Система измерения и программирова-Ния СКОРОСТи элюЕНТА B ХРОМАТОгРАфии Советский патент 1981 года по МПК G01N31/08 

(54) СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ЭЛЮЕНТА Р ХРОМАТОГРАФИИ

Изобретение относится к хромато графии и может найти применение пр анализе смесей веществ сложного состава с использованием программа рования температуры колонки и/или программирования скорости потока элюента.х Известен хроматограф, содержащи регулятор скорости потока, устройс дозирования анализируемого вещества, разделительную колонку и детектор 1 Однако в известном хроматографе невозможно проводить программирова ние скорости элюента. Наиболее близкая к предлагаемой система измерения и программирован скорости элюента в хроматографии содержит установленные в калибровочном канале формирователь метки, два индикатора и регистратор 2. Недостатки системы заключаются в том, что в ней осуществляется измерение и регулирование потока элюента, подаваемого только в ко- лонку и только в период подготовки анализатора к работе или в паузгис между анализами. В то же время для повышения точности хроматографического анализа необходимо измерять и регулировать скор.ость не только элюента, поступакядего в колонку, но и элюента, поступающего в детектор, т.е.. на выходе из хроматографической колонки. Это особенно важно в режиме работы хроматографа с программированием температуры. В этом режиме линейная скорость элюента на выходе из колонки изменяется в несколько раз по сравнению со скоррстью элюента на входе в колонку. Цель изобретения - повышение точности. Указанная цель достигается тем, что в известную систему измерения и прогрё1ммированйя скорости элюента в хроматографии, содержащую установленные в кгшибровочном канале формирователь метки, два индикатора и регистратор, дополнительно введены генератор, импульсов тока, два управлякадих триггера, ,пять регистров сдвига и коррелятор, формирователь метки выполнен в виде проволочки, соединенной с генератором импульсов тока и коррелятором, при этом первый индикатор соединен с выходом установки единицы первого триггера, выход которого

через первыйг второй и третий регистры сдвига соединен с первым и вторым входом коррелятора, а индикатор через формирователь соединен со входом установки единицы второго триггера, соединенного выхот дом с третьим входом коррелятора, а также через четвертый регистр сдвига - с четвертым-входом коррелятора, причем вход установки нуля первого триггера соединен с выходом первого регистра сдвига, а вход установки нуля второго триггера соединен с выходом пятого регистра сдвига, длина третьего регистра равна длине четвертого, сумма длин четвертого и пятого регистров равна длине первого регистра сдвига, а сдвиговые входы всех регистров соединены с выходом коррелятора.

На чертеже изображена предлагаемая система.

Схема состоит из узла 1 ввода анализируемого вeIцecтвa разделительной колонки 2, регуляТора 3 расхода, измерителя 4 скорости элюента. выполненного устройства 5 формирования метки, первого индикатора 6, второго индикатора 7, детектора-анализатора 8, установленного последовательно с измерителем 4 скорости. Индикатор 6..через устройство 9 формирования соединен со входом установки единицы триггера 11. Выход триггера 11 через регистры 12, 13и 14 сдвига соединен с первым (I) и вторым (II) входом коррелятора 15.

Второй индикатор 7 через формирователь 10 соединен со входом установки единицы триггера 16, выход которого соединен с третьим входом (III), а через регистр сдвига 17 с четвертым входом (IV) коррелятора 15, Вход установки нуля триггера 14 соединен с выходом регистра 12, а вход установки нуля триггера 16 - с выходом регистра 18 сдвига. Выход коррелятора 15 соединен со сдвиговыми входами всех регистров,.через переключатель 21 - с входом генератора 19,-устройством I отображения 20 Ч регулятором расхода 3,

Сисгема работает следующим образом. .

В период подготовки к анализу и впаузах между анализами, т.е. когд{& из разделительной колонки в поступает чистый элюент, ключ 21 замкнут и на устройство 5 формирования метки от генератора 19 поступают импульсы тока. При этом в потоке образуются: локгшьные области, температура которых несколько выше температуры остальной массы, т.е. генерируется последовательность температурных меток, перемещающихся вместе с измеряемым потоком.

При достижении меткой индикатора б на выходе устройства 9 формирования появляется короткий импульс, устанавливающий триггер 11 в состояние единицы. Эта единица в момент времени t подается на вход регистра 12 сдвига, где задерживается на время t , пропорциональное длине регистра (числу его ячеек п) и период сдвигующих импульсов Т, следующих с выхода коррелятора 15

г.

(1)

т.

По прошествии зтого времени на выходе регистра 12 в момент времени

t tff+t, (2) появляется единица, которая устанавливает триггер 11 в исходное нулевое состояние.

На- выходе регистра 13 в момент времени tj появляется импульс с длитрльностью t через время, пропорциональное числу ячеек первого (п), второго (пд,-) регистров сдвига «.периоду сдвигающих импульсов Т

еа to -f (п + nj). Т (3)

Импульс с длительностью t поступает на первый вход (I) коррелятора 15. В момент времени tj. на выходе регистра 14 появляется такой же импульс, который поступает на вход (11 коррелятора

t tg + (n + Па + Пз).-Т (4)

где п,,- Ч.ИСЛО ячеек в регистре 14 сдвига.

На выходе устройства 10 формирования короткий ИМПУЛЬС появляется в мсмент времени t, соответствующий достижению температурной меткой индикатора 7,, Этим импульсом триггер 16 .устанавливается в единичное состояние. Единичная информация поступает на вход четвертого регистра 17 и одновременно на вход III коррелятора, В регистрах 17 и 18 эта информация задерживается на время V (n,j + n/j) Т, после чего триггер 16 устанавливается в исходное нулевое состояние. Таким образом, на выходе регистра 17 передний фронт импульса появляется в момент времени

(5)

ti Ц + ПцТ

а на выходе регистра 18 - э момент времени

t5 t,- + (п/, + П5) Т (6) Этим передним фронтом триггер 16 устанавливается в исходное ростояние. Из последнего выражения видно, что длительность импульса равна 3. tg - t-r (п, + П5), е/у. здесь ty- транспортное запаздывание определяемое расстоянием в между индикаторг1ми 6 и 7; v - скорость элмент,

На вход 111 коррелятора импульсы подаются с выхода триггера 16, а на вход IV - с выхода задержки регистра 17, Передние фронты зтйх импульсов смещены на времяТ: , Так как на вход I и II коррелятора подаются импульсы с выхода регистров 13 и 14 соответственно, то их перед ние фронты смещены на время t t(jj - t Пу Т. Чтобы задержки, вносимые регистрами 13 и 17 были одинаковыми, выбираем п rj п, С др гой стороны, так как п п + п, то t.t/i , т.е. длительности импуяъсов, формируемых регистрами 12 и 17 Ьовместно с 18, одинаковы. Кор релятор определяет функцию взаимной корреляции импульсов, поступающих на вход I, с импульсами на входе II а также корреляцию импульсов на. вхо де II с импульсами на входе IV, изм няя период следования Т.выходных им пульсов, подаваемых на сдвиговые в,х ды регистров так, чтобы задержка, вносимая регистрами 12 и 13, стала равна времени транспортного запазды вания, т.е. tT (п + п,)Т . Так как i:. , то исходя из последней зависимости, находим t е:v«, vWi/-.„ ,)Т () Так как длительность импульсов зависит от;перирда следования тактовых импульсов с выхода коррелятор а следовательно, и от скорости пото ка элюента, то между этими параметрами соблюдается обратная зависимость . В то же время коррелятор сво выходной частотой управляет генератором импульсов тока, изменяя среднее значение периода следования импульсов нагрева в зависимости от . скоростиэлюента. В режиме анализа, когда из разде лительной колонки в детектор поступает смесь элюента с разделенными компонентами, выходным сигналом детектора 8 с помощью переключателя 2 генератор 19 отключается и на устрой ство 5 формирования температурной метки импульсы тока не подаются. Одновременно этим же сигналом устрой ства 9 и 10 формирования переключаются во второй режим работы. Этот режим основан на использовании локальных физических неоднородностей, перемещгиощихся вместе с потоком и связанных с флуктуациями концентраци молекул разделенных компонентов либо с флуктуациями температуры, пло ности, пульсациями давления в потоке и пр. Поскольку индикаторы 6 и 7 разнесены друг относительно друга на известное расстояние в калиброванной трубке, сигнгшы на их выходе появляются со смещением во времени, пропорциональным скорости потокаи расстоянию между индикаторами. Соответственно, и флуктуационная составляющая их сигналов среднестатистит чески идентична, но смещена во вре-г мени. На выходах устройств 9 и 10 {формирования появляются короткие импульсы.в момент перехода флуктуационной составляющей нулевого либо другого наперед- заданного уровня, Цс1лее обработки информации осуществляется аналогично описанному, i Измерение и программирование скорости notoKOB можно вести .одновременно в различных точках хроматографа: на входе в разделительную колонку, на выходе из нее, на линиях вспомогательных газов (H,j, О,) , подаваемых в детектор ионизации пламени. При этом в указанных точках устанавливаются измерительные преобразователи. 4 и регуляторы 3. Измерение и регулирование скорости производят с помощью одного электронного блока методом обегающего контроля. Использование предлагаемого хроматографа обеспечивает повышение точности хроматографического анализа, что наиболее важно при использовании его в системе автоматического регулирования технологическим процессом. Формула изобретения Система измерения и программиро:вания скорости элюента в хроматографии, содержащая установленные в калиброванном канале формирователь метки, два индикатора и регистратор, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, в нее дополнительно введены генератор, два управляющих триггера, пять регистров сдвига и коррелятор, формирователь метки выполнен в виде проволочки, соединенной с генератором импульсов тока и корреляторрм, при этом первый индикатор соединен с выходом установки единицы первого триггера, вход которого через первый, второй и третий регистры сдвига соединен с первым и вторым входом коррелятора второй индикатор через формирователь соединен со входом установки единицы второго триггера, соединенного выходом с третьим входом коррелятора, а также через четвертый регистр„сдвига - с четвертым входом коррелятора, причем вход установки нуля первого триггера соединен с выходом первого регистра сдвига, а вход установки нуля второго триггера соединен с вЬ1ходом пятого регистра сдвига,длина третьего регистра равна длине четвертого, сумма длин четвертого и пятого регистров равна длине первого регистра сдвига, а сдвиговые входы всех регистров соединены с выходом коррелятора. Источники информации, приняты во внимание при эксперти пе 1.Авторское свидетельство СССР 494681, кл. G 01 N 31/08, 1977. 2,Авторское свидетельство СССР 348939, кл., G 01 N 31/08, 1970 (прототип).