Устройство для компенсации дрейфа базовой линии хроматограммы Советский патент 1983 года по МПК G01R19/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ДРЕЙФА БАЗОВОЙ ЛИНИИ ХРОМАТОГРАММЫ

1 Изобретение относится к вычислите ной технике и может найти применение в системах автоматизации тфоматографического анализа. Известно устройство для компенсации дрейфа базовой линии хроматограмм основанные на линейной интерполяции базовой линии под niocOMt содержащее блок определения границ пиков, блок запоминания ординат участка хроматограммы, блок линейной интерполяции и вычислительный блок t 1 Недостатком устройства является компенсация только линейной составляющей, дрейфа базовой линии, что не позволяет полностью устранить погрюиь ность от дфейфа. Известно устройство для компенсации дрейфа базовой линии, содержащее последовательно соединенный пусковой блок и блок обнаружения экстремумов, к выходу которого подключены элементы памяти, управлянэтцие входы которых связаны с управляк)(цнм входом блока обнйруж1ения экстремума, и блок линейной шггерполяции, входы которого подсоединены к выходам элементов памяти. Принцип работы этого устройства основан на определении и запоминании координат точек минимума между.пиками и проведении между этими точками линейной шг ёрпоцяции Недостаткоь данного устройства является неполная компенсация погрешности от дрейфа базовой линии, так как в дей ств1ггельности базовая линия представляет собой нелинейную функцию. Цель изобретения - повышение точности компенсации нелинейного дрейфа б зо1вой линии. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее элеме пы запоминания ординат jqpOMaTorpaMMbi, входы которых через первые ключи соединены с входными клеммами устройства и с входами блоков определения начала и конца участка хроматограммы, которых соединены с входами блока уп310равлени5, соединенного выходами с управ ляющими входами упомянутых ключей, дополнительно введены цифровой фильтр, элементы запоминания ординат преобразо ванной хроматограммы, два инвертора знака, сумматор, второй, третий, чет-, вертый и пятый ключи, причем выход сумматора через п$пый ключ соединен с выходными клеммами устройства, вход, цифрового фильтра через второй ключ соедИ11ен с входными клеммами устройства, а выходы цифрового фильтра с входами элементов запоминания ординат преобразованной хрома гограммы, выход первого из которых соединен с первым входом сумматора, а выходы остальных через четвертые ключи соединены с входом первого инвертора знака, выход jHyrOporo соединен с вторым входом сум матора, выход первого элемента запоми нания ординат хроматограммы через второй инвертор знака соединен с третьим входом сумматора, с четвертым входом которого через третьи ключи соединены выходы остальных элементов запоминания ординат хроматограммы, а управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - процесс .компенсации дрейфа базовой, линии хроматограммы, К входным клеммам 1 устройства (фиг. 1) подсоединены входы блоков 2 и 3 начала и конца участка хроматограммы, а также через первые ключи 4, входы элементов 5 запоминания ординат хроматограммы, а через второй ключ 6 вход цифрового фильтра 7, ширина импул сной характеристики которого более чем на порядок (в 1О раз) превьпцает ширин пиков на хроматограмме. Выходы блоков 2 и 3 соединен с входами А и В блока 8 у1 авлен.:я, а выходы этого блока С, UI Е, Р, (соответственно соединены с управляющими входами первых, второго, третьих, четвертых и пятого ключей 4, б, 9, 10 и 11. Выходы ци4$)ового- фильтра 7 соединены с входами элементов 12 запоминания ординат преобразованной зфоматограк мы, выход первого из которых соединен с первым входом сумматора 13 а выхо ды остальных - через четвертые ключи 10 и первый инвертор 14 знака соединены с вторым входом сумматора 13, Выход первого из элементов 5 запомина ния ординат хроматограммы через второ инвертор 15 знака соединен с третьим 004 ходом сумматора 13, четвертый вход j которого через третьи ключи 9 соединен выходами остальных элементов 5 запоминания. Выход сумматора 13 через пятый ключ 11 соединен с выходными клеммами 16 устройства. Устройство работает следующим образом. Если хроматографический пик подверпнуть преобразованию в ци овом фильтре с симметричной импульсной характеристикой, то амплитуда пика умен1 шится, а ширина увеличится. Когда ширина импульсной характеристики фильтра будет более чем на порядок (более чем в 10 раз) превышать ширину пика, то последний превратится практически в прямую линию. На фиг, 2 показан процесс компенсации дрейфа базовой линии на участке хроматограммы, где имеется несколько пиков. Для этого определяются границы участка начало Н и конец К хроматограммы 1, В результате преобразованпи ее цифровым фильтром 7 получаем кривую И, которая представляет собой функцию дрейфа базовой линии, смещенную. относительно ист1шного дрейфа (кривой Л) на некоторую постоянную величину Д , После компенсации дрейфа б&зовой линии получаем истинные значения ординат хроматографических пиков (кривая |У ), Обозначив ординаты первой и последней точек участка исходной хроматограммы через У и Vj , а преофазованной VnH пк получим, что Л ( - VH) (VOK-VK ). Тогда ординаты любой i -ой точки истинных значений хроматографических пиков определяются следующим образом Н) В этом и заключается предлагаемый принцип компенсации дрейфа базовой линии хроматограммы. На входные клеммы 1 устройства поступают от хроматограмма ординаты исходной фоматограммы, предвар П-ельно преобразованные в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (не показано). С помощью блоков 2 и 3 определяют я соответственно начало и конец участка хроматограммы (точки Н и К на фиг. 2). Определив начало участка, блок 2 вьшает сигнал, который поступает на вход А блока 8 управления, В результате этого на выходе D блока 8 управления пеоиодически появля1)тся сит-налы, 510Q замыкающие второй ключ 6с той же частотой, Ь которой происходит дискретиэаиия исходной хроматограммы, и ординаты ее подаются на вход цифрового фильтра 7. Кроме того сигналы появля ются поочередно на каждом из выходов С блока 8, что позволяет подавать каждую ординату хроматограммы через первые ключи 4 в один из элементов 5 запо Л1инания. Поскольку хроматограмма по- . дается на вход устройства в цифровом виде, то элементы запоминания пред(Ьтавляют собой кодовые регистры, предназначенные для хранения двоичного либо двоично-десятичного кода. Поступающие на вход цифрового фильтра 7 ординаты исходной хроматограммы преобразуются и подаются на элементы 12 запоминания ординат преобразованной зфоматограммы. Работа цифрового фильтра 7 заключается в реализации операции свертки поступающего на его вход сигнала с импульсной характеристикой фильтра. С. этой целью в цифровом фильтре происходит запоминание нескольких нат входного сигнала, умножение их на весовые коэффициенты и суммирование, в результате чего получается значение одной ординаты выходного сигнала. Выход цифрового фильтра организован так, что все выходные ординаты последовательно подаются на одну линию, или каждая выходная ордината поступает на свою линию. В данном устройстве использован последний вариант, поскольку необходимо осуществить запоминание каждой выходной ординаты ь отдельности. Так как на выходе цифрового фильтра ординаты преобразованной хроматограммы появляются в цифр( вом виде, то элементы 12 запоминания аналогичны описанным выше элементам 5 запоминания. В момент окончания участка зфоматограммы срабатывает блок 3, в результате чего прекращается периодическое замыкание второго ключа 6, т.е. на вход ци(| ового фильтра больше не поступают ординаты хроматограммы, а все они :фанятся в элементах 5 запоминания. (Если объем выборки составл яет N ординат, то задействовано N элементов запоминания. Общее количество элементов запоминания определяется максимально возможным количеством ординат на участке зфоматограммы). С некоторой выдержкой времени после срабатывания блока 3, достаточ, ной для окончания процессов преобразо00вання хроматограммы в цифровом фильтре, на каждой линии выходов Е и F блока 8 управления появляются сигналы, что обеспечивает поочередное подключ&кие элементов 5 и 12 запоминания к входам сумматора 13. В соответствии с формулой (1), элементы 5 и 12 запоминания первой точки исходной и преобразованной хроматограмм подключены к сумматору 13 постоянно, а инверторы 14 и 15 знаков обеспечивают знак минус соответствующим ординатам. Одновременно с сигналами на выходах Е и В , на выходе G, блока 8 периодически появляется сигнал, который, замыкая пятый ключ 11, подключает сумматор 13 к выходу устройства. Поскольку в сумматоре произбодятся вычисления по формуле (1), то на выходе устройства получаем ординаты У хроматографически пиков, в которых учтен дрейф базовой линии, т.е. чистые хроматографические пики. При поступлении на вход, устройства очередного участка хроматограммы, цикл работы схемы повторяется. Таким образом, предлагаемое устройство производит вьщеление базовой линии на каждом участке гфоматограммы и вычисляет значения ординат хроматографических пиков с учетом дрейфа базовой линии. Предлагаемое устройство позволяет более точно выделить базовую линию, так как в результате преобразо получаем крнвую линию, повторя1о по своей форме базовую линию. В результате этого повышается точность результатов хроматографического анализа, снижаются требования к стйбильд сти режима работы хроматографа, что позволяет упростить его конструкцшо. Формула изобретения Устройство для компенсации дрейфа базовой линии хроматограммы, содержащее элементы запоминания ординат хроматограммы, входы которых через пер,вые ключи соединены с входными клек«;мами устройства н с входами блоков определения начала и конца участка хроматограммы, выходы которых соединены с входами блока управления, соёдиненного выходами с управл5оощими входами (упомянутых ключей, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности компенсации нелинейного дрейфа базовой линии, устройство содержит цифровой фильтр, элементы запоминания трегий. четвертый и пяшй , выход сумматора через пэтый ключ соединен с выходными клеммами устройств вход цифрового фильтра через второй v « ««и«н с входными клеммами устройства, а выходы соединены с вхоДами элементов запоминания ординат преобразованной хроматограммы, выход первого из которых соединен с первым входом сумматора,.а выходы осталь Тх через четвертые ключи соединены с входом первого инвертора знака, выход -г nDCKiujpa знака, выход которого со.д„,„ с .рь,м .:„„„„ ,, KOTODOr O .. --. выход первого элемента запо.минания ординат хроматограммы через второй инвертор знака соединен с третьим входом сумматора, с четвертым входом которого через третьи ключи соединены выходы остальных элементов запоминания ординат хроматограммыГ с L r ° f й соединены с выходами блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе J-, Авторское свидетельство СССР 789810. кл. Q 01 К 19/04. 11.12 78 9 Дь-,, .---- ч., w, J.JL.J../и 573 Гк:;°°аоТГГ9/Т4: oSlre «i. Авторское свидетельство СССР 17|R 1kr f rf Л-. .