Устройство для коррекции базовой линии хроматографического сигнала Советский патент 1984 года по МПК G06J3/00 G06G7/18 

та НЕ является вторым выходо.м nf)poroi.i го блока.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый коммутатор содержит два э.лемента И и два триггера, входы oonv/ieiiiiH которых объедипены и явл5потся вторым управляющим входом первого коммутатора, причем первый триггер подключен счети1)1м входом к первому управляюп1ему входу первого коммутатора, прямым выходом - к первому входу jicpBoro элемента И, а инверсным В1)1хо;и м - к первому входу второго злемепта И к счетному входу второго триггера, соедшкмпюго прямым н П1версным выхида. с вторыми входами второго п nepiioro элементов И соответственно, третьи вход1)1 которых обьедннепы и являются ипфо)мащюнным входом первого коммутатора, а выходы являютея первым и вторым вьгходами нс)вого коммутатора соответственно

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ БАЗОВОЙ ЛИНИИ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащее преобразователь напряжения в частоту, вход которого является входом устройства, а выход соединен с информационным входом первого ключа, подключенного выходом к информационному входу порогового блока, а первым управляющи.м входом - к выходу блока сравнения кодов, соединенного входами с выходами первого и второго счетчиков, подключенных суммирующими входами к первому и второму выходам первого коммутатора, соответственно,первый управляющий вход которого соединен с выходом тактоБого генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности коррекции базовой линии, в него дополнительно введены блок определения экстремумов, второй и третий коммутаторы, второй и третий ключи и элемент ИЛИ, подключенный первым входом к первому выходу второго коммутатора, вторым входом - к второму выходу второго коммутатора, управляющему входу второго ключа и к входу управления считыванием второго счетчика а выходом - к входам обнуления счетчиков, первому управляющему входу порогового блока и к второму управляющему входу первого коммутатора, соединенного информационным входом с выходом третьего ключа, подключенного информационным входом к выходу преобразователя напряжения в частоту, входу блока определения экстремумов и к информационному входу второго ключа, первым управляющим входом - к выходу тактового генератора и к второму управляющему входу первого ключа, а вторым управляющим входом - к выходу блока сравнения кодов и к второму управляющему входу порогового блока, соединенного первым и вторым выходами с первым и вторым информационными входами второго коммутатора соответственно, первый управляющий вход которого подключен к выходу сигнала обнаружения минимума блока определения экстремумов и к первому управляющему входу третьего коммутатора, а второй управляющий вход - сл к выходу сигнала .обнаружения максимума блока определения экстремумов и к второму управляющему входу третьего коммутатора, соединенного информационным входом с выходом первого ключа, а выходами - с суммирующим и вычитающим входами первого счетчика соответственно, причем выход второго ключа и выход второго счетчика являются, соответственно, частотно-импульсным ел и кодовым выходами устройства. со 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пороговый блок содержит реверсивный счетчик, эле.менты И, ИЛИ и НЕ и регистр, соединенный входом с шиной ввода кода порога, а выходом - с установочным входом реверсивного счетчика, вычитающий вход и вход управления установкой кода которого являются информационным в.ходом и первым управляющим входом порогового блока соответственно, а выходы разрядов подключены к входам элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом элемента НЕ и с первым входом элемента И, второй вход и выход которого являются вторым управляющим входом и первым выходом порогового блока соответственно, авыход элемен

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение, в частпости, в интеграторах хроматографических сигналов.

Известно устройство для коррекции базовой линии, содержан1ее селектор , nj)eобразователв напряжения в частоту, блок запоминания базовой липни и блок ввшитания 1.

Недостатком этого устройства является пониженная точность коррекции базовой .линии. Это обусловлено тем, что во время прохождения пика устройство для коррекции базовой линии бездействует н нослед1 яя аппроксиммируется горизонтальной линией. что приводит к значительным ногре1нностям в определении площадей индивидуальных пиков, обусловленных неточным обнаружением уровня конца пика из-за дрейфа базовой линии, вызванного изменением параметров режима работы хроматогра{)а, asiiiapaтурной нестабильностью, присутствием ирнмесей в газе-носителе, электрическими нричинами, а также щумами и помехами.

Известно также устройство для коррекции базовой линии, интегрирования, учитывающее дрейф базовой лиикк во время прохождения пика и содержащее нреобрлзователь напряжение-частота, три счетчика, преобразователь код---напряжение, детектор наклона, блок управлеь:ия, регистр памяти, блок сравнения кодов, генератор импульсов, триггер, два элемента И и элемент ИЛИ 2.

Устройство осуществляет коррекцию базовой линии во время прохождения пика. При этом изменение наклона базовой линии во время прохождения пика в данном устройстве определяется по зафиксироварп1ым точкам, описывающим поведение базовой линии до определения начала пика. Это возможно лищь при хорошем разделении пиков, при близкорасноложенных пиках nei возможности зафиксировать достаточное количество точек для определения нак;1она базовой линии. Кроме того, дрейф базовой линии в больнжнстве случаев носит случайи1 1Й характе), 1 часто иоведспие оазовои линии до оп{)еделения начала (П1ка .может окжчаться от поведения базов(.й .линии во время прохождения гп-1Ка, что также приводит к попижещюй точности коррекции базо1зой

.1ИПИИ.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для коррекции базовой . хро.матографического сигнала содержащее преобразоватать напряжения в частоту, вход которого является входо.м -стpijiicTQa, а выход соединен с информационным входо.м первого к,, подключенного (выходом к |-П1фор.мационно.му входу nopoiOBijro б;1ока, а первым управляющим входом - к вьгход б.юка срав: с-ния кодов, соедипенпоfo вход.амп с выходами первого н второго счетчиков, 110.и лючениых су.ммируюпц.ми вход;1ми к ne|5iiOMy и второ.му выходам первого комм vraioiia соответственно, первый правляюишй вход которого еоединеп с )Дом )вого генератора, второй управляющий вход .- с выходом гюрогового б.тока. а икФормацио1и1ый вход --- с выходом 1 реобр;.5ователя наиряжепия в частоту .

Нел.1:ч-га jOK устройства - пониженная i. :ч01. г.: 1 ..;1ения конца пика при иалич.им зпачлгельного дрейфа базовой линии, :; ff/ .ит к существен Из м оп1ибкам в опРеде.лепии пло1цади х оматогра(Ьических пиков.

Целью изобретения является повышепие точпос1и коррекции базовой линии.

Поставленная це.ль достигается те.м, что в устройство для коррекции базовой линии хро.матографнческого сигнала, содержангее преобразователь напряжения в частоту, вход которого является входо.м устройства, а в1 1ХОл1. соединен с информап.ионны.м входом первого ключа, подключенного выходом к инфор.мап.ионно.му входу порогового блока, а 1е)вым упра15ляюп1им входо.м - к выхол.у блока сравнения кодов, соединенного 0 входами с выходами первого и второго с Чичиков, гк)дключе1ШЬ Х суммирующими входами к первому и второ.му выхода.м первого ком.мутатора соответствешю, первый

управляющий вход которого соединен с. выходом тактового генератора, дополнительно введены блок определения экстремумов, второй и третий коммутаторы, второй и третий ключи и элемент ИЛИ, подключенный первым входом к первому выходу второго коммутатора, вторым входом - к второму выходу второго коммутатора, управляющему входу второго ключа и к входу управления считыванием второго счетчика, а выходом - к входам обнуления счетчиков, первому управляющему входу порогового блока и к второму управляющему входу первого коммутатора, соединенного информационным входом с выходом третьего ключа, подключенного информационным входом к выходу преобразователя напряжения в частоту, входу блока определения экстремумов и к информационному входу второго ключа, первым управляющим входом - к выходу тактового генератора и к второму управляющему входу первого ключа, а вторым управляющим входом - к выходу блока сравнения кодов и к второму управляющему входу порогового блока, соединенного первым и вторым выходами с первым и вторым информационными входами второго коммутатора соответственно, первый управляющий вход которого подключен к выходу сигнала обнаружения минимума блока определения экстремумов и к первому управляющему входу третьего коммутатора, а второй управляющий вход - к выходу сигнала обнаружения максимума блока определения экстремумов и к второму управляющему входу третьего коммутатора, соединенного информационным входом с выходом первого ключа, а выходами - с суммирующим и вычитающим входами первого счетчика соответственно, причем выход второго ключа и выход второго счетчика являются, соответственно, частотно-импульсным и кодовым выходами устройства.

При этом пороговый блок содержит реверсивный счетчик, элементы И, ИЛИ и НЕ и регистр, соединенный входом с щиной ввода кода порога, а выходом - с установочным входом реверсивного счетчика, вычитающий вход и вход управления установкой кода которого являются информационным входом и первым управляющим входом порогового блока соответственно, а выходы разрядов подключены к входам элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом элемента НЕ и с первым входом элемента И, второй вход и выход которого являются вторым управляющим входом и первым выходом порогового блока соответственно, а выход элемента НЕ является вторым выходом порогового блока.

При этом первый коммутатор содержит два элемента И и два триггера, входы обнуления которых объединены и являются вторым управляющим входом первого коммутатора, причем первый триггер подключен

счетным входом к первому управляющему входу первого коммутатора, прямым выходом - к первому входу первого элемента И, а инверсным выходом - к первому входу второго элемента И и к счетному входу второго триггера, соединенного прямым и инверсным выходами с вторыми входами второго и первого эле.ментов И соответственно, третьи входы которых объединены и являются информационным входом первого коммутатора, а выходы являются первым и вторым выходами первого коммутатора соответственно.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для коррекции базовой линии хроматографического сигнала; на фиг. 2 - схе.ма порогового блока; на фиг. 3 - схема первого коммутатора.

Устройство для коррекции базовой линии хроматографического сигнала содержит преобразователь 1 напряжения в частоту, тактовый генератор 2, блок 3 определения экстремумов, первый, второй и третий ключи 4-6, первый и второй счетчики 7 и 8, блоки 9 сравнения кодов, пороговый блок

10,первый, второй и третий коммутаторы 11-13 и элемент ИЛИ 14. Преобразователь 1 соединен входом с входом устройства, а выходом - с информационным входо.м ключа 4, подключенного вы.ходом к информационному входу порогового блока 10, а первым управляющим входом - к выходу блока 9 сравнения кодов. Входы блока 9 соединены с выходами первого и второго счетчиков 7 и 8, подключенных суммирующими входами к первому и второму выходам коммутатора I 1 соответственно, первый составляющий вход которого соединен с выходом тактового генератора 2. Элемент ИЛИ 14 подключен первым входом к первому выходу коммутатора 12, вторым входо.м - к второму выходу коммутатора 12, управляющему входу ключа 5 и к входу управления считыванием счетчика 8, а выходом - к входам обнуления счетчиков 7 и 8, первому управляющему входу порогового блока 10 и к второму управляющему входу коммутатора

первому упран.чяющсму isxo.iv 1 ;п ; 1 г;:т;;ра 13, а второй у||рав;1Я1О11,и| );. к выходу сигнала обнаружения максимум;; П.юка .i и к второму управ.:1Я1О1ЦСму lixoav ламутатора 13. Коммутатор 13 сосл.инсп ин(|)(:),|;ь циоины. входом с Bi)ixo;u)M к.иочя , а ходами - с суммирующим ;i |);ч;г:ак)1иилвходами счетчика 7. Выход K.iioia о и 15|,1,ход счетчика 8 являются соотнетстьнммк) частотно-импульсным и кодовым выходам; устройства.

Пороговый блок 10 может бьггь вы.чолнеп, например, содержащим (фиг. 3) ))сивный счетчик 15, эле.менты И 16, ИЛИ 17 и НЕ 18 и регистр 19, соединенный входо.м с шиной ввода кода порога NO, а вьгходом с устаповочпым входом рег ереивн()го счс1чика 15. Вычитаюпщй вход и :;х()д управлепия установкой кода счетНк;-; 15 яв;1Я1отея инфор.мапионны.ч входом i-: nejubiM управляющим входом б;1ока 10 соответственно, а вь)1ходы разрядов счетчика Г) идк:110чены к входам элемента 111г 18 г: с гервьш входо.м элемента И 16. Втор(м axu/i и: элемента И 6 являются вторым упраг яющим входо.м и первым 51)1ходом б.пок; 10 соответственно, а выход элемента.III. 8 вторым выходом б,тока 10.

Первый коммутатор I I может б)Пь РЛЛполпен, напри.мер, содержани1м (фт. 4) первый и второй элеме1ггы И 20 и 21 и д. триг.. гера 22 и 23. Входы обну.чения трнггето; 22 и 23 объединены и являются вторым yii;;aBляющим входом коммутато;1а 11. Периыи трипер 22 подключен счет1 Ь|Л 1чодо 1 к первому управляющему вх()д.у кс)мм гаторг

11, прямым выходом к п(-р1«1М вход.}

элемента И 20. я Н1пзере1 мм libixtxUiM первому входу элеме1Г|-а И 21 п к сч:-т1;о.; входу второго трипхра 23. Трмпс-) 23 соединеп пря.П51м и пнверС1И-)1м выходамн г г;т.1ры.мп входами эле.менто И 20 н 21 соотг-;,-ственно, третьи вход| 1 кото1) О(;ъе;1ин;м1ы и являются информационным входом коммутатора И, а вых{;ды:1еГР.ь;м i-; in4))bi.,; выходами коммутатора 1 I соотнетственно.

Принпип действия устройства ocnoiian на том, что при обнаружении .начала пика используется критерий

Nj+i - Nj NO. (1)

где N.1 .ti -11оследовате, значения сигнала с ;5ыхода преобразо вате,1я 1, ..;1нПаемые счетчиках 7 i: 8; а при обпаруже1 ии конца ника кри;срий

N,- NI-,.()

Устройство работает следуюн,.- образом.

В исходном состоя1П1и Кпочи i t) :-;аие)ты, счетчики 7 и 8 обнуленi i, ;; н б.юке 10 установлено значение nopoia No.

Устройство работает в двух режчмах: в режиме обнаружения р-ачала н н режиме обнаружения конца . кажд;) i;:-; ког()|.; .;:: ;;л)еделяется состоя 1пями второго 12 л ;,его 13 ком 5утаторов. В обоих режи.лах работа устройства осущеетвляется в три такта.

Режим обнар -жения начала пика.

;ла111Н)1Й режим уетанавливается в момент на-ьчли а|;а,1иза вручную или автоматически, а 1 пропессе анализа - сигналом «Минимум ника с выхода блока. Второй 12 и третий 13 коммутаторы находятся в следующих состоя:1 1нх: ип(|)ормапиопный вход коммутара 12 иод.ключен к его первому выходу, а нервьн; и второй информационные входы третьего ко.м.мутатора 13 - соответсгвенно к его нервому и второму выходам.

После поступления па вход преобразователя 1 напряже1П я в частоту входного напряжения запускается тактовый генератор 2 (.запуск может быть ручпы.м или автоматическим), первьгм тактовы.м импульсом которого от 1ирается ключ 6. Через этот ключ и.мнульсы с выхода преобразователя 1 напряжения в частоту начинают поступать на (.рормационный вход ко.ммутатора 11, кото)лй в течение первого такта коммутирует их но своему первому выходу на суммируюHuui вход счетчика 7.

Работа коммутатора 11 осуп 1ествляется с.ае дую щим образом.

ана..1и:;а, а по ходу анализа - сигналом с

выхода эле.мента ИЛИ 14, первый 22 и второй 23 триггерь, образуюп1ие счетчик, уетаповлены в иулевос состояние, эле.мепты И 20 и 2 заиер-ти. С прпходом первого импульса с iibixo.bi тактового генератора 2 первый I (). 1Чр 22 перебрасывается в единичное cocTi.H:iiic. элемент И 21 отнирается, тем cavijifv (.)1;ный вход ком.мутатора Г: .1()дк.:11очается к его первому выходу. нмнульс С выхода тактового генераTi)}j. У. устанавливает первый триггер 22 в :;. ;:;,;; состояиие. а второй триггер 23 - ; с : iii-nioc, элемент И 22 запирается и отпирается э./ieMetrr И 20, т.е. информационный ,лгута гор П подключаетея к его второ.му 1;:лхо.,.. Третьим тактовы.м импульсом ком.|утаго 11 блокируетея, так как после ус,- по15Ки первого триггера 22 Б единичное состо-янне элемент И 20 запирается. Сигнал с Bbjxo;U э..:1емента ИЛИ И tie снимает блокиров.-Л с- к(.).м.мутатора 11, устанавливает TpHiTepi) 22 и 23 в нулевое состояние, элеyiciribi И 20, 21 при этом остаются запертыми.

(1чедую;цнй тактовый и.мпульс подключает иновь информационный вход коммутатора I I к его нерво.му выходу. Таки.м образом, н{,1сле окончания первого такта в счетчике 7 оказывается код, соответствующий текущему значению функции Nj. Прп поступлении второго тактового импульса с выхода тактового генератора 2 имну.льсы с выхода преобра.зователя 1 напряжения в частоту, проходя через ключ 6. коммчтируютсякоммутатором 11 по его второму выходу на вход счетчика 8, в котором в окончания второго такта оказывается код, соответствующий текущему значению хроматографической функции Nti-i- Третий так1{)вый импульс тактового генератора 2 блокирует коммутатор 11 и отнирает ключ 4. через который импульсы с выхода нреобразовате ш 1 напряжения в частоту начинают поступать на информационный вход порогового блока 10 и параллельно через коммутатор 13 - с первого его выхода на суммирующий вход счетчика 7, дополняя его содержимое (Nj) до значения Ni.i, которое хранится в счетчике 8 (в режиме обнаружения начала пика Nj4i N{, так как хроматографическая функ ция возрастает). 5 момент равег;ства содержимого NI + I счетчика 8 и счети.ика 7 срабатывает блок 9 сра иения, сигналом с выхода которого запираюгся первый 4 п второй 6 ключи, поступление импульсов на суммирующий вход счетчика 7 и на информационный вход порогового блока 10 прекращается. При этом ключ б представляет собой обычный трехвходовой вентиль, а в состав ключа 4 помимо трехвходового вентиля необходимо включить двуразрядн1 ш двоичный счетчик, который обеспечивает отпирание ключа только после прихода третьего тактового импульса с выхода генератора 2 (для этой цели .можно использовать счетчик, вхоДЯИ1ИЙ в cfJCTaB ко.м.мутатора 11).

Число импульсов, поступивi.nee в пороговый б.юк 10 в течение третьего такта, соотаетствует разности Niti - Х{ ; А N. которая по сигналу блока 9 сравьепия, проходя цему на второй управляющий вход порогового б.юка 10, сравнивается с заранее установленным порогом XQ.

Значение порога станавливается в регистре 19 в aчaлe анализа, а сигналом подготовки блока 10 к работе, поступающим па вход у11равле1 ия уста.човкой кода счетчика 15, записывается в этот счетчик. На вычитающий вход счетчика 15 поступают импульсы с выхода ключа 4, число которых пропорционально разности между двумя текун;ими значениями функции. Обнуление счетчика 15 до прихода сигнала с выхода блока 9 сравнения соответствует выполнению неравенства d N5-NO и появлению высокого потенциала на выходе элемента НЕ 18, т.е. на втором выходе блока 10. Если же в MOMejiT совпадения кодов счетчика 7 и 8 в счетчике 15 есть ненулевой код. что соответств)ет выполнению неравенства , то высокий потенциал появляется на выходе элемента И 16, т.е. на первом выходе блока 0.

В режиме обнаружения начала пика выполнение неравенства Л N .No свидетельствует о том, что начало пика еще не наступило. Поэтому сигнал с первого информационного

входа коммутатора 12 передается на его первый выход и через элемент ИЛИ 14 возвращает устройство Б исходное состояние, т.е. обнуляет счетчики 7 и 8, снимает блокировку с коммутатора 11 и приводит в состоянае готовности пороговый блок 10. Если же условие (1) выполняется, то сигналом со второго выхода порогового блока 10, проходящим через коммутатор 12 па второй выход этого ком.мутатора, отпирается ключ 5

0 и импульсы с выхода преобразователя 1 начинают поступать на частотно-импульсный выход устройства (на счетчик интеграла, который не показан). Одновре.менно этим сигналом через элемент ИЛИ 14 содержимое счетчика 8, представляющее собой значение уровня сигнала, соответствующее началу пика, считывается с кодового выхода стройства в блок опредепения избыточной плоп1ади (не показан), счетчик 7 обнуляется, а пороговый блок 10 подготавливается к

0 работе.

Режим обнаружения конца пика.

Перевод устройства в этот режим оеуществляется сигнало.м обнаружения максимума с выхода блока 3.

По этому сигналу информационный вход коммутатора 13 подключается к его второму выходу, а первый и второй информационные входы коммутатора 12 - соответственно ко второму и первому его выхода.м. Работа ует0 ройства в режиме обнаружения конца пика аналогична работе устройства в режиме начала пика с тем лищь отличием, что в течение третьего такта и.мпульсы с выхода преобразователя 1 папряжения в частоту коммутируются через коммутатор 13 на его второй выход, а следовательно, на вычитающий вход счетчика 7, уменьщая его содержимое (N{) до значения , хранящегося в счетчике 8 (так как в режиме обнаружения конца пика хроматографическая функция убывает).

В режиме обнаружения конца пика сигналы с выходов порогового блока 10 .меняют свое назначение, так как сигнал выполнения условия для режима обнаружения начала пика является сигналом невыполнения

5 условия для режима обнаружения конца пика, и наоборот, сигнал невыполнения условия для режима обнаружения начала пика является сигнало.м выполнения условия для режи.ма обнаружения конца пика. Поэтому, как жазано, первый информационный вход ко.ммутатора 12 подключается к его второму выходу, а второй информационный ход - соответственно к перво.му выходу по сигналу «Максимум пика с выхода блока 3. В режиме обнаружения конца пика сиг5 нал невыполнения устовия со второго выхода порогового блока 10 проходит через коммутатор 12 на его первый выход и возвращает устройство в исходное состояние по

аналогии с режимом обнаружения начала пика. Если условие выполняется, то сигнал со второго выхода коммутатора 12 запирает ключ 5, который представляет собой двухвходовой вентиль .с управляющим триггером Т-типа на входе, который обеспечивает отпирание ключа 5 по сигналу выполнения условия в режиме обнаружения начала пика и запирание по этому же сигналу в режиме обнаружения конца пика.

В момент запирания ключа 5 прекращается поступление импульсов на счетчик интеграла (не показан), содержимое счетчика 8, представляющее собой значение сигнала, соответствующее уровню конца пика, считывается в блок определения избыточной площади (не показан), счетчик 7 обнуляется, пороговый блок 10 подготавливается к работе.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность определения конца пика, а следовательно, точность коррекции базовой линии хроматографического сигнала. Это способствует значительному уменьщению погрешностей в определении таких важных информативных параметров пика, как его высота и площадь, что, в свою очередь, приводит к повыщению точности определения процентного содержания отдельных компонентов в анализируемой смеси, а это повыщает эффективность хроматографического анализа в целом.

(pus.f

ОтЬл,

0

(puz.Z

rf

/f