Устройство для анализа спектрограмм Советский патент 1981 года по МПК G06G7/48 

54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА СПЕКТРОГРАММ

Изобретение относится к вычисли тельной технике и может быть использовано для моделирования и дальнейше го анализа сложных спектров, получен ных в результате эксперимента при не следовании физико-химического состава вещества методами спектроскопии, Кроматографии, а также в исследоваНИИ методами термодинамики. Известно устройство для анализа спектрограмм, содержащее блок развертки, регистрирующий прибор, сумматор и блоки формирования составляю щих, причем каждый из блоков формиро вания составляющих содержит формирователь треуголь ных функций, генератор функций Гаусса, генератор функций Лоренца, резисторный элемент и смеситель ij . Известное устройство обладает невысокой точностью. Сложные спектры, получаемые в спектроскопии, описываю ся с достаточной точностью суммой не скольких функций, каждая из которых может быть представлена либо функцией Гаусса Пх), либо функциейЛоренца у 2 Л(X), либо переходной функцией между ними у КГ(х) + (1-К)Л(х), где К - коэффициент фор мы, изменяется от О до 1. Термодинамические спектры в зависимости от метода исследования могут быть описаны либо функцией, представляемой суммой интегральных выражений у, J-fn,(t)c3t. где (t) может быть с достаточной точностью описана функцией у, либо суммой нескольких пиков и сложной базовой линии, определяемой через сумму интегральных выражений, при этом ) ij е)Ь к 5 :, где fp(t) и fe(t) могут быть описаны функцией Уд. Для получения количественных данных о составе исследуемого вещества необходимо разложить сложный спектр на простые компоненты, что осуществляется путем моделирования сложного спектра и последовательного его приближения к исходному, полученному с-аналитического прибора. . Наиболее близким по технической сущности, к предлагаемому является устройство для анализа спектрограмм, содержгидее N формирователей составляющих блок развертки, первый сумматор, регистратор и индикатор, интегратор,выход блока развертки соединен с первым входом регистратора и со входами кгикдого из формирователей составляющих, второй вход регистратора родключен к выходу первого сумматора/ выход интегратора соединен со входом индикатора М. Однако данное уст юйство не позволяет с достаточной точностью моде лировать термодинамические кривые. В этом устройстве аппроксимация слож -ной базовой линии, состоящей из одно или суммы интегральных зависимостей, осуществляется с помощью прямой линии с некоторым наклоном, что вносит существенные ошибки в процесс разложения сложного спектра. Цель изобретения - повышение точности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для анализа спектрограммы, содержащее N формирователей составляющих, блок развертки, первый сумматор, интегратор, регистратор и индикатор, выход блока развертки соединен с первым входом ре -истратора и со входами казвдого из формирователей составляющих, второй вход регистратора подключен к выходу первого сумматора, выход интегратора -соединен сО входом индикатора, введены второй сумматор и коммутатор выходы каждого из формирователей составляющих подключены к соответствующим входам коммутатора, одна груп па выходов которого соединена с соот ветствующей группой входов первого сумматора, другая группа выходов ком мутатора подключена ко входам второго сумматора, выход которого соедине со входом интегратора, выход послед«его подключен к одному из входов ко мутатора, один из выходов которого соединен с соответствующим, входом первого сумматора.. На фиг. 1 представлен блок-схем устройства для анализа спектрограмм на фиг. 2 - модельный спектр режимо его работы. Устройство для анализа спектрограмм (фиг . 1) содержит Формировател 1 составляющих-, блок 2 развертки, коммутатор 3, первый сумматор 4, вт рой сумматор 5, интегратор б, регис ратор 7 и индикатор В. Регистратор представляет собой с мописец подвум координатам X и У. : Индикатор вьтолнен в виде цифрового вольтметра. На фиг. 2 приведены модельные кри вые , соответ ствующйе трем режимам работы устройства: а) моделирование сложных кривых, состоящих из суммы Гауссовых, Лорен цовых или переходных форм при нулево наклоне базовой линии; б)моделирование сложной кривой, остоящей из суммы интегральных завиимостей от трех пиков; в)моделирование сложного спектра, остоящего из сумми трех пиков и базовой линии, представляющей интегргшьную зависимость от пика Гауссовой форы. Устройство для анализа спектрограмм работает следующим образом. Напряжение развертки поступает с выхода блока 2 развертки Одновременно на первый вход регистратора 7 и формирователей 1 составляющих, в которых осуществляется формирование индивидуальных пиков с независимо регулируемыми параметрами положения, ширины, амплитуды, формы и полярности. С выхода каждого из формирователей 1 составляющих напряжение через коммутатор 3 Лоступает либо на входы первого 4, либо, второго 5 сумматоров. Выход первого сумматора 4 подключен ко второму входу регистратора 7. Суммарное напряжение с выхода второго сумматора 5 поступает на вход интегратора 6, где интегрируется за время развертки. В конце развертки данные 6.площади под кривой поступают на индикатор 8 (цифровой вольтметр, который работает в ждущем режиме). Выход интегратора б через (п+1)-ый выход коммутатора 3 может быть подключен к (п+О-му входу первого сумматора 4. При этом на входы первого сумматора 4 через коммутатор 3 подаются как напряжения с выходов некоторых формирователей составляющих, подключенных к первому сумматору 4, так и напряжение с выхода интегратора б, которое формирует базовую составляющую суммарного спектра. Если все формирователи 1 составляющих подключены через коммутатор 3 ко входам первого cyNwaTOра 4, то устройство работает в первом режиме работы, модельный спектр которого приведен нд фиг. 2о. При отключении всех выходов формирователя 1 составлямщих от первого сумматора 4 и подключении их ко входам второго сумматора 5 и присоединении выхода интегратора 6 через (п-И)-ый выход коммутатора 3 к (о-И )-му входу первого сумматора 4 устройство работает в режиг е два. Модельный спектр этого режима приведен на фиг. 28. При смешанном соединении, когда часть формирователей 1 составл.яющих присоединена через коммутатор 3 ко входсш первого сумматора 4, а другая .часть подключена через коммутатор 3 ко входам второго- сумматора 5 и -выход интегратора б через (п-И)-ый выход коммутатора 3 присоединен к (п+1)-му, входу первого сумматора, устройство работает в режиме три и, формирует суммарный спектр, состоящий из нескольких пиков, наложенных на сложнук) интегральную за зисимость.Модельный спектр этого режима приведен на фиг. 2-в. Реализация устройства обеспечивает точное моделирование сложных спек ров, получс1емых методами спектроскопии и термодинамики. Простой переход от режима формирования суммарного спектра, состоящего из суммы индивидуальных пиков, к режиму формирования суммарного спектра, представляющего собой сложную кривую, состоящую из суммы интегральных зависимостей, или к режиму формирования сложного спектра, состоящего из суммы несколь ких индивидуальных пиков и сложной базовой линии, осуществляется проcTtaM переключением элементов, расположенных в коммутаторе 3, что обеспечивает и высокую оперативность работы. Формула изобретения Устройство для анализа спектрограмм, содержащее N формирователей составляющих блок развертки, первый сумматор, интегратор, регистратор и индикатор, выход блока развертки соединен.с первым входом регистратора и со входами каждого из формирователей составляющих, второй вход регистратора Подключен к выходу первого сумматора, выход интегратора соединен со входом индикатора, о т личающееся ем, что, с целью повьпиения тс 1НОСТИ устройства, в него введену второй сумматор и коммутатор, выходы каждого из формирователей составляющих подключены к соответствующим входам коммутатора, одна группа выходов которого соединена с соответствующей группой входов первого сумматора, другая группа выходов коммутатора подключена ко входам второго сумматора, выход которого соединен со входом интегратора, выход последнего подключен к одному КЗ в. коммутатора, один из выходов которого соединен с соответствующим входом первого сумм.тора. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 458840, кл. G 06 G 7/48, 30.10.73. 2,Чиргадзе Ю.Н., Сафрошкин Ю.В. и Бирюков С.В. Аналоговое устройство для разделения сложных спектральных кривых на отдельные компоненты. ПТЭ № 4, 1975 (прототип).

/V у