Устройство для обработки хроматографической информации Советский патент 1982 года по МПК G06J1/00 G01N31/08 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и хроматографии и может быть использовано для автоматической обработки информации, поступающей от нескольких хроматографов.

По основному авт. св. № 602968 известно устройство для обработки хроматографической информации, содержащее коммутатор, первый вход ко.торого является входом устройства, а выход соединен с первым входом масштабного блока, подключенного выходов через последовательно соединенные усилитель и преобразователь тока в цифровой код к первому входу коррек-. 1ора нулевой линии, выход которого соединен с первыми входами селектора пиков по минимуму хроматографической функции и дешифратора номера интегратора, подключенного выходом к входу блока интеграторов, а вторым входомк выходу счетчика пиков, вход которого соединен с первым выходом блока коррекции селектора пиков, подклю ченного вторым выходом к второму Bxovду селектора пиков по минимуму хромотографической функции, а входамик выходу селектора пиков по минимуму хроматографической функции и к вььходу временного селектора, соединенного входом с выходом датчика времени, причем выход блока интеграторов подключен к входу арифметическо- .

10 го блока, соединенного вьпаддом с первым входом дешифратора результата, выход которого подключен к входу блока вывода на печать .

Недостатками известного устрой15ства являются пониженные точность и достоверность обработки хроматографической информации при анализе газовой .смеси с преобладающим содержанием одного из компонентов, а также при

20 наличии в емеси нерегистрируемых ком понентов.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности обработки при анализе смеси с преобладающим содер жанием одного из компонентов и при наличии нерегистрируемых компонентов. Для достижения цели в устройство для обработки хроматографической информации введены блок управления, элементы И и ИЛИ и дополнительный ечетчик импульсов, подключенный первым входом к первому выходу блока управлениЯ} вторым входом - к выходу Датчика времени, а выходом к треть ему входу дешифратора номера интегра тора, четвертый вход которого соединен со вторым выходом блока управления, подключенного третьим выходом к входу датчика времени, а четвертым выходом - к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ,а вы ход - с вторым входом дешифратора ре зультата, причем входы элемента ИЛИ подключены к выходам блока коррекции селектора пиков, а пятый, шестой и седьмой выходы блока управления соединены со вторыми входами корректора нулевой линии, масштабного блока и коммутатора соответственно. Кроме этого, блок управления содержит генератор импульсов, счетчики, дешифраторы, формироватеА импульсов, инверторы, элементы И и ИЛИ триггеры, программные переключатели, переключатель масштаба и переключатель каналов, выход которого является седьмым выходом блока управления и соединен с входом первого элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу запуска генератора импульсов и через первый формирователь импульсов - к единичным установочным входам двух триггеров и к входу обнуления первого счетчика, -соединенного счетным входом с выходом первого, дешифратора, первым входом первого элемента Икс входом второго формирователя импульсов, а выходомс первым входом второго дешифратора, подключенного вторым входом к ВЫХОДУ первого программного переключателя, первым выходом - к входу первого инвертора, а вторым выходом - к входу третьего формирователя импульсов и к входу второго инвертора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к выходу генератора импульсов а выходом - к счетному входу второго ачетчика, соединенного входом 5. обнуления с выходом второго формирователя импульсов и с первым входом третьего элемента И, а выходом - с первым входом первого дешифратора, подключенного вторым входом к выходу второго программного переключателя, причем первый элемент Л соединен вторым входом с выходом перво 1 го инвертора и с вторым входом третьего элемента И, а выходом - с вхо-дом четвертого формирователя импульсов , выход которого является выходом управляющего сигнала для системы ввода чистого газа, а выход третьего формирователя импульсов является пятым выходом блока управления и подключен к нулевому установочному входу первого триггера и к входу третьего инвертора, первый выход которого является выходом управляющего сигнала для системы ввода пробы, а второй выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и с нулевым установочным входом второго триггера, инверсный выход которого является первым выходом блока управления, а прямой выход является вторым выходом блока управления и подключен к третьему входу третьего элемента И, соединенного выходом со вторым входом второго элемента ИЛИ,причем выход второго элемента ИЛИ, прямой выход первого триггера и выход переключателя масштаба являются соответственно третьим, четвертым и шестым выходами блока управления. На фиг. 1 изображена, блок-схема устройства для обработки хроматографической информации; на фиг. 2 блок-схема блока управления. Устройство (фиг. 1) содержит коммутатор 1, первый вход которого является входом устройства, а выход соединен с первым входом масштабного блока 2, подключенного выходом через последовательно соединенные усилитель 3 и преобразователь 4 тока в цифровой код к первому входу корректора 5 нулевой линии. Выход корректо; ра 5 соединен с первыми входами сепектора 6 пиков по минимуму хроматографической функции и дешифратора 7 номера интегратора, выход которого подключен к входу блока 8 интеграторов. Второй вход дешифратора 7 подк лючен к выходу счетчика 9 пиков, вход которого соединен с первым выходом блока 10 коррекции селектора пиков. 5 . ;Блок 10 подключен вторым выходом к второму входу селектора 6 пиков, а входами - к выходу селектора 6 пиков и к выходу временного селектора 1Г. Селектор 11 соединен входом с выходом датчика 12 времени.Выход бл ка 8 интеграторов подключен к входу арифметического блока 13, соединенного выходом с первым входом дешифратора 14 результата,выход которого подключен к входу блока 15 вывода н печать. Дополнительный счетчик 16 импульсов подключен первым входом к первому выходу 17 блока 18 управления, вторым входом - к выходу дат чика 12 времени, а выходом - к трет ему входу дешифратора 7 номера интегратора, четвертый вход которого соединен с вторым выходом 19 блока 18 управления. Блок 18 управления подключен третьим выходом 20 к вход датчика 12 времени, а четвертым выходом 2I- к первому входу элемента И 22, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 23, а выход с вторым входом дешифратора 14 результата. Входы элемента ИЛИ 23 под ключены к выходам блока 10 коррекции селектора пиков. Пятый, шестой и седьмой вьпсоды 24, 25 и 26 блока 18 управления соединены со вторыми входами корректора 5 нулевой линии, масштабного блока 2 и коммутатора 1 соответственно. Блок 18 уп равления содержит генератор 27 импульсов, счетчики 28 и 29, дешифраторы 30 и 31, формирователи 32-35 импульсов, инверторы 36-38, элементы И 39-41 и элементы ИЛИ 42,43, триггеры 44 и 45 , программные переключатели 46 и 47, переключатель 48 масштаба и переключатель 49 каналов , выход которого является седь мым выходом 26 блока 18 управления и соединен со входом первого эле.мента ИЛИ 42. Выход элемента ИЛИ 42 подключен к входу запуска генератора 27 импульсов и через первый формирователь 32 импульсов - к единичным установочным входам триггеров 4 45 и к входу обнуления первого счет чика 28. Счетчик 28 соединен счетны входом с выходом первого дешифратор 30, первым входом первого элемента И 39 и с..входом второго формировате ля 33 импульсов, а выходом - с пер вым входом второго дешифратора 31. Дешифратор 31 подключен вторым входом к выходу первого программного переключателя 46, первым выходом к входу первого инвертора 36, а вторым выходом - К- входу третьего фор- мирователя 34 импульсов и к входу второго инвертора 37. Выход инвертора 37 соединен с первым входом второго элемента И 40, подключенного вторым входом к вьгходу генератора 27, а выходом - к счетному входу второго счетчика 29. Счетчик 29 соединен входом обнуления с выходом второго формирователя 33 и с первым входом третьего элемента И 41, а выходом- с первым входом первого дешифратора 30, подключенного вторым входом к выходу второго программного переключателя 47. Первый элемент И 39 соединен вторым входом с выходом первого инвертора 36 и с вторым входом третьего элемента И 4I, а выходом - с входом четвертого формировав теля 35, выход которого является выходом управляющего сигнала для системы ввода чистого газа. Выход .третьего формирователя 34 является пятым выходом 24 блока 18 управления и подключен к нулевому установочному входу первого триггера 44 и к входу третьего инвертора 38. Первый выход инвертора 33 является выходом управляющего сигнала для системы ввода пробы, а второй выход инвартора 38 соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 43 и с нулевым установочным входом второго триггера 45. Инверсный выход триггера 45 является первым выходом 17 блока 18 управления, а прямой выход 45 является вторым выходом 19 блока 18 управления и подключен к третьему входу третьего элемента И 41. Выход элемента И 41 соединен со вторым входом элемента ИЛИ 43. Выход элеменг та .ИЛИ 43, прямой выход триггера 44 и выход переключателя 48 масштаба являются соответственно третьим, четвертым и шестым выходами 20,21 и 25 блока 18 управления. Принцип действия устройства основан на использовании алгоритма вида: р.| С- 100 -SC. о :Л 1 где С. ° Va Cg- концентрация основного компонента;С.- концентрация i-ro компонента (кроме основного); площадь i-го пика обрабатывав мой хроматограммы; поправочныйкоэффициент для . I то компонента; АО средняя площадь пика хроматограммы чистого газа; Кл поправочный коэффициент для чистого газа; Vrt/V; - отношение объема рабочей дозы к объему микродозы. Реализация алгоритма осуществляется, тем, что в течение первой половины цикла анализа подсчитываются площади пиков хроматограммы чистого газа, получаемой за счет подачи чистого газа р раз на детектор хроматогра4)а с помощью микродозатора (детектор хроматографа и система ввода чистого газа микродозатором на блок-схеме устройства не изображе ны) , находится средняя площадь А , умножается на поправочный коэффициент Кр и на константу, равную отношению объемов доз , и запомиЕшется до конца цикла анализа. В течение второй половины цикла анализа подсчитываются площади А пиков (за исключением одного основног компонента) хроматограммы анализируемой сиеси, подаваемой на детекг тор хроматографа. Затем значеьф1е площади каждогопика умножается на поправочный коэффициент, хранящийся в памяти. После окончания цик ла анализа, когда подсчитана плоЩад последнего пика хроматограммы,определяется процентное содержание калсдого компонента и выдается резул тат на печать, а также находится их сумма и находится процентное содержание основного компонента, площадь которого не обсчитывалась. Устройство работает следующим образом. . По сигналу Начало цикла анализа блоком 18 управления подается коман да на ввод микродозатором в детекто хроматографа, последовательно р оди наковых доз чистого газа через инте вал времени, определяемый исходя из времени удерживания данного газа. Интервал времени задается блоком 18 управления.Сигнал с детектора хрома тографа проходит через коммутатор 1 масштабный блок 2 (коэффициент масш табирования которого задается с выхода 25 блока 18 управления на весь цикл анализа) и усилитель 3 и поступает на преобразователь 4 тока в 58 цифровой код, где каждому значению ординаты хроматографической функции соответствует определенное количество импульсов, т.е. происходит преобразование аналогового сигнала в унитарный код. Код, соответствующий нулевому значению функции, поступает на вход корректора 5 нулевой линии и запоминается в нем до сброса сигналом Конец анализа чистого газа с выхода 24 блока 18 управления. Это значение ординаты функции вычитается из каждого последующего замеренного значения ординаты функции. Скоректированный,таким, образом, сигнал поступает на селектор 6 пиков по минимуму хроматографической функции и в дешифратор 7 номера интегратора, где по сигналу с выхода 19 блока управления выбирается один определенный интегратор для чистого газа из блока 8 интеграторов. Выходными сигналами селектора 6 пиков по минимуму хроматографической функции являются сигналы начала и конца очередного пика хроматограммы. Эти сигналы поступают на блок 10 коррекции селектора пиков. По сигналу Начало цикла анализа с выхода 20 блока 18 начинает работать датчик 2 времени, выходными сигналами которого являются времена начала каждого пика хроматограммы чистого газа. Эти сигналы подаются на вход временного селектора 11 и на вход счетчика 16 импульсов. С выхода временного селектора 1.1 сигналы начала и конца ка вдого пика подаются на блок 10 коррекции селектора,пиков. Счетчик 16 импульсов в течение первой половины цикла анализа заблокиро- ; ван сигналом с выхода 17 блока. 18 управления. В случае несовпадения показаний селекторов 6 и И сигнал с блока 10 коррекции селектора пиков через элемент ИЛИ 23 и элемент И 22, открытый сигналом с выхода 21 блока 18 управления на время анализа чистого газа, вьщается на дешифратор 14 результата и через блок 15 вывода на печать выдается сигнал неисправности системы. По сигналу Конец анализа чистого газа значение суммы площадей пиков хроматограммы чистого газа вьщается в арифметический блок 13, делится на число р, умножается на поправочный коэффициент и отнощение объемов доз,. записывается в память и одновременно выдается через дешифратор 14 результата на блок 15 вывода на печать. По сигналу Начало анализа пробы анализируемый продукт подается дозатором в детекг тор хроматографа (система ввода анализируемой смеси дозатором в детектор хроматографа не показана). Сигналы с детектора хроматографа через коммутатор 1, масштабный блок 2, усилитель 3, преобразователь4 тока в цифровой код поступают на вход корректора 5 нулевой линии. Код нулевого значения запоминается в блок 5 до конца анализа пробы и вычитается из. текущего значения ординаты хроматографической функции. Скорректированный код текущего значения хроматографической функции поступает на дешифратор 7 номера интегратора. По сигналу Начало анализа пробы с выхода 21 блока 18 управления бло} ируется элемент И 22, ас выхода 17 блока 18- открывается вход счетчика : 16 импульсов, а датчик 12 времени начинает вьодавать сигналы начала каж дого пика хроматограммы анализируемо смеси. Счетчик 16 импульсов считает количество импульсов, поступаю.1КЧХ с датчика 12 времени, и при появ лении номера основноро компонента за пирает дешифратор 7 номера интеграто ра на время прохождения этого компонента. Выходной сигнал со счетчика 9 пиков является входным сигналом для дешифратора 7 номера интегратора, который выбирает нужный интегратор из блока 8 интеграторов и выдает разрешение на его заполнение импульсами с выхода корректора 5нулевой линии. Блок 10 коррекции селектора пиков корректирует число в счетчике 9 пиков или в селекторе 6пиков по минимуму хроматографической функции при появлении пика лишнего) или пропадании пика соответственно, что достигается путем сравнения показаний временного селек тора 11 и селектора 6 пиков по минимуму хроматографической функции. По сигналу Конец цикла анализа зн чения площадей пиков хроматограммы выдаются в арифметический блок 13, поочередно умножаются на поправочные коэффициенты и последовательно, начиная с первого пика, определяется процентное содержение каждого компонента, вычисленное значение ко торого через дешифратор 14 результа выдается в блок 15 вывода на печать Одновременно в ари етическом блоке 13 значения процентного содержания каждого компонента суммируются и вычисления последнего значения находится процентное содержание основного (пропущенного) компонента, которое вьщается на печать последним. При последующих анализах повторяется несБ цикл и по разнице в значениях средних площадей чистого газа можно судить о стабильности во времени работы устройства и системы в целом. Работа блока 18 управления происходит следующим образом. В исходном состоянии на программном переключателе 47 устанавливается число, по величине не меньше, чем Т/2 (где Т - время удерживания чистого газа в детекторе хроматографа) J на программном переключателе 4 т число (где р - количество подаваемых микродоз чистого газа; k - подбираемая постоянная), а на переключателе 48 масштабов - масштаб, определяемый исходя из объема микродозатора и чувствительности детектора хроматографа. Затеям с помощью переключателя 49 каналов через . выход 26 блока управления подключается выбранный канал измерения коммутатором .1 и, одновременно с этим подключением сигнал Начало цикла анализа с выхода переключателя 49 через элемент ШТИ 42 запускает генератор 27 и через формирователь 32 обнуляет счетчик 28 и устанавливает в единичное состояние триггеры 44 и 45. Прямой выход триггера 44 через выход 21 блока управления выдает разрешающий потенциал на элемент И 22 устройства, прямой выход триггера 45 через выход 19 блока управления вьщает разрешающий потенциал надешифратор 7 нбмера интегратора, а инверсный выход тригге-. ра 45 через выход 17 блока управления выдает запрещающий потенциал на счетчик 16 устройства. В блоке ynpaat ления счетчик 29 через элемент И 40, открытый сигналом с выхода инвертора 37, считает импульсы до совпаде ния его выходным кодом с числом, набранным на программном переключателе 47, В момент времени совпадения сигнал с дешифратора 30 через элемент И 39. и формирователь 35 вьщаетсяв систему ввода пробы чистого газа. Одновре менно с-этим сигнал с дешифратора 30

заносится в счетчик 28 и через формирователь 33 обнуляет счетчик 29 и через элемент И 41 и элемент ИЛИ 43 выдается на выход 20 блока управления для запуска датчика 12 времени устройства. Число на счетчике 28 сравнивается с числом, набранным на переключателе 46. Дешифратор 31 при va;ocтнжeнии кодом счетчика 28 величины через инвертор 36 запирает эле.мент И 39 и элемент И 41 , а яри достижении кодом счетчика 28 величины p-i-k сигналом с .второго выхода через инвертор 37 запирает элемент И 40. Одновременно формируется сиг. нал Конец анализа: чистого газа и сигнал Начало анализа пробы через формирователь 34, исходя из того, какое число установлено на переключателе 47 (т.е. больше оно значения Т или равно примерно Т/2), и исходя из времени и, срабатывания системы ввода пробы чистого газа число К на переключателе 46 выбирается таким образом, чтобы выполнялось соотношение

K-L7T ,

1-де L - число на переключателе 47;

длительн ость импульса & детектора хроматографа. Сигнал с формирователя 34 обнуляет триггер 44 и сигнал запрещения с выхода триггера 44 через 21 выход блока управления поступает на элемент И 22 устройства. Одновременно с формирователя 34 сигнал через ин.вертор 38 обнуляет триггер 45 и вьщает запрещение на дешифратор 7 и разрешение на счетчик 16 устройства. С инвертора 38 также вьщается сигг нал через элемент ИЛИ 43 на датчик 12 времени устройства, а также сигна на систему ввода пробы анализируемой смеси в детектор хроматографа. ПоС ледующий цикл анализа будет производиться после приведения устройства в исходное состояние (цепи сброса не представлены).

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет повысить точность и достоверность обработки при анализе газообразной или жидкой смеси с преобладающим содержанием одного из компонентов, а также при наличии нерегистрируемых компонентов. Указанное

объясняется тем, что в известном устройстве .определение концентраций всех компонентов (включая, и преобладающий) проводится по соотношению

c.. ,00%,

W

а также отсутствует контроль правильности и стабильности работы системы хроматограф-устройство при обработке хроматографической информации.

Формула изобретения

1. Устройство для обработки хроматографической информации по авт. св. № 602968, отличающе е- с я тем, что, с целью повьшения точ ности и достоверности обработки при анализе смеси с преобладающим содержанием одного из компонентов и при наличии нерегистрируемых компонентов, в устройство введены блок управления, элементы И и ИЛИ и дополнительный счетчик импульсов, подключенный первым входом к первому выход блока управления, вторым входом - к выходу датчика времени, а выходомк третьему входу дешифратора номера интегратора, четвертый вход которого соединен со вторым выходом блока управления, подключенного третьим

выходом к входу датчика времени, а четвертым выходом - к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента Ш1И, а выход - с вторым входом дешифратора результата, причем входы злемента ИЛИ подключены к выходам блока коррекции селектора пиков, а пятый, шестой и седьмой выходы блока управления соединены со вторыми входами

корректора нулевой линии, масштабного блока и коммутатора соответственно.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, блок управления содержит генератор импульсов, счетчики, дешифраторы, формирователи импульсов, инверторы, элементы

И и ИЛИ, триггеры, программные переключатели, переключатель масштаба

и переключатель каналов, выход которого является седьмым выходом блока управления и соединен с входом первого элемента ИЛИ,подключенного выходом

к входу запуска генератора импульсов и через первый формирователь импульсов - к единичным установочным входам двух триггеров и к входу обнуления первого счетчика,соединенного счетньм входом с выходом первого дешифратора, первым входом первого элемента И и с входом второго формирователя импульсов, а выходом - с первым входом второго де1гчфратора, подключенкого вторым рходо -1 к выходу .первого программного переключателя, первым выходом - к входу первого инвертора, а вторым выходом - к входу третьего формирователя импульсов и к входу второго инвертора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, подключенного вторым вхоДомк выходу генератора импульсов,

J

к счетному входу второа выходом го счетчика, соединенного входом обнуления с выходом второго формирователя импульсов и с первым входом третьего элемента И, а выходом - с первым входом первого дешифратора, подключенного вторым входом к выходу второго программного перекл{0чателя, причем первый элемент И соединен вто.рым входом с выходом первого инвертора и с вторым входом третьего элемента И,а выходом - с входом четвертого формирователя импульсон,выход которого является выходомууправляющего сигнала для .системы ввода чисто го газа,а выход третьего формирователя импульсов является пятым выходом блока управления и подключен к нуле;л. вому установочному входу первого тррггера и к входу третьего инвертора,первьгй выход которого является выходом управляющего сигнала для системы ввода пробы, а второй выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и с нулевым установочным входом второго триггера, инверсный выход которого является первым выходом блока управления, а прямой выход является вторым выходом блока управления и подключен к третьему входу третьего элемента И, соединенного выходом со вторым входом второго элемента ИЛИ, причем выход второго элемента ИЛИ, прямой выход первого триггера и выход переключателя масштаба являются соответственно третьим, четвертым и шестым выходами блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 602968, кл. G 06 J 1/00, G 01 N 31/08, 1976.

1

ж

6

(

/7

г& Т.

г/

W

п

гг

f