Устройство для вычисления концентрации газов в хроматографии

О П И С А Н И Е и,920746ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сокзэ СоветскихСоциалистическихРеспублик 61) Дополнительное к авт. саид-ву,79 (21) 2855855/1 22)Заявлено 18 51 М. с присоединением заявки,% С 06 Г 15 дарственнын коиите етовано 3)Приор.1 5, 04. 82. Бюллетень аи изобретений открытий Опубли УД 681. 325 22(088 8)ата опуб ваиия описа, 04,8 72) Авторы изобретения М. Бондарю В. Грибан Всесоюзный научно-исследовательс конструкторский институт комплекнефтяной и газовой промышле оектноий 1) Заявит ои автоматизации нос 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КВ ХРОМАТОГРАФИИ ЕНТРАЦИИ ГАЗО Изобретение относится к вычисли. тельной технике и может быть использовано при вычислении компонентов в исследуемой проба газа.Известна система, содержащая оперативное и постоянное запоминающие устройства, центральный процессор; блок аналого-цифрового преобразования, устройство управления, устройство ввода данных, используемая для многоканальной обработки хроматогра 10 фических данных 11,Недостатком так й системы являствие температурных .и временных нестабильностей, то влияние этих нестабильностей прямо сказывается на полученных результатах. Это заставляет использовать совместно с известным устройством специальный вычислитель, учитывающий нестабильности, в противном случае устройство непригодно для работы .в автоматическом режиме и имеет недостаточную точность.Целью изобретения является повышение точности работы устройства,.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразователь напряжения в частоту; вход которого является входом устройства, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с пер" ической яется у разовател овой корр овых импиков импульсов23.м,устройтвом, заключается в определ ется ее сложность. Наиболее близким по те сущности к изобретению я ройство , содержащее прео напряжения в частоту, циф тор дрейфа, генератор так пульсов,. цифровой селекто схему совпадения, счетчик и устройство отображения Задача, решаемая данныплощадки пика независимо от вел чины и знака базовой линии, Есл параметры некоторых узлов в устроистве, например преобразователя напря жения в частоту изменяются вслед35 3 92074вым входом блока коррекции дрейфа,выход которого соединен с первымвходом элемента И и с входом блока селекции пиковых значений,первый выход которого подключен к5второму входу элемента И, выход элемента И подключен к входу счетчика импульсов, выход которого соединен с входом блока отображения, введены три коммутатора, счетчик импульсов калибровки,таймер иблок чмноженпя 1 первый вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения в частоту, а выход подключен к второму входу блокакоррекции дрейфа, третий вход которого соединен с вторым выходом блока селекции пиковых значений, выходы таймера подключены соответственно к управляющим входам первого ивторого коммутаторов и счетчикаимпульсов калибровки, вход которогосоединен с выходом третьего коммутатпра , входы которого соединенысоответственно с выходом элемента И 25 и с первым выходом первого коммутатора, второй и третий входы блокаумножения подключены соответственнок второму выходу первого коммутатораи к выходу второго коммутатора, вхо Оды первого и второго коммутатфров подключены соответственно к выходу счетчика импульсов калибровки и к выходу регистра калибровки,Блок коррекции дрейфа содержит триггер, элементы И, счетчики и схемусравнения, входы которой соединенысоответственно с выходами первого ивторого счетчиков, первые входы пер 40 вого, второго и третьего элементов И подключены к первому выходами блока, первые входы четвертого, пятого ишестого элементов И подключены к второму входу блока, второй вход первого элемента И является третьим входом блока, выход первого элемента И подключен к входу триггера, первый выход которого соединен с вторыми входами второго и четвертого эле ментов И, выходы которых подключены соответственно к входам первого счет чика , второй выход триггера соединен с вторыми входами третьего и ,пятого элементов И, выходы которых 55 подключены соответственно к входам второго счетчика, выход схемы сравнения соединен с вторым входом шесто 6 4го элемента И, выход котооого является выходом блока,Блок селекции пиковых значенийв устройстве содержит триггер, дешифратор и счетчик, выход которогочерез дешифратор соединен с входомтриггера выходы которого являютсясоответственно первым и вторымвыходами блока.На фиг. 1 представлена схемаустройства; на фиг, 2 - схемы блокакоррекции дрейфа и блока селекциипиковых значений,Устройство содержит преобразователь 1 напряжения в частоту, блок 2коррекции дрейфа, генератор 3 тактовых импульсов, блок 4 селекции пиковых значений, элемент И 5, счетчик 6 импульсов, блок 7 отображения,блок 8 умножения, коммутатор 9, счетчик 1 О импульсов калибровки, коммутатор 11, таймер 12, регис 1 р 13калибровки, коммутатор 14, триггер15, элементы И 16-21, счетчики 22и 23, схему 24 сравнения, счетчик 25.дешифратор 26, триггер 27.Устройство работает следующим образом,Хроматографический сигнал в виде напряжения (форма- гауссовская кривая) поступает на вход преобразователя 1 напряжения в частоту. С выхода преобразователя 1 импульсы поступают на вход блока 8 умножения, коэффициент которого регулируется так, чтобы он был обратно пропорционален некоторому числу, заданному двоичным. Точность умножения определяется числом разрядов блока 8, Таймер 12 управляет вводом проб калиброночного и исследуемого газов и фор - мирует строб-импульс калибровки, задающий интервал времени, за который осуществляется калибровка системы,Счетные импульсы с выхода блока 8 поступают на вход блока коррекции дрейфа, где происходит коррекция базовой линии, а с выхода блока 2 коррекции дрейфа счетные импульсы поступают на элемент И 5, который управляется сигналом с выхода блока 4 селекции пиковых значений. Блок 4 выдает интервал прохождения импульсов преобразователя напряжения в частоту через элемент И 5 на счетчик 6 импульсов, а также сигнап вывода информации на блок 7 отображения. Коммутатор 9 открывается строб40 5импульсом калибровки таймера 12, Во время калибровки коэффициент умножания блока устанавливается в соответствии с кодом, хранящимся в регистре 3, через коммутатор 14, дей ствующий синфазно с коммутатором 9, Во время измерения действует коммутатор 11, переписывающий код счетчика 10 импульсов калибровки в коэффициент умножения блока 8.Интервал времени между двумя появлениями сигнала с заранее известной концентрацией составляет цикл работы системы. Весь цикл разбивается на интервал калибровки и интервал из мерения.Во время калибровки, т.е, выхода пика с известной концентрацией, таймер 12 под воздействием строб-импульсов открывают коммутатор 14, задавая 20 тем самым коэффициент умножения блока 8, который в это время обратно пропорционален коду регистра 13, Одновременно строб-импульс открывает коммутатор 9, предварительно устано вив счетчик 10 импульсов калибровки в нулевое состояние. Импульсы с выхода элемента И 5 поступают через открытый коммутатор 9 на вход счетчика 10 импульсов с частотой, пропор циональной выходному хроматографическому сигналу и обратно пропорциональной коду регистра 13, и эти же импульсы подаются на вход счетчика 6 импульсов. В конце интервала калибровки счетчик 10 импульсов набирает сумму импульсов где Л - аппаратурная постоянная умножителя;Йв- число, представленное кодом из регистра 13;К - крутизна преобразователя нап45ряжения в частоту;Т) - интервал, определяемый цифровым селектором пика;Ос.)-напряжение на выходе детектора.50 46 6Накопление количества импульсов измеряемых компонентов выражаетсяЛ Т),м= гк О,(е)дс,)1 с М - сумма 1-й компоненты;Йкод управления, накопленный в счетчике 10;Т " длительность пика 1-й компонентьцО(С)-напряжение пика 1-й компоненты, Т)РК .) ь(ь) д юС.й Н р 2 Тс С5 О (с) дсргю Яс О 00 где С - концентрация 1-й комгоненты;Со- концентрация газа, используемого для калибровки;Йц- код, хранящийся в регистре 13;в - число младших разрядов, используемых для управления.Получив все суммы измеряемых компонентов, цикл калибровки и измерения повторяют. Если в новом интервале калибровки получен код со счетчика импульсов больше или меньше предыдущего то это свидетельствует о наличии нестабильностей в системе, однако, благодаря описанной петле регулирования, в каждом цикле выполняется корректировка измерительноготракта. Независимо от уходов параметров устройства выходной код, пропорциональный концентрации компонентов, не должен изменяться. Калибровочный код можно выбрать так, чтовыходная сумма импульсов будет давать выражение для относигельнойконцентрации, Выбрав этот код по-другому, можно получить цифровое пред-.ставление для абсолютной концентрации. При одном и том же сигналекалибровки можно использовать устройство для любых компонентов, учитывая, однако, изменения чувствительности детектора к различным компонентам.За интервалом калибровки следует интервал измерения. В интервале измерения коммутаторы 9 и 14 блоки 55 руются, а коммутатор 11 открывается, и код, набранный счетчиком 10 импульсов, устанавливает новый коэффициент умножения блока 8. В качестве сигнала калибровки можно применять любой, например первый, пик и в этом случае можно измерять концентрацию компонентов относительно выбранного пика. При настройке набирают код ручной уставки, подавая калибровочный пик как во время калибровки, так и во время30 35 40 45 50 И 7 92измерения. При этом в режиме измерения относительной концентрации выходной код должен показывать 1003,а в режиме измерения абсолютнойконцентрации - цифры значений концентрации калибровочного газаБлок 2 коррекции дрейфа в устройстве работает следующим образом,Сигналы с выхода блока 8 (фиг.поступают на входы элементов И 16,17 и 18 блока 2 коррекции дрейфа,который работает с режиме , задаваемом генератором 3 тактовых импульс:эз(фиг, 1).В первом такте количество импульсов записывается в счетчик 22, в следующий такт триггер 15переключает прохождение импульсов навход счетчика 23. Количество записанных импульсов в счетчиках 22 и23 сравнивается схемой 24 сравнения.При равенстве количества имйульсовв обоих счетчиках схема 24 сравнениявыдает сигнал, который переключаетэлемент И 5 и разрешает прохождение всех последующих импульсов в анализируемом такте на вход счетчика 25.В счетчике 25 подсчитывается количество этих импульсов, и полученноечисло сравнивается с числом, заложенным в дешифраторе 26 и определяю"щим порог срабатывания блока селекции пиков, Если превышение порогасрабатывания не происходит, то с приходом следующего тактового импульсапроисходит опрокидывание триггера15, счетчик 22 переводится в нулевое состояние, и в течение этого такта входные импульсы поступают навход счетчика 22, а набираемая внем сумма сравнивается с числом импульсов, записанным ранее в счетчике 23.При превышении порога срабатывания на выходе дешифратора 26 появляется сигнал, вызывающий опрокидывание триггера 27 и изменяющий режим работы элемента И 5 и элемента И 19 (фиг. 2). В этом режиме число, записанное в счетчике 22 (или 23)остается неизменным на все времяобсчета пика, а показания счетчика23 (или 22) сбрасываются в конце каждого такта. В каждом такте на счетчик 25 через элемент И 18 поступают импульсы после вычитания в блоке2 коррекции дрейфа количества импульсов, записанного в счетчике 22 (или23) , соответствующего значению базо 0746 8вой линии хроматографического сигнала перед началом пика. В конце хроматографического сигнала, когде количество импульсов в очередном тактебудет отличаться от числа, запомненного в блоке 2 коррекции дрей 3фа, на величину, меньшую порогового значения, прекращается действиесигнала на выходе дешифратора 26, 1 О происходит срабатывание триггера 27,прекращается поступление сигнала наэлементы И 5 и 19. Вся схема возвращается в исходное состояние.В описанной схеме цепи сбросов не показаны.Использование предложенного устройства позволяет получить в цифровом представлении концентрации компонентов в исследуемой пробе газа, независящие от наличия температурных и временных нестабильностей узлов, и дает возможность снизить требования в отпошении стабильности этих устройств в автоматическом режиме. Формула изобретения 1. Устройство для вычисления концентрации газов в хроматографии, содержащее преобразователь напряжения в частоту, вход которого является входом устройства, генеоатоо тактовых импульсов, выход котооого соединен с первым входом блока коррекции дрейфа, выход которого соединен с первым входом элемента И и с входом блока селекции пиковых значений, первый выход которого подключен к второму входу эле- мента И, выход элемента И подключен к входу счетчика импульсов, выход которого соединен с входом блока отображения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности , в него введены три коммутатора, счетчик импульсов 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 третьего9207 9коммутатооа входы кототого соеди)иены соответственно с выхдом 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 импульсов калибровки и к выходу регистра калибровки.2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок коррекции дрейфа содержит триггер, элементы И, счетчики и схему срав кения, входы которой соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков, первые входы первого, второго и третьего элементов И подключены к первому входу блока, 20 первые входы четвертого, пятого и шестого элементов И подключены к второму входу блока, второй вход пер - вого элемента И является третьим входом блока, выход первого эле мента И подключен к входу триггера,. первый выход которого соединен с вторыми входами второго и четверто 10го элементов И, выходы которых под ключены соответственно к входам первого счетчика, второй выход триггера соединен с вторыми входами третьего и пятого элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам второго счетчика, выход, схе мы сравнения соединен с вторым входом шестого элемента И, выход кото" рого является выходом блока.3. Устройство по п . 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок се" лекции пиковых значений содержит триггер, дешифратор и счетчик, выход которого через дешифратор сое- динен с входом триггера, выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССРУ 662945, кл, 6 06 Е 15/46, 1976,2. Авторское свидетельство СССР У 612263, кл . С 06 ,) 1/02, 1977 (прототип).% орректор М.Демчик ор Л Ред Подпис ит ушс илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,аказ 2345/57ВНИИПИ Государспо делам313035, Москва Тираж 73венного кзобретенийЖ, Ра а СССР крытий наб., д. 4