SU1118960A1 - Устройство дл автоматической коррекции нулевой линии хроматографа - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ НУЛЕВОЙ ЛИНИИ ХРОМАТОГРАФА , содержащее последовательно соединенные стабилизированный источник напр жени , детектор ионизации, электрометрический усилитель и блок индикации, а. также компаратор, первый вход которого соединен с выходом электрометрического усилител , втоI рой вход - с шиной нулевого потенциала , а первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым управл ющими входами реверсивного счетчика, тактовый .вход которого через ключ соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выходы старших разр дов реверсивного счетчика соединены с входами первого цифроаналогового преобразовател , а второй вход ключа соединен с шиной обнулени , отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  точности и распгирени  динамического диапазона измерени  устройства, в него введены второй цифроаналоговьш преобразователь , первый и второй масштабные элементы, а также суммирующий усилитель, выход которого соединен с вторым входом электрометрического усилител , первый вход - с (Л шиной напр жени  смещени , а второй вход через первый и второй масштабные элементы - соответственно с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, причем выходы младших разр дов реверсивного счетчика соединены с входами второго цифроаналогового преобразо00 со вател . О5

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  осуществлени  гаэового анали за и может быть использовано дл  коррекции нулевой линии детектрра газового хроматографа. Известно устройство дл  1автоматической коррекции нулевой линии хроматографа, содержащее первый усилитель и св занный с ним через цепь обратной св зи, содержащей конденсатор и резистор, второй усилитель, вт рой конденсатор, ключ, ограничительный и измерительный резисторы, приче второй конденсатор одной обкладкой подключен к земле, а другой - к не-, инвертирующему входу первого усилите л  и через ключ и ограничивающий резистор - к выходу второго усилите .л , а измерительньй резистор включен между инвертирующим входом и вы ходом первого усилител  fl . Недостаток данного устройства - не обходимость применени  ключа и конденсатора с малыми утечками ц дополнительной изол ции неинвертирукщего . входа первого усилител , что снижает технологичность устройства и увеличивает его стоимость. Кроме того, разр д запоминающего конденсатора через входное сопротивление усилител  и сопротивление утечки ключа снижает точность измерени  тока детекто ра хроматографа,, особенно при длительном анализе. Наиболее близкой к предпагаемону устройству  вл етс  система обнаруже ни  хроматографических пиков, содержаща  последовательно соединенные стабилизированный источник напр жени питани , детектор ионизации, злектро метрический усилитель и блок индикации , а также компаратор, первый вход которого соединен с выходом электрометрического усилител , второй вход- с шиной Hyjtesoro потенциала, а первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым управл ющими входами реверсивного счетчика , тактовый вход которого через ключ соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выходы старнгах разр дов-реверсивного счетчика соединены с входами первого цифроаналогового преобразовател , а управл ющий вход ключа соединен с шиной Обнуление 2. . . : Известна  система обеспечивает высокую стабильность запоминаемого уровн  нулевого сигнала детектора хроматографа. Однако точность и динамический компенсирующего/напр жени  на неинвертирующем входе электрометрического усилител  ограничиваютс  дифференциальной погрешностью нелинейности цифроаналогового преобразовател , причем относительное значение не должно превышать величину 00 опорное напр жение; N - количество разр дов цифро ,аналогового преобразовател . Изготовить цифроаналоговый преобразователь с разр дностью вьпие одиннадцати сложно вследствие необходимости точной подготовки весовых резисторов . Кроме того, при отсутствии сигнала детектора (фонового тока) или малой его величины (на грубом пределе электрометрического усилител ) напр жение смещени  электрометрического усилител  на его выходе может быть больше по величине и противоположно по знаку напр жению, эквивалентному входному сигналу. В результате выходное напр жение цифроаналогового преобразовател  ,не ском- , пенсирует напр жение смещени , так как у них будет одинакова  пол рность , и точность измерени  тока детектора от воздействи  полезного сигнала снизитс . Цель изобретени  - повьпоение точности и расширение данамического диапазона измерени  тока детектора ионизации газового хроматографа без применени  прецизионных цифроаналоговых преобразователей. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены второй цифроаналоговый преобразователь, первый и второй масштабные элементы, а также суммирующий усилитель, выход которого соединен с вторым входом электрометрического усилител , пер- . вый вход - с вшной напр жени  смещени , а второй вход через первый и второй масштабные элементы - соответственно с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразоватеей , причем выходы младших разр дов реверсивного счетчика соединены с

311

входами второго цифроаналогового

преобразовател .

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит детектор 1 ионизации, стабилизированньй источник 2 напр жени  питани , электрометрический усилитель 3, блок 4 индикации, компаратор 5, реверсивный счетчик 6, перньй 7 и второй 8 цифроаналоговые преобразователи, первый 9 и второй 10 масфтабные элементы, суммирующий усилитель 11, ключ 12 и генератор 13 тактовых импульсов. Кроме.того, знаками + и - обозначены неинвертирующие и инвортирующие входы усилителей

Выходы реверсивного счетчика 6 начина  с младшего разр да подключаютс  последовательно к входам сначала второго цифроаналогового преобразовател  8, а затем первого 7,

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В исходном состо нии (перед коррекцией ) на выходе усилител  3 имеетс  напр жение, обусловленное протеканием фонового тока детектора 1 хроматографа . По шине Обнуление приходит сигнал, разрешающий прохождение тактовых импульсов генератора 13 через ключ 12. Компаратор 5 определ ет отклонение от нулевого уровн  и знак отклонени  напр жени  на выходе усилител  3, задава  тем самым направление счета реверсивного считчика 6. Последний накапливает число, пропорциональное напр жению на выходе усилител  3, и переходит в режим слежени  за изменением фонового тока. Цифроаналоговые преобразователи 7 и 8 преобразуют накопленное счетчиком 6 число в аналоговые сигналы, которые суммируютс  усилителем 11 и подаютс  на второй вход электрометрического усилител  3 дл  компенсации фонового тока детектора 1 и поддержани  нул  на выходе усилител  3. Скорость отслеживани  нул  усилител  3 определ етс  частотой тактовых импульсов генератора 13. После оконча ни  цикла коррекции по шине Обнуление приходит сигнал, запираю .щий ключ 12, Счетчик 6 сохран ет число , накопленное на нем, соответственно сохран етс  и компенсирук дее нарр жение на неинвертирующем входе электрометрического усилител  3 в

89604

течение всего времени анализа хроматографических пиков.

Дп  повышени  Точности измерени , а именно дл  компенсации напр жени  смещени  усилителей 3 и 11, . первый вход усилител  11 соединен с шиной Напр жение смещени , величина DCM которого выбираетс  из следующих соображений. При отсутствии сигнала детектора ионизации напр жение на выходе усилител  3 (Ug,,, ) должно быть равно нулю

и и +U k +U -b(J 0 . (2) , цеп СМЦ1 у слАд см

5 I

и.

где -цо(П напр жение на выходе усилител  3 под воздействием выходных напр жений цифроаналоговых преобQразователей 7 и 8;.

и и - напр жение на выходе

С W САЛ

у тч усилител  3 под воздействием напр жений смещени  нул  усилителей 53 И 11V

( - коэффициент усилени  усилителей 3 и 11.

Поскольку и цо,п однопол рно, а , и , могут иметь любую пол рность , в том числе одниковую с С/ц ,| то при изменении величины Uo,o(n должно выполн тьс  равенство .:j

(смз/ сАл,,/ знак должен быть противоположен U , а следовательно , одинаков с Ujjj, - опорным

напр жением цифроаналоговых преоб .,разователей. Таким образом, выходное напр жение цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 скомпенсирует как фоновый ток детектора 1, так и на пр жени  смещени  усилителей 3 и 11.

Суммирование сигналов цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 осуществл етс  по второму входу усилител  11. Причем дл  повышени  точ ности компенсации и расширени  динамического диапазона коэффициент передачи сигналов от первого и второго цифроаналоговых преобразователей 7 и 8, завис щий соответственно от

номинальных величин соп ротивлений масштабных элементов 9 и 10, выбираетс  исход  из следующих соображений .

Точность компенсации предлагаемо5 го устройства обеспечиваетс  за

счет ограничени  максимального приращени  выходного напр жени  суммирующего , усилите л  на величину не более I 1 заданной. При этом в отличие от прототипа на выходе суммирующего усилител  в период коррекции нулевой линии формируетс  /немонотонно возрас тающее напр жение. Однако-дискретность его приближени  к уровню сравнени  не пиевышает расчетную величину . Напр жение Ug(,,jf на выходе суммирующего усилител  11 определ етс  выражением выходное напр жение первого цифроаналогового преобразовател  7; и - выходное напр жение второго цифроаналогового преобразовател  8 R - сопротивление масштабного элемента R - сопротивление масштабного элемента RJ - сопротивление масштабног элемента в цепи обратной св зи суммирующего усил тел  11. Номинальное значение напр жени  вых-, выходе суммирующего усилител  11 под воздействием единиш 1 младшего разр да, первого ЦАП 7 определ етс  выражением де .М - число разр дов первого цифроаналогового преобразовател . Номинальное значение напр жени  на выходе суммирующего усилител  11 под воздействием единицы младшего разр да второго ЦАП 8 определ етс  выражением - количество разр дов второ го цифроаналогового преоб разовател  8. Напр жение на выходе суммирующего усилител  11 под воздействием максимального напр жени  ЦАП 8 определ ет с  выражением: А и ( I О 06 Дл  обеспечени  требуемой точности необходимо обеспечить условие К- . II е)-и и - дифференциальна  погрешность нелинейности первого цифроаналогового преобразовател  . Значение Е определ етс  как максимальна  разность между теоретическим (номинальным)значением минимального уровн  Скванта) изменени  напр жени  ( U, ) и максимальным значением действительного кванта напр жени  ((з,x ) первого ЦАП 7, т.е. ЕЧи-и 1 1(По( Из выражени  (7) с учетом выражеНИИ (1), (4), (5) и (6) можно вьгоести требование к величине сопротивлени  масштабного элемента К. При выполнении услови  (9) абсолютна  погрешность компенсации В определ ет выражением и R. , (10) с учётом выражени  Как следует из выражени  (11), точность компенсации, которую можно осуществить с помощью предлагаемого устройства, а следовательно, и точность измерени  тока детектора можно повысить до предела, определ емого только разрешающей способностью компаратора и уровнем шумов детектора , составл ющих величину пор дка , при этом динамический диапазон компенсации, а следовательно и детектировани ,составит величину пор дка 1 10 . Таким образом, в предлагаемом устройстве повыпаетс  точность без увеличени  количества разр дов и расшиетс  динамический диапазон измерени  тока детектора газового хроматографа, особенно на самом чувствительном пределе электрометрического усилител , где фоновый ток достигает значительной

71

величины, достигаетс  возможность скомпенсировать напр жени  смещени  электрометрического и суммирующего усилителей и обеспечиваетс  высока  ,стабильность уровн  нуле- вого сигнала по сравнению с базо1189608

вым объектом (усилитель хроматографа и цвет-1000). Кроме того, предлагаемое устройство может использоватьс  и как система обнаружени  пиков (прото5 тип) с большим динамическим диапазоном детектировани .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ НУЛЕВОЙ ЛИНИИ ХРОМАТОГРАФА, содержащее последовательно соединенные стабилизированный источник напряжения, детектор ионизации, электрометрический усилитель и блок индикации, а также компаратор, первый вход которого соединен с выходом электрометрического усилителя, второй вход - с шиной нулевого потенциала, а первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами реверсив- ного счетчика, тактовый .вход которого через ключ соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выходы старших разрядов реверсивного счетчика соединены с входами первого цифроаналогового преобразователя, а второй вход ключа соединен с шиной обнуления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона измерения устройства, в него введены второй цифроаналоговый преобразователь, первый и второй масштабные элементы, а также суммирующий усилитель, выход которого соединен с вторым входом электрометрического усилителя, первый вход - с шиной напряжения смещения, а второй вход через первый и второй масштабные элементы - соответственно с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, причем выходы младших разрядов реверсивного счетчика соединены с входами второго цифроаналогового преобразователя.

   SU ж, 111896