 4, на другой входкоторого приходят импульсы с генератора 5 тактовых импульсов и в зависимости от положения триггера б на выходе коммутатора 4 появляются либоимпульсы преобразователя 1 напряженияв частоту, либо импульсы генератора 65 5 тактовых импульсов. С выхода коыеутатора 4 импульсы поступают на входблока 7 умножения.В зависимости от значения кода, записанного в счетчике 18 иьвульсов калибровки, в блоке 7 умножения задается соответствующий коэффициент умножения, С выхода блока 7 умноженияимпульсы поступиот на два элементаИ 10 и 11 и, если с выхода блока умножения приходят импульсы ПНЧ, ихпропускает элемент И 10. Если же,свыхода блока 7 умноженияпоступаютимпульсы с генератора 5 тактовых импульсов, их пропускает элемент И 11.Импульсы ПНЧ поступают одновременнос выхода блока 12 на вход блока 13 ивход элемента И 14, а на другой входэлемента И 14 приходят сигналы с блока 13, определяющие начало и конецпика. В интервале между началом иконцом пика элемент И 14 пропускаетимпульсы ПНЧ на вход счетчика 15 импульсов и на вход коммутатора 16. Свыхода счетчика 15 информация поступает на блок 17 отображения,Таймер 3 управляет вводом пробкалибровочного и исследуемых газов иформирует строб-импульс калибровки,задающий интервал времени, в течениекоторого осуществляется калибровкасистемы. Строб-импульс "измерением,после которого начинается измерениеконцентрации компонентов, производитпрограммное включение затухания блока 2 умножения в зависимости от коэффициента чувствительности детектора кизмеряемым компонентам, управляет работой коммутаторов 8, 9, 16 и триггера б.Импульсы ПНЧ,с выхода элемента И 14через коммутатор 1 б поступают навход счетчика 18 импульсов калибровки. В режиме калибровки, после тогокак с выхода таймера 3 появляетсястроб-импульс калибровки, коэффициентумножения в блоке 7 устанавливается всоответствии с постоянным кодом, хранящимся в регистре 25 калибровки, через коммутатор 8, который управляетсясигналами с выхода таймера 3Рассмотрим работу части схемы,которая позволяет получить обратнопропорциональную зависимость каличества импульсов с выхода блока 7 умножения от кода, записанного в счетчике 18 импульсов калибровки.После того как прошел пик стандарт-сигнала в режиме калибровки ипроизошла запись его площади в счетчике 18, с таймера 3 приходит стробимпульс "измерение" и начинается по"иск соответствующего затухания (коэф"фициента умножения). Триггер б устанавливается в такое положение, чторазрешает прохождение импульсов генератора 5 тактовых импульсов черезэлемент И 24 на счетчик 20. Разрядысчетчика 18 импульсов калибровки иразряды счетчика 20 соединены со схемой 19 сравнения.При совпадении кодов на счетчиках 18 и 20 с выхода схемы 19 сравнения выдается импульс, который подается нвход 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 б, 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 б, 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 (45), 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 стандарт- сигнала от анализа к анализу, повышает достоверность результатов измерений концентраций.форМула изобретенияустройство для вычисления концентрации газов в хроматографии, содержащее преобразователь напряжения вчастоту, вход которого является входом устройства, генератор тактовых.импульсов, первый выход которого соединен с первым входом блока коррекциидрейфа, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и свходом блока селекции пиковых значений, выход которого подключен к второму входу первого элемента И выход которого подключен к входу первого счетчикА импульсов, выход которогосоединен с входом блока отображения,три коммутатора, счетчик импульсовкалибровки, регистр калибровки, первый блок умножения и таймер, первый, 15 второй и:третий выходы которого подключены соответственно к управляющимвходам первого, второго и третьегокоммутаторов, выход третьего коммутатора соединен с входом счетчика 20 импульсов калибровки, информационныйвход третьего коммутатора подключенк выходу первого элемента И, первыйи второй входы первого блока умножения соединены соответственно с выходами первого и второго коммутаторов,выход регистра калибровки соединенс информационным входом второго коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности при расширении диапазона отклонения площади пика стандартного сигналаот эталонной, в него введены схемасравнения, второй счетчик импульсов,счетчик уставки, счетчик тактов, четыре элемента И, триггер, четвертыйкоммутатор и второй блок умножениявходы которого соединены соответственно с выходом преобразователя напряжения в частоту и с четвертым выходом таймера, выход второго блока 40 умножения подключен к информационномувходу четвертого, коммутатора, управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходамитриггера и с вторым выходом генерато ра тактовых импульсов, входы триггера подключены соответственно к пятомувыходу таймера и к выходу второгоэлемента И, первый вход которого подключен к выходу счетчика уставки, р шестой выход таймера соединен с вторым входом второго элемента И, с управляющим входом счетчика тактов,счетный вход которого подключен квыходу схемы сравнения, выход счетчика тактов соединен с инФормационнымвходом первого коммутатора, выходпервого блока умножения соединен спервыми входами третьего и четвертогоэлементов И, вторые входы которыхсоединены соответственно с первым и 60 вторым выходами триггера, выход третьего элемента И подключен к втеромувходу блока коррекции дрейфа, выходчетвертого элемента И подключен кпервому входу счетчика уставки, пер вый вход второго счетчика импульсов10 997041 Составитель гереновксеенко Техред К,Мыцьо Ко Редак екТираж 704дарственногоизобретений иква, Х(-35, Ра ака Подпис митета СССРткрытийская наб., д.4/5 а Фидиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная,соединен с выходом пятого элемента И,входы которого соединены соответственно с вторыми выходами генератора так-.товых импульсов и триггера, вторыевходы счетчика уставки и второгосчетчика импульсов подключены к выходу схемы сравнения, входы которой соединены соответственно с выходамисчетчика импульсов калибровки и второго счетчика импульсов, третий вход первого блока умножения соединен свыходом четвертого коммутатора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 612263, кл. С 06 3 1/02, 1977.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2855.855/18-24,кл. С 06 Г 15/46, 1979 (прототип).