Вычислительное устройство для обработки данных хроматографического анализа Советский патент 1976 года по МПК G06F17/00 

3

Устройство содержит коммутатор 1, связанный но нервому и второму входу соответственно с входом устройства, к которому нодключается выход хроматографа (шина t/вх), и источником онорного нанряжения (шнна f/o). Третий, четвертый и пятый входы коммутатора подключены соответственно к нервому выходу блока 2 управления и разнополярным выходам преобразователя 3 код - напряжение. Выход коммутатора соединен с входом интегрирующего усилителя 4. Коммутатор 1, блок 2 и усилитель 4 совместно с генератором 5 тактовых импульсов, первым элементом «И 6, связанным по первому и второму входам соответственно с вторым выходом блока управления и выходом генератора 5, и тактирующим счетчиком 7 образуют аналого-цифровой преобразователь интегрирующего тина. Выход первого элемента «И 6 связан с селектором 8, подключенным к второму входу блока 2, и со вторым входом наканливающего счетчика 9 результата. Выход счетчика 9 соединен с выходом устройства (щина 10) и с вторым входом второго элемента «И 11, связанным по первому входу с третьим (щина 12) выходом блока

2,а по выходу - с входом, преобразователя

3.К этому же входу преобразователя 3 подключен выход блока 13 задания навески, соединенного с четвертым выходом блока 2.

Цикл преобразования определяется тактирующим счетчиком 7, связанным по первому (счетному) входу с генератором 5, по второму (кодовому)-с выходом блока 14 постоянной памяти (задания нормирующих коэффициентов Кг}, вход которого подключен к выходу блока 2, а выход тактирующего счетчика 7 - к первому входу блока 2 управления.

Работа специализированного вычислительного устройства осуществляется по алгоритму (метод абсолютной калибровки)

Г, -

Q

где Сг - концентрация t-ro компонента в смеси;

5г - площадь (интеграл) пика i-ro компонента;

Кг - нормирующий коэффициент, учитывающий физическую природу компонента;

Q - навеска анализируемой смеси (Кг и Q известны в начале анализа).

Как видно из алгоритма, устройство обнаруживает хроматографический пик в спектре, вычисляет его площадь (интеграл), нормирует ее умножением на нормирующий коэффициент Кг и производит деление на величину навески Q. При этом напряжение с выхода хроматографа f/Bx поступает через коммутатор 1 на вход интегрирующего усилителя 4, одновременно на тактирующий счетчик 7 подаются тактовые импульсы с генератора 5. Переполнение счетчика 7, соответствующее окончанию первого подтакта преобразования, вызывает через блок 2 управления и коммутатор 1 под4

ключение на вход усилителя 4 опорного напряжения - Uo, элемент «И 6 открывается. Уменьщепие напряжения на выходе усилителя 4 до некоторого порогового значения Ua (например, и ) приводит к срабатыванию блока 2, отключающего вход усилителя 4 от источников напряжения и запирающего элемент «И 6. Цикл преобразования tnp заканчивается, однако, при вторичном переполнении счетчика 7. Таким образом, за цикл преобразования /пр

/ 9

(2)

пр

15 где М - емкость счетчика 7; / - частота генератора 5, на выходе элемента «И 6 действует число импульсов N, пропорциональное f/,,x.

TV - . - s.

(3) f/o 2 f/o

Точность преобразования при использовании тактирующего счетчика независит от стабильности генератора 5.

До обнаружения пика во входном сигнале импульсы с элемента «И 6 постунают в блок селектора 8, так как счетчик 9 запрещен сигпалом по шине 15 блока управления. В момент обнарул ения пика сигнал с блока селектора 8 переводит устройство в режим интегрирования, снимая запрет счетчика 9. Цитегрировапие проводится методом прямоугольников, сводящимся к суммировапию с наконлением результата равноотстоящих (папример, па время преобразования пр) значений входного сигнала.

При фиксировании блоком селектора 8 окончания хроматографического пика блок 2 управления переходит к выполнению операции умножепия в течение первого подтакта и делепия во втором подтакте. В момент перехода блока управления к вынолнению операции умножения на шипе 12 появляется сигнал, который опрашивает в блоке 14 постоянной па.мяти соответствующую числовую линейку, хранящую код /Сг, и вводит дополнительным кодом его значение в тактирующий счетчик 7. Одновременно через второй элемент «И 11 сигнал по шине 12 подключает вход преобразователя 3 код - напряжение к выходу счетчика 9. Напряжение с выхода преобразователя Vsi, пропорциональпое коду интеграла пика, хранящегося в счетчике 9, через коммутатор 1 подается на интегрирующий усилитель 4 вместо t/Ex- Длительность первого подтакта i, попрежнему определяемая временем заполнения счетчика 7, в этом случае пропорциональна величине /С,/.. 5L

(4)

Сигнал переполнения счетчика 7 переводит блок 2 в режим деления, при этом опрашивается блок 13, а счетчик 9 сбрасывается. На 65 вход преобразователя 3 подается код навески Q, напряжение с выхода преобразователя UQ, пропорциональное коду навески (аналогично по знаку Uo) поступает через коммутатор 1 на вход интегрирующего усилителя 4; элемент «И 6 разрешается. К моменту окончания преобразования в счетчике 9 формируется числовой эквивалент концентрации г-го компонента, см. выражение (1). Из выражений (3) и (4) имеем л/ - /г - А /УС/- что соответствует выражению (1). По окончании преобразования по команде блока 2 управления результат из счетчика 9 выводится на регистрацию (шина 10), счетчик сбрасывается, а в блоке 2 фиксируется окончание обработки пика t-ro компонента анализируемой смеси. Устройство подготовлено к обработке следующего хроматографического пика. Использование аналого-цифрового преобразователя не только по прямому назначению (для преобразования напряжения в цифровой код), но и для выполнения операций умножения и деления выгодио отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как позволяет обойтись без арифметического блока и блока оперативной памяти, что значительно упрощает структуру устройства и умепьшает затраты на оборудование при его реализации. Формула изобретения Вычислительиое устройство для обработки данных хроматографического анализа, содержаи1,ее коммутатор, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами устройства, интегрирующий усилитель, блок постоянной памяти, тактирующий счетчик, генератор тактовых импульсов, первый элемент «И, селектор, накапливающий счетчик результата и блок управления, первый, второй и треTHii входы которого соединены соответственно с выходами тактирующего счетчика, селектора и через интегрирующий усилитель с выходом коммутатора, а первый, второй и третий выходы соединены соответственно с третьим входом коммутатора и первыми входами первого элемента «И и накапливающего счетчика результата, выход которого соединен с выходом устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом тактирующего счетчика и вторым в.ходом первого элемента «И, выход которого соединен с входом селектора и вторым входом накапливающего счетчика результата, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит преобразователь код - напряжение, второй элемент «И и блок задания навески, выход и вход которого соединены соответственно с входом преобразователя код - напряжение и четвертым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с входом блока постоянной памяти и первым входом второго элемента «И, второй вход которого соедииен с вы.ходом накапливающего счетчика результ та, а вы.ход соединен со входом преобразовг теля код - напряжение, первый и второй ра нонолярные выходы которого соединены с четвертым и пятым входами коммутатора, выход блока постоянной памяти соедпнен с входом такт1фуюи- его счетчика.