Электрометрический усилитель для хроматографа Советский патент 1991 года по МПК G01D5/16 

Изобретение относится к измерительным преобразователям для хроматографии, предназначено для преобразования малых токов в диапазоне от 1 10 1 до 1 10 А в напряжение и может найти применение в качестве вторичного измерительного преобразователя выходного сигнала, пламенно- ионизационного (ПИД), термоионного (ГИД) и других детекторов в газовом хроматографе.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона и уменьшение погрешности усиления.

На чертеже представлена электрическая структурная схема электромеханического усилителя.

Электрометрический усилитель включает дифференциальный усилитель 1 постоянного тока, к его информационному входу подключен первый вывод измерительного резистора 2, а выход усилителя 1 соединен с управляющим входом конвертора 3 через резистор 4. Вторым выводом резистор 2 соединен с выходом конвертора 3, охватывая усилитель 1 и конвертор 3 отрицательной обратной связью. Конвертор 3 состоит из двухтактного инвертора 5 с самовозбуждением и выпрямителя 6. Инвертор 5 представляет собой автогенератор, собранный на транзисторных ключах 7, 8. Частота автоколебаний определяется индуктивностью трансформатора 9 и емкостью конденсатора 10. Выпрямитель б выполнен по схеме удвоения напряжения на диодах 11, 12 и конденсаторах 13 и 14. Управляющим входом конвертора 3 служит базовый вход

О 00 00

ю

транзисторного ключа 7. Резистор А преобразует выходное напряжение усилителя 1 в базовый ток транзисторных ключей 7, 8, управляющий выходным напряжением конвертора 3. Для согласования выходного напряжения электрометрического усилителя с регистрирующим устройством может быть использован, например, преобразователь 15 уровня, представляющий собой Операционный усилитель 16, охваченный цепью отрицательной обратной связи, которая включает резисторы 17, 18 и ключ 19. Коэффициент преобразования определяется отношением резисторов 17, 18, 20 и выбирается в соответствии с характеристиками регистратора.

Устройство работает следующим образом.

Ток детектора, обусловленный, например, ионизацией частиц анализируемого вещества в водородном пламени, поступает на вход дифференциального усилителя 1, Охваченного цепью отрицательной обратной связи, и преобразуется в выходное на- пряжение усилителя I, управляющее базовым током транзисторных ключей 7.8 конвертора 3. С ростом входного тока lex соответственно растет выходное напряжение усилителя 1,базовый ток ключей 7, 8 и выходное напряжение конвертора 3, а следовательно, и выходное напряжение электрометрического усилителя.

Усилитель позволяет повысить точность Преобразования сигнала детектора по сравнению с известными устройствами за счет того, что при малых уровнях сигнала Вх. в нем отсутствуют цепи с высоким напряже-. Нием, которые вызывают токи утечки, сравнимые с измеряемыми гоками. При большом уровне Вх . когда на выходе конвертора присутствует высокое напряжение, вызванные им токи угечки вносят незначительную погрешность.

В усилителе выходному напряжению конвертора 400 В соответствует измеряемый ток А, и вклад входных токов утечки (даже А) в погрешность преобразования составляет величину менее 0,001%, а току 1 А соответствует напряжение 8 мВ, не вызывающее токов утечки. Следует учесть, что напряжение на выходе конвертора возрастает до максимального значения крайне редко (при появлении, например, в детекторе пика растворителя) и на короткие промежутки времени (не более десятка секунд), что не вызывает полезасорения усилителя. Техническое решение позволяет увеличить линейный динамический диапазон (ЛДД) усилителя за счет увеличения выходного напряжения конвертора и согласовать его с ЛДД ПИД (до 107), что является дополнительным преимуществом. Уровень шумов, приведенный к входу, составил 5-10 А. Формула изобретения

1.Электрометрический усилитель для хроматографа, содержащий дифференциальный усилитель постоянного тока и измерительный резистор, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона и уменьшения погрешности усиления, в него введен конвертор, управляющий вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя постоянного тока, а выход, являющийся выходом электрометрического усилителя, через измерительный резистор подключен к одному

входу дифференциального усилителя постоянного тока, другой вход которого соединен с общей шиной.

2.Усилитель по п. 1,отличающийся тем, что конвертор выполнен в виде последовательно соединенных двухтактного инвертора, выпрямителя и фильтра, при этом управляющим входом конвертора является управляющий вход инвертора, а выходом конвертора - выход фильтра.

Изобретение относится к измерительным преобразователям для хроматографии и может найти применение в качестве вторичного преобразователя. Изобретение позволяет повысить точность преобразования сигнала детектора хроматографа за счет исключения цепей высокого напряжения, вызывающих токи утечки, сравнимые с измеряемыми токами при малых уровнях сигнала. Электрометрический усилитель состоит из дифференциального усилителя 1 постоянного тока, выход его соединен с управляющим входом конвертора 3, а на вход через измерительный резистор 2 подается сигнал отрицательной обратной связи с выхода конвертора 3. Последний представляет собой двухтактный инвертор с самовозбуждением, собранный на транзисторных ключах 7, 8. Для согласования выходного напряжения электрометрического усилителя с регистрирующим устройством исполь- эовак операционный усилитель 16 с резисторами 17, 18 и ключом 19 в цепи обратной связи. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. СО с