Устройство для обработки хроматографической информации

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С A H И Е,,ö896645

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

-Р (61) Дополнительное к авт. свид-ву II 602968 (22) Заявлено 22, 02. 80 (21) 2913511/18-24 с присоединением заявки М (28) Приоритет

Опубликовано 07. 01. 82 . Бюллетень М 1

Дата опубликования описания 07.01 82 (51)M. Кл.

G 06 J 1/00

G 01 М 31/08

ГОВударстееиныи комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.34 (088. 8) I Г (i (72) Авторы изобретения

С. В. Еремеев и Н. А. Поляков!

Волго-Уральский научно-исследователь кий и проектный институт по добыче и переработке сероводоро!дсодержащих газов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ

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

По основному авт. св. Ф 602968 известно устройство для обработки хроматографической информации, содержащее коммутатор, первый вход ко10 .торого является входом устройства, а выход соединен с первым входом масштабного блока, подключенного выходотт через последовательно соединенные усилитель и преобразователь тока в

15 цифровой код к первому входу корректора 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 вхо1ду селектора пиков по минимуму хромотографической функции, а входамик выходу селектора пиков по минимуму хроматографической функции и к вы ходу временного селектора, соединенного входом с выходом датчика времени, причем выход блока интеграторов подключен к входу арифметическо», го блока, соединенного выхддом с первым входом дешифратора результата, выход которого подключен к входу блока вывода на печать Я °

Недостатками известного устройства являются пониженные точность и достоверность обработки хроматографической информацич при анализе газовой .смеси с преобладающим содержанием одного из компонентов, а также при наличии в смеси нерегистрируемых ком понентов.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности обработки при

896645 анализе смеси с преобладающим содержанием одного иэ компонентов и при наличии нерегистрируемых компоненгов, Для достижения цели в устройство для обработки хроматографической информации введены блок управления, элементы И и ИЛИ и дополнительный счетчик импульсов, подключенный первым входом к первому выходу блока управления, вторым входом — к выходу

1 атчика времени, а выходом — к 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 ИЛИ,а выход — с вторым входом дешифратора ре— зультата, причем входи элемента ИЛИ подключены к выходам блока коррекции селектора пиков, а пятый, шестой и седьмой выходы блока управления соединены со вторыми входами коррек- тора нулевой линии, масштабного блока и коммутатора соответственно.

Кроме этого, 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 счетным входом с выходом первого дешифратора, первым входом первого элемента И и с входом второго формирователя импульсов, а выходомс первым входом второго дешифратора, подключенного вторым входом к выхопч 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 счетчика, соединенного входом

2S

4Я

4 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 И соединен вторым входом с выходом первого 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 коррек" тора 5 нулевой линии. Выход корректо ра 5 соединен с первыми входами селектора 6 пиков по минимуму хроматографической функции и дешифратора

7 номера интегратора, выход которого . подключен к входу блока 8 интеграторов. Второй вход дешифратора 7 подключен к выходу счетчика 9 пиков, вход которого соединен с первым выходом блока 10 коррекции селектора пиков.

896645

:Блок 10 подключен вторым выходом к второму входу селектора б пиков, а входами — к выходу селектора 6 пиков и к выходу временного селектора

11 . Селектор ll соединен входом с выходом датчика 12 времени. Выход бло ка 8 интеграторов подключен к входу арифметического блока )3, соединенного выходом с первым входом дешифратора 14 результата, выход которого подключен к входу блока 15 вывода на печать. Дополнительный счетчик 16 импульсов подключен первым входом к первому выходу 17 блока 18 управления, вторым входом — к выходу датчика 12 времени, а выходом — к третьему входу дешифратора 7 номера интегратора, четвертый вход которого соединен с вторым выходом 19 блока

18 управления. Блок 18 управления подключен третьим выходом 20 к входу датчика 12 времени, а четвертым выходом 21- к первому входу элемента

И 22, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 23, а выхоц— с вторым входом дешифратора 14 результата. Входы элемента ИЛИ 23 подключены к выходам блока 10 коррек-ции селектора пиков. Пятый, шестой и седьмой выходы 24, 25 и 26 блока

18 управления соединены со вторыми входами корректора 5 нулевой линии, масштабного блока 2 и коммутатора 1 соответственно. Блок 18 управления 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 седьмым выходом 26 блока 18 управления и соединен со входом первого элемента ИЛИ 42. Выход элемента ИЛИ 42 подключен к входу запуска генерато-. ра 27 импульсов и через первый формирователь 32 импульсов — к единичным установочным входам триггеров 44, 45 и к входу обнуления первого счет-: чика 28. Счетчик 28 соединен счетным входом с выходом первого дешифратора

30, первым входом первого элемента

И 39 и с .входом второго формирователя 33 импульсов, а выходом — с пер— вым входом второго дешифратора 3), Дешифратор 31 подключен вторым входом к выходу первого программного

16 l5

2S

39

6 переключателя 46, первым выходом— к входу первого инвертора 36, а вто рым 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 выходу генератора 27, а выходом — к счетному входу второго счетчика 29. Счетчик 29 соединен входом -обнуления с выходом второго формирователя 33 и с первым входок третьего элемента И 4), а выходокс 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 41, а выходом — с входом четвертого формирова«, 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 управлякнцего 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 4). Выход элемента И 4! соединен со вторым входом элемента ИЛИ 43. Выход элемен» та .ИЛИ 43, прямой выход триггера 44 и выход переключателя 48 масштаба являются соответственно третьим, четвертым и шестым выходами 20,2! и 25 блока 18 управления.

Принцип действия устройства основан на использовании алгоритма вида: P-1

С = 100-ЕС.

О 1=4 где C. =

А1К1

Ч

Со- концентрация основного компонента;

С. — концентрация i-го компонента

1 (кроме основного);

8966 5 8

55

А - площадь i-ro пика обрабатывае.1 мой хроматограммы;

I(- поправочный коэффициент для

1-ro компонента;

А - средняя площадь пика хроматограммы чистого газа;

К вЂ” поправочный коэффициент для чистого газа; 1 /1/ - отношение объема рабочей дозы к объему микродозы.

Реализация алгоритма осуществля=-тся тем, что в течение первой половины цикла анализа подсчитываются площади пиков хроматограммы чистого газа. получаемой за счет подачи чистого газа р раз на детектор хроматогра.фа с помощью микродозатора (детектор хроматографа и система ввода чистого газа микродозатором на блок-схеМе устройства не изображены), находится средняя площадь А умножается на поправочный коэффициент Kq и на константу, равную отношению объемов доз Vq,/V, и запоминается до конца цикла анализа.

Б течение второй половины цикла ана- лиза подсчитываются площаци А; пиков (за исключением одного основного компонента) хроматограммы анализируемой смеси, подаваемой на детек тор хроматографа. Затем значен@е площади каждого пика умножается на поправочный коэффициент, хранящийся в памяти. После окончания цикла анализа, когда подсчитана площадь последнего пика хроматограммы,определяется процентное содержание каждого компонента и выдается результат на печать, а также находится их сумма и находится процентное содержание основного компонента, площадь которого не обсчитывалась.

Устройство работает следующим образом.

IIo сигналу "Начало цикла анализа блоком 18 управления подается команда на ввод микродоэатором в детектор хроматографа, последовательно р одинаковых доз чистого газа через интервал времени, определяемый исходя из времени удерживания данного газа.

Интервал времени задается блоком 18 управления. Сигнал с детектора хроматографа проходит через коммутатор 1, масштабный блок 2 (коэффициент масштабирования которого задается с выхода 25 блока 18 управления на весь цикл анализа) и усилитель 3 и поступает на преобразователь 4 тока в

45 цифровой код, где каждому значению ординаты хроматографической функции соответствует определенное количество импульсов, т,е. происходит преобразование аналогового сигнала в унитарный код. Код, соответствующий ну-. левому 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

l8 управления выбирается один определенный интегратор для чистого газа из блока 8 интеграторов. Выходны-. ми 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

12 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 11 сигналы начала и конца каждого пика подаются на блок

1G коррекции селектора, пиков. Счетчик 16 импульсов в течение первой половины цикла анализа заблокирован сигналом с выхода 17 блока 18 управления. В случае несовпадения показаний селекторов 6 и ll 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 чисто-. го газа, выдается 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 выдается в арифметический блок 13, делится на число р, умножается на поправочный коэффициент и отношение объемов доз,. записывается в память и одновременно выдается че9 89664 рез дешифратор 14 результата на блок

15 вывода на печать. По сигналу "Начало анализа пробы" анализируемый продукт подается дозатором в детек-. тор хроматографа (система ввода анализируемой смеси дозатором в детектор хроматографа не показана). Сигналы с детектора хроматографа через коммутатор 1, масштабный блок 2, усилитель 3, преобразователь 4 то- щ ка в цифровой код поступают на вход корректора 5 нулевой линии. Код нулевого значения запоминается в блоке

5 до конца анализа пробы и вычитается из. текущего значения ординаты 15 хроматографической функции. Скорректированный код текущего значения хроматографической функции поступает на дешифратор 7 номера интегратора. По сигналу "Начало анализа пробы" 11 с выхода 21 блока 18 управления блокируется элемент И 22, а с выхода 17 блока 18- открывается вход счетчика

16 импульсов, а датчик 12 времени начинает выдавать сигналы начала каж- д дого пика хроматограммы анализируемой смеси. Счетчик !б импульсов считает количество импульсов, поступаюпг х с датчика 12 времени, и при ноявлении номера основного компонента за-5О пирает дешифратор 7 номера интегратора на время прохождения этого.компонента. Выходной сигнал со счетчика 9 пиков является входным сигналом для дешифратора 7 номера интег35 ратора, который выбирает нужный ин-. тегратор из блока 8 интеграторов и выдает разрешение на его заполнение импульсами с выхода корректора

5 нулевой линии. Блок 10 коррекции селектора пиков корректирует число в счетчике 9 пиков или в селекторе

6 пиков по минимуму хроматографической функции при появлении пика

I .лишнего) или пропадании пика со-.

45 ответственно, что достигается путем сравнения показаний временного селектора 11 и селектора 6 пиков по минимуму хроматографической функции.

По сигналу "Конец цикла анализа" значения площадей пиков хроматограммы

50 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 результата выдается в блок 15 вывода на печать.

5- 10

Одновременно в арифметическом блоке .13 эначейия процентного содержания каждого компонента суммируются и пос ле вычисления последнего значения находится процентное содержание основного (пропущенного) компонента, которое выдается на печать последним. При последующих анализах повторяется весь 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 вЂ” время удерживания чистого газа в детекторе хроматографа)," на программном переключателе

46 вЂ, число p+k (где р - количество подаваемых микродоз чистого газа; подбираемая постоянная), а на переключателе 48 масштабов .- масштаб, определяемый исходя из объема микродозатора и чувствительности детектора хроматографа. Затеи 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 ИЛИ 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 выдает разрешающий потенциал на дешифратор 7 номера интегратора, а инверсный выход тригге-. ра 45 через выход 17 блока управления выдает запрещающий потенциал на счетчик 16 устройства. В блоке управ пения счетчик 29 через элемент И 40, открытый сигналом с выхода инвертора

37, считает импульсы до совпадения

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 выдается в систему ввода пробы чистого газа. Одновре менно с этим сигнал с дешифратора 30

11 89664 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 сра" внивается с числом, набранным на переключателе 46. Дешифратор 31 при достижении кодом счетчика 28 величины через инвертор 36 запирает эле- 10 мент И 39 - и элемент И 41, а нри достижении кодом счетчика 28 величины p+k сигналом с .второго выхода через инвертор 37 запирает элемент

И 40. Одновременно формируется сигнал "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 Тс срабатывания системы ввода пробы чистого газа число К на переключателе 46 выбирается таким образом, чтобы выполнялось соотношение

C.L>T + б +

-де 1 — число на переключателе 47; à — длительность импульса Й дете0 ктора 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 инвертор 38 обнуляет триггер 45 и выдает запрещение на дешифратор 7 и 40 разрешение на счетчик 16 устройства, С инвертора 38 также выдается аиг нал через элемент ИЛИ 43 на датчик

12 времени устройства, а также сигнал на систему ввода пробы анализируемой

45 смеси в детектор хроматографа. Пос" ледующий цикл анализа будет производиться после приведения устройства в исходное состояние (цепи сброса не представлены), 50

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 компо.нентов, а также при наличии нерегистрируемых компонентов ° Указанное

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

100 Ж, 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. Р 602968, о т л и ч а ю щ е е= с я тем, что, с целью повышения точности 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 выходу 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 ИЛИ, а выход — с вторым входом дешифратора результата, 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.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я 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

6645 14

13 89 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

И и с входом второго формирователя импульсов, а выходом — с первым входом второго деочфратора, подключенного вторым входе: 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 вхоФ дом к выходу генератора импульсов, а выходом — к счетному входу второго 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 переключателя, причем первый элемент И соединен вторым входом с выходом первого инвертора и с вторым входом третьего элемента И, а выходом — с входом четвер5 !

О !

26

И

Ю того формирователя импульсов, 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 . вому установочному входу первого триггера и к входу третьего инвертора,первый выход которого является выхо- дом управляющего сигнала для системы ввода пробы, а второй выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и с нулевым установочным вхоцом второго триггера, инверсный выход которого является первым выходом блока управления, à 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

l. Авторское свидетельство СССР

Р 602968, кл. 6 06 J 1/00, (i 0l и 31/08, 1976.

Составитель С. Казинов

Редактор П. Макаревич Техред M. Надь Корректор В. Братяга

Заказ 11708/39 Тираж 731. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4