DE2027079A1 - Verfahren und Vorrichtung zur chromatographischen Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils in einem Gemisch - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur chromatographischen Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils in einem GemischInfo
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Description
The Foxboro Company 2, J'jni B
Foxboro, Mass., V.St.A.
Verfahren und Vorrichtung zur chromatographischen Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils in einem Gemisch
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Chromatographie und betrifft insbesondere ein neuartiges Verfahren und eine .
neuartige Vorrichtung zur höchst genauen Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils eines in eine chromatographische
Säule eingespritzten Probengemisches.
Die Chromatographie ist ein physikalisches Auftrennverfahren, bei welchem ein Gemisch aus zwei oder mehreren, zu trenenden
Bestandteilen durch eine Säule geleitet wird, die ein Aufnahme-Medium großer Kapazität enthält. Das in der Säule enthaltene
Medium vermag die Bestandteile des Gemisches verschieden lange zurückzuhalten. Die einzelnen Bestandteile treten daher
zu verschiedenen Zeitpunkten aus der Säule aus» Ein am Ausgang der Säule angeordneter Detektor gibt ein elektrisches
Signal in Form einer Reihe von Signal-Aöschlägen bzw. Maxima,
Jeweils die Konzentration eines bestimmten Bestandteils angeben. Ein typischer Detektor ist eine bekannte Wärmeleitzelle.
Das in der Säule enthaltene Medium kann entweder in fester oder in flüssiger Form vorliegen, während das eingeführte Gemisch
flüssig oder gasförmig sein kann. Es sind somit vier grundsätzliche Korabinationsformen des Gemisches und des Säulen-Mediums
möglich, und zwar Gas-Feststoff, Gas-Flüssigkeit, Flüssigkeit-Feststoff und Flüssigkeit-Flüssigkeit.
Bei einem chromatographischen Verfahren wird ein ständig strömendes
Trägergas, wie Helium, einer Säule zugeführt, die mit einem inerten Material, wie Celite, mit einem Überzug aus
einer hohen Siedepunkt besitzenden organischen Flüssigkeit, wie Dinonylphthalat oder Silikonöl, gefüllt ist. Eine Probe
009850/1887 "2"
des zu untersuchenden Gemisches wird in das Trägergas eingeführt, so daß es mit diesem durch die Säule gefördert wird.
Die Bestandteile der Probe besitzen unterschiedliche Affinitätsgrade für die Säulenmaterialien, so daß sie verschieden
lange in der Säule bleiben. Demzufolge treten die einzelnen Bestandteile der Probe getrennt und zu verschiedenen Zeitpunkten
aus der Säule aus.
Jede Änderung der Zusammensetzung des aus der Säule austretenden Gases infolge eines verflüchtigten Bestandteils der
Probe bewirkt eine Verstimmung einer am Säulenauslaß vorgesehenen Detektorschaltung. Das Ausmaß der Verstimmung ist
der Konzentration des Bestandteils proportional. Der Detektor gibt ein entsprechendes Signal an ein Auswertungsgerät,
wie z.B. einen Blattschreiber ab, welcher dann eine Reihe von Signal-Maxima bzw. Ausschlägen zeichnet, die üblicherweise
zumindest ungefähr symmetrisch sind. Die Konzentration jeder Komponente kann durch Messung der jeweiligen Amplitude des
Ausschlags bestimmt werden, zur Gewährleistung von absolut zuverlässigen und genauen Ergebnissen sollte jedoch die
Fläche unter dem Maximum gemessen werden.
W Eine ernstliche Schwierigkeit bei der Anwendung des Integrationsverfahrens
bestand bisher in der genauen Bestimmung des Zeitpunkts, an welchem die Integration des Detektor-Ausgang-Signals
beginnen und enden sollte. Frühere Verfahren zur Durchführung dieser Integration stützten sich normalerweise ■
auf einen Zeitbasis-Generator und einen Signalwähler mit einstellbaren
Steuerungen zur Betätigung des Wählers zu festen Zeitpunkten. Ersichtlicherweise treten hierbei Meßfehler auf,
wenn die angewandte Integrierzeitspanne für den betreffenden, interessierenden Signal-Ausschlag zu kurz ist oder wenn die
Zeitspanne zu früh beginnt oder zu spät endet, so daß ein Teil eines vorangehenden oder nachfolgenden Maximums in die Integrationsergebnisse
einbezogen ist.
— 5 — 000850/1887
Obgleich die von jedem bestimmten Bestandteil zum Durchlaufen
der Säule benötigte Zeitspanne anhand von Eichdaten ungefähr
vorherbestimmbar ist, wird die genaue Durchlaufzeit durch Paktoren wie Temperatur, sich im Betrieb ändernde Säulenbelastung,
und Durchsatzmenge beeinflußt. Bekannte Apparate weisen im allgemeinen Steuergeräte auf, um die Temperatur
und die Durchsatzmenge auf vorbestimmten festen Werten
zu halten, so daß die Analyse stets unter denselben Bedingungen durchgeführt werden kann, für welche die verwendeten
Eichdaten bestimmt wurden. Diese Steuergeräte waren aber nicht nur kompliziert und aufwendig, sondern vermochten auch
nicht die Schwierigkeit von Änderungen der Säulenbelastung
innerhalb größerer Zeitspannen auszuschalten.
In einer noch näher zu beschreibenden bevorzugten Ausführungsform
d?r Erfindung ist eine chromatographische Vorrichtung
vorgesehen, die speziell zur Messung der Konzentration eines einzelnen Bestandteils einer eingespritzten Probe ausgelegt
ist.Eine solche Vorrichtung ist besonders zur Verwendung bei der Verfahrensregelung nützlich. Ein anderes Anwendungsgebiet
ist die Messung der Alkoholkonzentration im Atem einer Person, um der Polizei eine Peststellung des Trunkenheitszustands
der Person zu ermöglichen. In jedem dieser Pälle
sein. muß die Messung absolut genau ssxn und reproduzierbar/Darüber
hinaus muß die Vorrichtung vergleichsweise einfach aufgebaut sein und automatisch arbeiten; gleichzeitig muß sie sich aber
auch vergleichsweise billig herstellen lassen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, und mithin in erster Linie die Schaffung eines verbesserten
Verfahrens und einer verbesserten Vorrichtung für die chromatographische .Analyse. Insbesondere soll hierdurch
eine genaue Integration eines bei einem chromatographischen
Verfahren erzeugten Signal-Ausschlags gewährleistet werden.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind
spezielle Mittel zur genauen automatischen Bestimmung der Zeitspanne vorgesehen, während welcher der interessierende
Signal-Ausschlag integriert werden soll. Diese Bestimmung ist über einen weiten Bereich von Temperaturen, Durchsatzmengen
und Säulenbelastungen hinweg wirksam, die während eines bestimmten Analyselaufs auftreten können. Folglich
besteht kein Bedarf für hochentwickelte Steuergeräte zur Ausschaltung von langzeitigen Verschiebungen von Temperatur
und Durchsatzmenge.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird der Säule eine Bezugskomponente
in der Weise zugeführt, daß sie einen Bezugsausschlag vor dem durch die zu untersuchende Komponente erzeugten
Signal-Ausgchlag erzeugt. Dieser Bezugsausschlag besitzt unverwechselbare Charakteristik, so daß er automatisch
von den anderen Signal-Ausschlägen unterschieden werden kann. Sodann, wird auf der Grundlage einer Messung des Zeitunterschieds zwischen dem Auftreten dieses Bezugssignals und dem
ersten am Detektorausgang erscheinenden Signal eine Berechnung durchgeführt, durch welche der Zeitpunkt des Auftretens
des interessierenden Signal-Scheitelwerts vorherbestimmt werden kann. Genauer gesagt, kann hierdurch festgestellt werden,
ψ daß unter sich ändernden Bedingungen der Temperatur und Durchsatzmenge
ein konstantes Verhältnis zwischen den Zeitpunkten des Auftretens des Bezugsausschlags und des interessierenden
Signal-Ausschlags besteht. Ebenso bleibt auch das Verhältnis von Breite des Bezugsausschlags zur Breite des interessierenden
Signal-Ausschlags praktisch konstant, so daß es durch Messung der Breite des Bezugsausschlags möglich wird, automatisch
die Breite des interessierenden Signal-Ausschlags zu messen, d.h. die Länge der Zeitspanne für die Integration zu
bestimmen.
009850/1887
In bevorzugter Ausführungsform arbeitet die Vorrichtung nach einem als "Plateau-Elutionschromatographie" bezeichenbaren
Verfahren als Mittel zur Erzeugung eines Bezugsausschlags mit charakteristischer, leicht feststellbarer
Form. Bei diesem Verfahren wird das Trägergas absichtlich mit einer Komponente verunreinigt (geimpft), die sich im
stationären flüssigen Medium aufzulösen vermag oder die vom aktiven festen Medium adsorbiert werden kann. Vorausgesetzt,
daß die Verunreinigung in der Probe nicht oder, falls doch, in niedrigerer Konzentration als im Trägergas
vorhanden ist, zeigt es sich, daß ein Bezugs-Ausschlag nach einer Zeit abgegeben wird, die für die betreffende Verunreinigung
charakteristisch ist, und eine den anderen abgegebenen Signal-Ausschlägen entgegengesetzte Polarität besitzt;
beispielsweise ist der Bezugs-Ausschlag negativ, wenn die anderen Signale positiv sind, so daß eine Unterscheidung
ohne weiteres möglich ist.
Die für den Durchlauf der Bezugskomponente durch die Säule·
erforderliche Zeit sowie die Breite ihres Signal-Ausschlags sind gemessene Parameter, die zur Festlegung eines Bezugszeitplanes verwendet werden, der bei der Untersuchung der
zu analysierenden Komponenten Verwendung findet. Während der Dauer der Bezugszeit wird der Detektorausgang integriert,
um eine genaue Messung der Fläche des interessierenden Signal-Ausschlags
zu liefern. Die Ergebnisse dieser Integration stellen die Konzentration des zu untersuchenden Bestandteils
dar.
Wie erwähnt, weist die Zeitspanne zwischen einem anfänglichen
Signal-Ausschlag, beispielsweise infolge des Vorhandenseins von Luft in der Probe, und dem Bezugs-Ausschlag ein
konstantes Verhältnis zur Zeitspanne zwischen diesem anfänglichen Signal-Ausschlag und einem beliebigen ausgewählten,
interessierenden Signal-Ausschlag unter veränderlichen Be-
■ ■ - 6 009850/1881
dingungen von Temperatur, Durchsatz oder Menge des Träger-Mediums auf bzw. ist dieser Zeitspanne unmittelbar proportional.
In manchen Fällen tritt der anfängliche Signal-Ausschlag nahezu unmittelbar nach dem Einspritzen der Probe in
die Säule auf, und in der Praxis kann vorausgesetzt werden, daß die Zeitspanne zwischen dem Einspritzen und dem Auftreten
des Bezugsausschlags der Zeitspanne zwischen dem Einspritzen und dem Auftreten des interessierenden Signal-Ausschlags
unmittelbar proportional ist. Wenn der Bezugs-Ausschlag zu einem gemessenen Zeitpunkt t^ mit einer Signaldauer
von W^ auftritt, so entspricht der Zeitpunkt t2 des
Auftretens des interessierenden Signal-Ausschlags der Gleichung
und entspricht die Signaldauer W2 des interessierenden Signal-Scheites
der Gleichung
P Diese Verhältnisse haben sich auch bei beträchtlichen Temperatur-
und Durchsatzmengen-Schwankungen als zutreffend erwiesen.
Auf der Grundlage dieser Verhältnisse sind bei der offenbarten
Ausführungsform Einrichtungen zur automatischen Berechnung der Anfangs- und Endzeitpunkte der Zeitspanne VZ2 vorgesehen,
während der die Integration des interessierenden Signal-Scheitels stattfindet. Diese Integriervorrichtung weist
außerdem spezielle Einrichtungen zur Ausschaltung von Fehlern auf, die anderenfalls infolge einer Verschiebung der Grundlinie
während der Integration auftreten könnten.
- 7 -009850/1 SS?
Im folgenden ist die Erfindung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild der Steuervorrichtung
eines Gaschromatographen mit den Merkmalen der Erfindung
,
Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Darstellung von Spannungen an
verschiedenen Punkten des Schaltbilds gemäß Figo 1,
Fig. J ein Schaltbild eines zur Messung der Fläche des Signal-Ausschlags
benutzten Integrators,
Fig« 4-A bis 4-G schematische Darstellungen einer Schaltung
zur Erzeugung von Zeitsteuersignalen für den Betrieb des Integrators gemäß Fig. 3,
Fig. 5A und ^B ein Signaldiagramm der Zeit-Impulse zur Veranschaulichung
der Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 4-,
Fig. 6 ein Schaltbild eines bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 1 verwendeten Zeitgebers,
Fig. 7 ein Schaltbild eines bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 1 verwendeten Zeitgebers und
Fig. 8 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer Signalwellenform
gemäß Fig. 2.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild der Steuervorrichtung eines Elutions-Chromatographen. Diese Vorrichtung weist eine Säule
10 auf, die ein beliebiges bekanntes Material zur Trennung der Bestandteile eines gasförmigen Gemisches enthält. Der Säulen-
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Einlaß 12 ist an den Auslaß eines herkömmlichen Proben-Ventils
14 angeschlossen. Das Ventil 14 weist einen an einen
Behälter 20 für gasförmigen Stoff angeschlossenen Einlaß 16 zur Abnahme einer zu analysierenden Probe auf. Ein zweiter
Eingang 18 ist an einen Mischer 22 angeschlossen, der ein Trägergas, wie Helium, und Impfgas wie z.B. Acetaldehyd, in
einer Konzentration von etwa 0,5$ zuführt. Die Einlasse des
Mischers 22 sind an einen Vorrats-Behälter 24 für Trägergas und einen Vorrats-Behälter 26 für Impfgas angeschlossen. Wahlweise
kann auch das Impfgas bereits vorgemischt sein und nur ein einziger
Behälter für das Trägergas verwendet werden.
Das Ventil 14 ist mit einem Betätigungs-Hebel 28 versehen, der von Hand oder automatisch gesteuert werden kann. Bei Betätigung
des Hebels 28 wird eine vorbestimmte Menge der Probe in den Trägergasstrom eingeleitet, um zur Säule 10 überführt
au werden. Im Augenblick der Hebel-Betätigung wird durch eine
Startschaltung 31. ein Impuls tQ erzeugt. Das durch den Einlaß
12 der Säule 10 eingeführte Probengas entweicht schließlich an einem Säulen-Auslaß 13» wobei die Bestandteile durch die
Säule aufgetrennt worden sind. Der entweichende Stoff gelangt dann z.B. als' Wärmeleitzelle ausgebildeten Detektor 30 zur
!feststellung der einzelnen Bestandteile und zur Erzeugung von dafür repräsentativen elektrischen Signalen. Nach dem Durchlauf
durch den Detektor 30 "erden der Trägergasstrom und die abgetrennten Bestandteile an einem Auslaß 32 abgelassen.
Der Ausgang des Detektors 30 wird in einem Verstärker 34 verstärkt,
um ein für die Analyse brauchbares Signal g(t) zu liefern. Der Ausgang dieses Verstärkers wird an einen Integrator
36 angelegt, der durch einen Regler 38 zeitlich angesteuert wird. Der Ausgang des Integrators wird wiederum einem Auswerturgs-Gerät
40, wie z.B. einem Blattschreiber, einem Meßgerät oder einer anderen Anzeigevorrichtung eingespeist.
009850/1887 badoR,g,nal
Bei der chromatographischen Vorrichtung gemäß Fig. 1 wird das Trägergas mit einem vorbestimmten Stoff verunreinigt
bzw. "geimpft", der in der Probe nicht oder in wesentlich
geringerer Konzentration vorhanden ist, um den Detektor 30
ein Bezugssignal mit gegenüber den durch die anderen Komponenten der Probe erzeugten Signal-Ausschlägen entgegengesetzter
Polarität erzeugen zu lassen. Das Bezugssignal stellt effektiv ein "Fehlen" in der Probe dar und kann wegen seiner
entgegengesetzten Polaritäts-Charakteristik eindeutig festgestellt werden. Obgleich der Bezugs-Ausschlag bei der bevorzugten
Ausführungsform tatsächlich eine in der Probe fehlende
Komponente darstellt, kann er als durch eine im weiteren Sinn als Bezugskomponente der Probe bezeichenbare Komponente erzeugt betrachtet werden.
Das Signal 42 gemäß Fig. 2 stellt ein chromatographisches
Signal g(t) dar, das für den Äthanol enthaltenden Atem einer Person repräsentativ ist. Verschiedene der Signal-Ausschläge
weisen so große Amplituden auf, daß sie nur in ihrem unteren Teil dargestellt sind. Es ist jedoch zu beachten, daß diese
Signale in der Praxis im wesentlichen symmetrisch und kontinuierlich
verlaufen.
Ein erster Ausschlag 44 wird durch die in der Probe enthaltene Luft und ein zweiter Ausschlag 46 durch Wasserdampf 46
hervorgerufen. Der dritte Ausschlag 48 ist der Bezugs-Ausschlag von entgegengesetzter Polarität und stellt das Fehlen
des für die Verunreinigung des Trägergases benutzten vorbestimmten Stoffs dar. Ein vierter Ausschlag 50 gibt schließlich
das in der Probe enthaltene Äthanol an. Wie aus dem Signal 42 hervorgeht, sind die Ausschläge 44, 46 und 48 im Vergleich zum Äthanol-Ausschlag 50 groß; dies ist jedoch auf
eine kleine vorhandene Äthanolmenge zurückzuführen. Das Signal 42 weist weiterhin eine Grundlinie 52 auf, die sich, wie
dargestellt, im Betrieb der Vorrichtung nach unten oder oben verschieben kann.
~ 10 009850/1W7
Das Auswertungs-Signal 4-2 beginnt zu einem Zeitpunkt tQ entsprechend
dem Zeitpunkt der Einführung der Probe in den Trägergasstrom. Die Luft- und Wasser-Ausschläge 4-4- bzw. 4-6 v/erden zuerst
ermittelt und am Zeitpunkt ty, vom Bezugs-Ausschlag 4-8 gefolgt,
dessen Auftreten einwandfrei ermittelt werden muß, um eine Messung der Zeitspanne t^. zu ermöglichen, welche der in
der Probe fehlende Stoff für den Durchlauf durch die Säule benötigt, sowie ihre Dauer W^, gleich t^, - ty, zu bestimmen. Anhand
dieser Information wird anschließend ein Auswertungs-Impuls erzeugt, der zum Zeitpunkt tp beginnt und zum Zeitpunkt
k tpt endet.
Gemäß Fig. 1 wird der Startimpuls tQ einer ersten Zeitgeberschaltung
64- eingespeist, die zur Messung der für die Erzeugung
des Bezugsausschlag erforderlichen Zeitspanne vorgesehen ist. Dieser Zeitgeber besteht aus einem erzeugenden Sägezahn-Generator,
dessen Ausgang, w:-..e durch das Signal 74- (Fig. 2) dargestellt,
zeitabhängig linear ansteigt, während sich die Bezugskomponente in der Säule befindet. Zur Messung des Auftretens
des Bezugs-Ausschlags ist der Ausgang des Verstärkers 34· an
einen Bezugdurchgang-Detektor 56 angeschlossen, dem auch ein Bezugssignal von einem Bezugssignalgeber 58 eingespeist wird.
Die Bezugssignalspannung ist so gewählt, daß sie mit dem Schwell-"
wert 54- gemäß Fig. 2 zusammenfällt, wobei der Detektor 56 ein
vorbestimmtes Ausgangssignal erzeugt, sooft das Meßsignal unter diesem Schwellwert liegt. Wenn der Bezugs-Ausschlag durch den
Detektor 30 erzeugt wird, erzeugt mithin der Detektor 56 einen
Impuls einer Breite W^, d.h. den Impuls 60 am Signal 62.
Der üchweilwert 54· liegt ziemlich tief für den Bezugs-Ausschlag
4-8, d.h. nahe der Grundlinie 52, um den Einfluß von Amplitudenänderungen
des Bezugs-Ausschlags auf die gemessene Dauer W^ herabzusetzen. Die Bezugsspannung kann von Hand eingestellt
werden, bleibt jedoch im allgemeinen für eine bestimmte Verunreinigung fest eingestellt. Es kann jedoch wünschenswert sein,
eine Einrichtung zur automatischen Ausschaltung jeglicher Grund-
■ 0088SÖ/1887 . ~ 11 "
linsenverschiebung des Signals zu Beginn jedes Zyklus vorzusehen,
um auf diese Weise einen konstanten Schwellwertpegel
bezüglich der Grundlinie des vom Detektor 30 abgegebenen Signals
aufrechtzuerhalten. Diese Verschiebung kann durch eine entsprechende Vorspannung eingeführt werden, die automatisch
auf den richtigen Wert gebracht werden kann, um den Ausgang des Detektors 30 auf Null zu stellen.
Die Vorderflanke des Bezugs-Ausschlag-Impulses 60 wird an den
Zeitgeber 64· angelegt, um ihn derart anzusteuern, daß der abgegebene
Sägezahn-Impuls nunmehr abfällt. Die Neigung„der abfallenden
Flanke ist für die interessierende Komponente festgelegt. Wenn der Zeitgeber-Ausgang auf Null zurückkehrt,
fixiert er mithin in diesem Augenblick einen zweiten Zeitpunkt to, der durch einen vorbestimmten Proportionalitäts-Faktor
K^, proportional auf t* abgestimmt ist.
Der Ausgang dieses Zeitgebers 64- wird an einen Schwellwertdurchgang-Detektor 66 angelegt. Wenn die abfallende Flanke
70 Null Volt erreicht, erzeugt dieser Detektor einen kurzen Ausgangsimpuls 72. Durch Auswahl der Gefälle der ansteigenden
und der abfallenden Flanke kann der Ausgangsimpuls 72 so
eingestellt werden, daß er zum gewünschten Zeitpunkt tp auftritt
und den Beginn des interessierenden Signal-Ausschlags anzeigt, und zur Einleitung der Integrierfunktion für den
interessierenden Signal-Ausschlag verwendet werden kann.
Zur Bestimmung der Breite W2 der Integrier-Zeitspanne nach
dem Zeitpunkt t2 sind Einrichtungen zur Messung der Breite W^
des Bezugs-Ausschlags vorgesehen. Zu diesem Zweck ist ein zweiter Zeitgeber 86 vorgesehen, der, ebenso wie der erste
Zeitgeber 64, einen einen trapezförmigen Impuls erzeugenden Impulsgenerator zur Durchführung von Zeitmessungen verwendet.
Dieser zweite Zeitgeber wird durch den Impuls t1 aktiviert
und erzeugt ein "signal 90 dargestelltes, linear ansteigendes
009850/1887 " 12-
Signal. Der nachfolgende Impuls t^, am Ende des Bezugs-Ausschlags
unterbricht den Anstieg, wobei die auf diese Weise aufgebaute Signalamplitude für die nachfolgende Verwendung
zur Festlegung der Breite des Integrier-Zeitraums für den interessierenden Signal-Ausschlag gespeichert wird. Zu Beginn
der Auswertung, d.h. zum Zeitpunkt t2, wird mithin die
Charakteristik des Signals umgekehrt und ein abfallendes Signal 96 erzeugt. Wenn das Signal den Nullpunkt durchläuft,
wird dies durch den Detektor 66 festgestellt, der daraufhin einen das Ende der IntegrationsZeitspanne bestimmenden Impuls
t2i abgibt. Das Gefälle der abfallenden Flanke ist in einem
festen Verhältnis zum Gefälle der ansteigenden Flanke voreingestellt. Aus diesem Grund steht die Integrationszeitspanne
stets in unmittelbarer Beziehung zur Breite des Bezugs-Ausschlags .
Tig. 6 zeigt die Einzelheiten der Zeitgeber-Schaltung 64. Ein
Operationsverstärker 76 weist Plus- und Minus-Eingänge auf
und ist durch einen Gegenkopplungs-Kondensator 78 zur Integrierung des Eingangssignals überbrückt. Ein Potentiometer
80 ist mit seinen Endklemmen selektiv über Schalter 82, 84 an positive und negative Speisespannungen ankoppelbar, um
die ansteigenden Flanken 68 und die abfallenden Flanken 70 zu erzeugen. Die Schalter 82 und 84 können elektronische Bauteile
sein, beispielsweise Feldeffekt-Transistoßen mit isoliertem g-Pol. Wie dargestellt, vird der Schalter 84 bei tQ geschlossen
und bei. t^ geöffnet, während der Schalter 82 bei t^,
geschlossen und bei t2 geöffnet wird. Die am Ausgang 74 liegende
Spannung schwankt mithin nach oben und unten mit einem durch die Einstellung des Potentiometers 80 bestimmten Gefälle,
so daß die abfallende Flanke Null Volt an einem Zeitpunkt t2
erreicht, der mit t* im Verhältnis von t,- v in Beziehung
steht, wobei K^ entsprechend der Einstellung des Schleifkontakts
85 des Potentiometers gewählt ist. Der Schalter 79 ±«t
009850/1887
ist zu Beginn des to-Impulses geschlossen und am Ende dieses
Impulses geöffnet, um zu gewährleisten, daß die am Kondensator 78 liegende Spannung zum Zeitpunkt tQ gleich Null ist.
Fig. 7 zeigt eine detaillierte Schaltung, welche 'die Signalform der Schaltung 86 erzeugt. Hierbei ist ein Operations-Verstärker
98, der einen Plus- und einen Minus-Eingang aufweist, von denen ersterer geerdet ist, durch einen Gegenkopplungs-Kondensator
100 mit einer Kapazität C überbrückt. Ein Schalter 102 schließt den Kondensator 100 kurz, um die Ausgangsspannung
(Null) des Kondensators jeweils exakt festzulegen. Der Minus-Eingang ist an die Verzweigung zwischen einem Widerstand
104 mit einem Widerstandswert R^ und einem Regelwiderstand
106 mit einem Wert R2 angeschlossen. Die Widerstände
104· und 106 sind über Schalter 108 bzw. 110 an die negative
bzw. an die positive Spannungsquelle angeschlossen. Die Schalter 108 und 110 können elektronische Elemente sein und werden
unter der Steuerung von in Pig. 7 bezeichneten Zeitsteuerimpulsen betätigt.
Im Betrieb der Zeitgeberschaltung 86 wird zur Erzeugung eines Signals 90 gemäß Fig. 2 der Schalter 102 zum Zeitpunkt tQ geschlossen
und zum Zeitpunkt t^ geöffnet. Zum Zeitpunkt t,- wird
der Schalter 108 geschlossen, so daßder Ausgang des Leistungs-Verstärkers
ansteigen kann und der Kondensator 100 mit einem durch +!_ bestimmten Gefälle aufgeladen wird, wobei V die
Speisespannung bedeutet. Zum Zeitpunkt tj (um W^ später) wird
der Schalter 108 geöffnet und der Ausgang am Kondensator 100 auf dem Wert 94 gehalten, da kein Entladungsweg vorhanden ist.
Zum Zeitpunkt t2 wird der Schalter 110 geschlossen, wodurch
ein Spannungsabfall gemäß der Flanke 96 erzwungen wird, deren Gefälle durch -V
ϊζϋ
bestimmt wird. Wenn die Flanke 96 Null-Potential (OV) durchläuft, gibt der Detektor 88 den Impuls 89 ab, welcher für den
- 14 009850/1887
Zeitpunkt tp, am Ende des Impulses Wp repräsentativ ist
(Fig. 1). .
Me Impulse tp und tp, dienen zum Stellen bzw. Rückstellen
einer Flip-Flop-Schaltung 112, um1 an deren Ausgang 114 einen für die gewünschte Integrations-Dauer Wp repräsentativen
breiten Impuls 116 zu erzeugen (Fig. 2).
Die Breite Wp des Impulses 116 kann durch Abgleich des Regelwiderstands
106 gemäß Fig. 7 variiert werden. Hierdurch wird der Widerstandswert R2 variiert und entsprechend die Konstante
K0 im Verhältnis
_2 = K2
W1
geändert. Auf diese Weise können in der Vorrichtung die richtigen Konstanten gewählt werden, indem das Potentiometer 80
(Fig. 6) für Kx, und der Regelwiderstand 106 (Fig. 7) für K2
verstellt wird.
In einem typischen Anwendungsfall der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zur Feststellung und Integration des Äthanol-Ausschlags 50 betrug
K1 0,45 und K2 3,74.
Die Integration des Äthanol-Ausschlags 50 erfolgt auf die am
besten in Verbindung mit Fig. 8, welche den Signal-Ausschlag in vergrößertem Maßstab zeigt, zu erläuternde Weise. Im allgemeinen
geht der Vorgang wie folgt vor sich: Zum Zeitpunkt tp
wird die Funktion g(t) abgegriffen und die Spannung g(tp) der Grundlinie 52 gespeichert. Daraufhin erfolgt die Integration
auf ein Signal, das den Unterschied zwischen g(t) und g(tp) darstellt. Die auf diese Weise integrierte Fläche ist gleich
(-A1 +A2- A^)· Am Ende der Integration zum Zeitpunkt tp,
wird die Grundlinie ^2 erneut abgegriffen und der Unterschied
zwischen den Grundlinien-Spannungen zu den Zeitpunkten tp und
tp, gespeichert. Hierauf wird die Fläche in der durch die
- 15 009850/1887
Flächen A^ + A^ + A, eingeschlossene Fläche durch Integrieren
des gespeicherten Differenzsignals und Dividieren des Ergebnisses durch zwei bestimmt. Die Dreieckfläche wird effektiv
zur vorher integrierten Funktion addiert und ergibt die tatsächliche
Fläche des Ausschlags, nämlich A2 + A^.
Fig. 3 veranschaulicht Einzelheiten des Integrators 36. Die
Detektor-Ausgangssignale g(t) vom Verstärker 34- werden über
einen Schalter KA an den Minus-Eingang 132 eines Operations-Verstärkers
134- mit auf Hassepotential liegender Plusklemme
angelegt. Dieser Verstärker weist einen Hückkopplungs-Kondensator 146 auf, der in Verbindung mit einem Eingangs-Widerstand
146A die lineare Integration des Eingangssignals gewährleistet.
Während des anfänglichen Teils des Zyklus, d.h. vor der Integration, wird der Kondensator 146 durch einen
Widerstand 142 überbrückt, so daß der Verstärker I34 eine
normale Verstärkerfunktion durchführt.
Die Arbeitsweise des Integrators hängt von der Einstellung der verschiedenen Schalter ab. Die folgende Beschreibung
stützt sich auf eine bestimmte Bezeichnungsweise für die Steuersignale A, B, C, D, E, F und G, die jeweils den Zustand von Schaltern KA, KB, KG, KD, KE, KF bzw. KG steuern.
Eine "O" zeigt an, daß sich der Schalter in seiner in Fig.
eingezeichneten Wormalstellung befindet, während eine "1" die andere Stellung des Schalters angibt. Die Steuersignale für
die Schalter werden auf die in Fig. 4 dargestellte Weise erzeugt. Die Schalter selbst können herkömmliche elektronische
Gatter sein. Das zeitliche Verhältnis zwischen den Steuersignalen A bis G ist aus Fig. 2 ersichtlich, worin ein positiver
Wert eine "1" und ein Null-Wert eine "O" angibt.
Vor der Integration befinden sich die Schalter im Zustand
ABCDEFG
0 1O10OO.
0 1O10OO.
- 1.6 -
009850/1887
In diesem Zustand wird die Spannung an den Eingang 132 eines
Verstärkers 134 angelegt, der als geradliniger Verstärker (straight amplifier) arbeitet. Sein Ausgang wird durch einen
zweiten Verstärker 148 invertiert und über einen Rückkopplungskreis 138 mit einem dritten Verstärker 152 geleitet. Die resultierende
Spannung am Eingang des Verstärkers 134 wird durch
die Gegenkopplung auf Null gehalten, so daß die Spannung an einer Verzweigung I56 gleich -g (t) ist. Im Ausgangskreis des
Verstärkers I52 ist vorzugsweise ein Spannungsteiler vorgesehen,
der beispielsweise ein Verhältnis von 1000:1 liefert, so daß die Spannung am Verstärkerausgang -1000 χ g(t) ist. Diese
Spannung wird in einem über/νerstärker 152 geschalteten Speicher-Kondensator
160 gespeichert. Es ist zu beachten, daß durch die Rückkopplung vor der Integration der Integrator
effektiv auf Null gestellt wird, d.h. daß ein Signalwert gespeichert wird, der nicht nur die Grundlinien-Drift, sondern
auch eine einem etwaigen Verstärker-Drift entsprechende Komponente ^enthält.
Zum Zeitpunkt tp wird der Schalter KD geöffnet und beträgt das
am Ausgang des Verstärkers 152 liegende Signal -1000 χ g(tp).
Dieser Wert wird im Kondensator 160 gespeichert, da kein Stromkreis zur Entladung des Kondensators 160 zur Verfügung steht.
Mithin gilt: V. = -g (tO. .
Nunmehr wird der Schalter KC geschlossen und der Schalter KB geöffnet, so daß die Steuersignale wie folgt sind:
ABCBEFG
0 010 0 0 0
Der Rückkopplungsstrom über den Verstärker Ϊ34 über den Kondensator
entspricht
g(t) - g(t2)
R . - 17 -
009850/1887
In dieser Formel bedeutet R den Widerstandwert der Widerstände 146A und I58. Dieser Strom ruft über dem Kondensator
146 (mit Kapazität G) einen Spannungsabfall gleich
ι %
— C (S(t) - g(t9)) dt
RC
hervor.
Da der Eingang des Verstärkers 134· auf Erdpotential gehalten
wird (der Plus-Eingang ist geerdet), ist die Spannung am Ausgang 135 des Verstärkers 134· gleich der Spannung über dem
Kondensator 146. Die Signalform 186 gemäß Fig. 2 veranschaulicht
die Spannung am Ausgang 135 des Verstärkers 134-.
Zum Zeitpunkt t2,, d.h. dem Ende der Integrations-Zeitspanne
W2, ist der Schalter KC offen und unterbricht die weitere Integration und bleibt die Ladung des Kondensators 14-6 fest auf
diesem Wert, während gewisse Steuerfunktionen in Vorbereitung auf eine Grundlien-Berichtigung durchgeführt werden. Zu diesem
Zweck werden die Schalter KE und KF geschlossen, um einen weiteren Rückkopplungskreis 139 in Betrieb zu setzen, der einen
zweiten RückkopplungSr-Verstärker 164 mit einem Speicher-Kondensator
166 aufweist. Die Steuersignale befinden sich mithin in folgenden Zuständen:
ABCDEFG
OOOO11O.
OOOO11O.
Der Verstärker 134 benötigt wegen seines geerdeten Plus-Eingangs immer noch eine Null-Eingangsspannung. Durch dieses Erfordernis
wird die Verzweigung 178 auf eine.· Spannung Vß = - g(t2,) + g(t2)
angehoben. Nachdem diese Spannung erzeugt worden ist, wird der Schalter KE.geöffnet, so daß der Speicher-Kondensator 166 die
Spannung 1000 (g(t2) - g (t2,)), d.h. eine dem Unterschied zwischen
dem Grundlinienwert zu Beginn der Integration und dem
-18-00 9850/1887
Grundlinienwert am Ende der Integration entsprechende Spannung speichert. Diese Differenzspannung gibt mithin die Größe
der während der Integration aufgetretenen Grundlinien-Verschiebung
wieder.
Der nächste Schritt bei der Vorbereitung der Grundlinien-Kompensation
besteht in einem Nullabgleich des Rückkopplungs-Kreises 138· Zu diesem Zweck wird der Schalter KD geschlossen
und der Schalter KA geöffnet. Hierdurch wird die Verzweigung 156 wirksam auf Null zurückgestellt, da alle anderen Eingänge
des Verstärkers 1J4- nunmehr gleich Null sind. Auf diese Weise
wird jede Verstärker-Abweichspannung praktisch ausgeschaltet. Die Schaltersignale sind zu diesem Zeitpunkt die folgenden:
ABCDEFG
1OO1OOO.
Unmittelbar nach der Entladung des Speicher-Kondensators 160 wird der Schalter KD geöffnet, um den zweiten Rückkopplungs-Kreis
138 vom Integrier-Verstärker 134- zu trennen. Der Integrier-Kondensat
or 14-6 behält jedoch das gespeicherte Integral.
Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Grundlinien-Berichtigung, indem an den Eingang des Integrier-Verstärkers 1J54· eine vom
Speicher-Kondensator 166 erhaltene Spannung angelegt und eine weitere Integration während einer der Zeitspanne der ursprünglichen
Integration proportionalen Zeitspanne durchgeführt wird. Wie erwähnt, speichert der Kondensator 166/für den Unterschied
zwischen den Grundlinienwerten zu den Zeitpunkten tp und tp, . *
Repräsentative Spannung. Graphisch ausgedrückt besteht die erforderliche Korrektur bzw» Berichtigung, darin, den durch das
in Fig. 8 mit 188 bezeichnete rechtwinkelige Dreieck umrissenen Bereich bzw. Fläche von der ursprünglich für die Zeitspanne
W^ integrierten Fläche abzuziehen. Nach der Speicherung der
Differenzspannung g(t2) - s(t2·) im Kondensator 166 und der
vollständigen Entladung des Kondensators 160 werden somit die
Schalter KC und KG geschlossen, um das gespeicherte Signal des
Speicher-Kondensators 166 an den Eingang des Integrier-Verstärkers
134- anzulegen. Die Ladung des Kondensators 146 wird
hierbei in einem der Größe der während der Integration aufgetretenen
Grundlinien-Verschiebung proportionalen Ausmaß verstärkt
(oder verkleinert). Die Steuersignale sind zu diesem Zeitpunkt wie folgt:
ABCDEFG
10 10 0 0 1.
Die Zeitspanne dieser kompensierenden Integration wird durch
die Zeitspanne der ursprünglichen Integration bestimmt. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Kompensations-Zeitspanne nicht dieselbe zu sein braucht wie die der ursprünglichen Integration,
vorausgesetzt, daß eine entsprechende Änderung in der Größe der während der ausgewählten Zeitspanne an den Eingang des Integrier-Verstärkers
angelegten Spannung vorgenommen wird. Bei einer speziellen Ausführungsform wurde der Eingangsspannungswert
auf das 10-fache der tatsächlichen Größe der Grundlinien-Spannungsverschiebung
festgelegt. Dieser MuItiplikationsfaktor
wurde durch einen entsprechenden Spannungsteiler in der Ausgangsschaltung
des Verstärkers 164· aufgestellt, speziell durch Auswahl des Widerstands 176 mit einem um das 100-fache größeren
Wert als dem des Widerstands 180. Die Spannung an der Verzweigung 178 ist mithin bei geschlossenem Schalter KG das 0,01-fache der am Speicher-Kondensator 166 liegenden Spannung; da diese
Kondensatorspannung das 1000-fache der Grundlinien-Verschiebespannung beträgt, ist die Gesamt-Ausgangsspannung das 10-fache
der Grundlinien-Verschiebespannung.
Bei einem Spannungs-Multiplikationsfaktor von 10 muß die Zeitspanne
für die kompensierende Integration 1/20 der ursprünglichen Integrations-Zeitspanne betragen, um die vorher in Verbindung
mit Fig. 8 erwähnte erforderliche Berichtigungsgröße zu gewährleisten. Diese Zeitspanne der "Korrekturintegration" wird
bei der dargestellten Außführungsform durch denselben Zeitgeber
- 20 0 0 9 8 5 0/1887
64 gesteuert, wie er vorher zur Festlegung der Zeitspanne toi d.h. des Beginns der ursprünglichen Integrations-Zeit,
benutzt wurde.
Gemäß Fig. 6 wird mithin weiterhin zum Zeitpunkt t2 der
Schalter 84 wieder geschlossen, um den Ausgang des Zeitgebers 64 auf die durch die Flanke 74 des Signals 190 dargestellte
Weise ansteigen zu lassen. Der Schalter 84 wird am Ende der Integration (tpt) geöffnet, wobei der Zeitgeber
einen Signalwert 192 entsprechend der Integrations-Zeitspanne (W2) speichert.
Nach Beginn der Grundlinienberichtigung am Zeitpunkt t,- wird
ein Schalter 118 (Fig. 6) geschlossen, welcher den Minus-Eingang des Verstärkers 76 mit einer positiven Spannungsquelle
112 verbindet. Diese Spannungsquelle liefert eine die Spannung
der positiven Spannungsquelle 111 um einen Faktor von 20 übersteigende Spannung, wie dies durch die gewünschte Verkürzung
der Zeit für die Grundlinienberichtigung bestimmt wird.
Das Schließen des Schalters 118 bringt den Ausgang des Verstärkers
76 längs der Flanke 194 (Fig. 2) auf Massepotential.
ψ Beim Erreichen des Null Volt-Ausgangs gibt der Detektor 66
einen Impuls 196 an einem Zeitpunkt tß ab. Die Zeitspanne t,- tg
für die Grundlinienberichtigung steht proportional in Beziehung zur Integrations-Zeitspanne W2. Diese proportionale
Abhängigkeit von der Zeitspanne W2 ergibt sich aus der Tat-.
sache, daß die Dauer von W2 den Wert 192 und mithin die Zeit,
welche die nachfolgende abfallende Flanke 194 zum Erreichen
von O V benötigt, bestimmt.
Gemäß Fig. 3 ist der einzige Eingang des Verstärkers 134 während
der Zeitspanne t^ - t6 die Differenzspannung
'10 (g(t2,) - g(t2,)) am Ausgang des Verstärkers 164. Die Inte-
- 21 0 0 9 8 5 Q-/ 18 8 7
gration zur Grundlinien-Berichtigung geht mit dieser Spannung während der Zeitspanne t,- - t"6 vor sich, wie dies durch das
Signal 186 angedeutet ist. Nach dem Auftreten des tg -Impulses 196 wird der Schalter KG zur Unterbrechung der Integration
geöffnet und stellt somit der Verstärker-Ausgang 135
zum Zeitpunkt tg die Fläche des "Äthanol-Ausschlags" 50 dare
Dieser Ausgang kann z.B. auf einem Blattschreiber oder dgl. aufgezeichnet werden.
Die Pig. 4.A bis 4G sowie die Fig. 5A und 5B veranschaulichen
eine Schaltung zur Erzeugung der Steuersignale A bis G, die unter Benutzung von Zeitsteuer-Impulsen, wie der Impulse tg,
ty,, ty,,, tp, t;z, t,,, t,, t,- und tg, erzeugt werden. Mit Ausnahme
der Impulse t,, t^,, t^ und t,- ist die Erzeugung dieser
Zeitsteuer-Impulse vorher bereits beschrieben worden. Wie beispielsweise durch die Fig. 5A und 5B dargestellt, wird der
Zeitsteuer-Impuls t~i an eine Schaltung 202 angelegt, durch
welche Impulse t^, t, (, t^, und t,- in der durch das Zeitsteuer-Diagramm
von Fig. 5B dargestellten Reihenfolge erzeugt werden.
Diese Impulse können durch herkömmliche Verzögerungsschaltungen und bekannte monostabile Multivibratoren geliefert werden.
Die Impulse t,, t,,, t^ und t,- treten unmittelbar nach dem Integrations-Abschnitt
auf, wenn das Signal 74 gemäß Fig. 2 auf
dem Wert 192 gehalten wird. Da dies als kleine Zeitspanne erscheint,
sind die während dieser Zeitspanne wirksamen Steuer-Signale in vergrößertem Maßstab dargestellt, wie dies in Fig,2
bei 203 dargestellt ist.
Fig. 4-A zeigt eine Flip-Flop-Schaltung 204 mit einem Stell-Eingang
206 und einem Huckstell-Eingang 208. Der. Ausgang 210
liefert das gewünschte Steuersignal A für die Steuerung des Schalters KA gemäß Fig. 3. Das Rückstellsignal für die Schaltung
204 ist der Impuls tQ, und die Schaltung wird, wie durch
die Wellenform A in Fig. 2 gezeigt, durch den Zeitsteuerimpuls
t^ gestellt bzw. aktiviert.
- 22 -
0098 50/1 8 87 .
Fig. 4B zeigt eine Flip-Flop-Schaltung 212, die durch den
Impuls tQ gestellt bzw. aktiviert und durch einen Impuls
D1 zurückgestellt wird, der durch eine durch den Zeitsteuer-Impuls
to betätigte Verzögerungsschaltung 213 erzeugt wird.
Der Ausgang der Schaltung 212 ist das Steuersignal B mit der Signalform gemäß Fig. 2. Durch die Verzögerung der Rückstellung der Schaltung 212 werden unerwünschte Übergänge bei der
Betätigung der'verschiedenen Schalter des Integrators vermieden.
Gemäß Fig. 40 ist eine Flip-Flop-Schaltung 214 vorgesehen,
die durch einen Impuls von einer durch die Zeitsteuerimpulse D* und te angestoßenen ODER-Schaltung gestellt bzw. aktiviert"
wird. Die Rückstellung der Schaltung 214 erfolgt durch einen Impuls von einer an die Zeitsteuersignale t^i und tQ angekoppelten
ODER-Schaltung 218. Der Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 214 ist das Steuersignal C, dessen Signalform in
Fig. 2 dargestellt ist.
Fig. 4D veranschaulicht eine Flip-Flop-Schaltung 220, die durch eine, an die Zeitsteuerimpulse tQ und t. angekoppelte
ODER-Schaltung 222 gestellt bzw. aktiviert und durch eine an die Zeitsteuerimpulse t~ und tj- angekoppelte ODER-Schaltung
224 rückgestellt wird. Der Ausgang der Schaltung 220 ist das Steuersignal D mit in Fig. 2 dargestellter Signalform.
Fig. 4E zeigt eine Flip-Flop-Schaltung 228, die durch einen
Zeitsteuerimpuls t, gestellt bzw» aktiviert und durch den Impuls
t,, zurückgestellt wird«, Der Ausgang der Schaltung 228
ist das Steuersignal B gemäß Fig. 2. Auf ähnliche Weise liefern Flip-Flop-Schaltungen 2JO und 232 (Fige 4F bzw. 4G) an
ihren Ausgängen Steuersignale F und G, deren Signalformen in Fig. 2 dargestellt sind. Die Schaltung 230 wird durch den Impuls
t^ gestellt bzw. aktiviert und durch den Impuls t^, zurückgestellt.
Die Schaltung 232 wird duroh den Impuls t,- ge-
- 23 -
009850/1887
gestellt bzw. aktiviert und durch den Impuls tg zurückgestellt.
Das Auswertungsgerät 40 kann nach Beendigung der Grundlinien-Berichtigung
betätigt werden, um zum Zeitpunkt tg den endgültigen
integrierten Ausgang vom Verstärker 134- aufzuzeichnen.
Diese synchronisierte Aufzeichnung kann durch Ankopplung des tfi-Impulses an einen Blattschreiber durchgeführt werden, dessen Schreibstift durch den Impuls tg kurzzeitig aktiviert wird,
um den Ausgang 135 des Verstärkers 13^ aufzuzeichnen.
Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin ein chromatographisches
Verfahren und eine Vorrichtung, wobei ein zu untersuchender Signal-Ausschlag im Chromatogramm für die Integration
durch eine Zeitsteuerschaltung ausgewählt wird, die durch einen vorangehenden Bezugs-Ausschlag angesteuert wird. Die
ZeitSteuerfunktion setzt ein, wenn das Probengemisch in die
Säule eingespritzt wird, und die Auftrittszeit des Bezugs-Ausschlags wird als Basis zur Berechnung einer vorherbestimmten
Zeitspanne für das Auftreten des zu untersuchenden Signal-Ausschlags
herangezogen. Ein ähnliches Verfahren wird zur Berechnung einer vorherbestimmten Breite des interessierenden
Signal-Ausschlags benutzt, um die Integrations-Zeitspanne zu steuern.
Obgleich vorstehend nur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, soll diese lediglich die Erfindung erläutern und keinesfalls einschränken,
da dem Fachmann auf diesem Gebiet in Anpassung der Erfindung
an spezielle Anwendungsfälle selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne daß der Rahmen
der Erfindung verlassen wird. Obgleich beispielsweise die vorstehend dargestellte und beschriebene Vorrichtung eine Messung
eines einzigen Bestandteils eines Probengemisches liefert, kann das gleiche Verfahren ersichtlicherweise auch zur Bestim-
- 24 - " 009850/1887
mung mehrerer Komponenten benutzt werden. Dem Fachmann sind
auch noch andere Abwandlungen offensichtlich.
009850/18 87
Claims (12)
- Patentansprü ehe\J Verfahren zur chromatographischen Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils in einem Gemisch, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst eine Zeitspanne entsprechend derjenigen bestimmt wird, welche ein Bezugsfluidumgemisch für den Durchlauf durch die chromatographische Säule benötigt, sodann anhand der bestimmten Zeitspanne ein vorherbestimmter Zeitpunkt berechnet wird, an welchem ein bestimmter, zu untersuchender Bestandteil aus der Säule austritt, und schließlich das von der Säule am vorherbestimmten Zeitpunkt abgegebene Medium gemessen wird, um die Konzentration des gewünschten Bestandteils zu bestimmen.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugsfluidumgemisch dadurch zubereitet wird, daß einem Trägerfluidum ein Bezugsfluidum zugesetzt wird, um einen feststellbaren Fehl-Ausschlag am Auswertungsgerät zu erzeugen, welcher für das relative Fehlen des Bezugsfluidums im Probengemisch im Vergleich zu der im Träger enthaltenen Menge an Bezugsfluidum repräsentativ ist»
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit für den Austritt des gewünschten Bestandteils nach einer mathematischen Formel berechnet wird, die als einen Faktor die Zeit für den Durchlauf des Bezugsbestandteils durch die Säule erfaßt.
- 4-. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung durch Multiplikation der gemessenen Zeit mit einer vorbestimmten Konstante durchgeführt wird.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorherbestimmte Zeitspanne für die Breite des Aus-- 26-.00985 0/1887schlags des gewünschten Bestandteils berechnet und der gemessene Wert des Ausgangs der Säule während der vorherbestimmten Zeitspanne integriert wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des durch den Bezugsbestandteil erzeugten Ausschlags gemessen wird, um eine Basis zur Berechnung der Breite des Ausschlags des gewünschten Bestandteils zu liefern.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Ausschlags des gewünschten Bestandteils durch Multiplizieren der Breite des Bezugsbestandteil-Ausschlags mit einer vorbestimmten Konstante berechnet wird.
- 8. Chromatographische Vorrichtung, insbesondere zur Durchfüh-. rung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Säule, durch welche ein Probengemisch geschickt werden kann und die ein Material zur Auftrennung der Einzelbestandteile des Gemisches enthält, so daß diese Bestandteile in vorbestimmter Reihenfolge aus der Säule austreten und durch einen Detektor ermittelt werden können, der einen Ausgang in Form eines von der Konzentration des Bestandteils im Probengemisch abhängenden impulsartigen Signals erzeugt, wobei eine Einrichtung zur Identifizierung der Zeitspanne vorgesehen ist, während welcher ein ausgewählter, zu untersuchender Bestandteil aus der Säule austritt, so daß eine genaue Messung dieses Bestandteils möglich ist, gekennzeichnet durch eine in Abhängigkeit vom Durchströmen des Probengemisches durch die Säule betätigbare Einrichtung, um im Ausgangdsl*einen Bezugs-Ausschlag zu erzeugen, der vor zu untersuchenden Signalspitze auftritt und eine unterscheidungskräftige Charakteristik besitzt, eine Einrichtung zur Feststellung dieser unterscheidungskräftigen Charakteristik, eine Einrichtung zur Messung der Zeitspanne zwischen einem vorbestimmten anfänglichen Signal und der Feststellung des Bezugs-009850/188 7Ausschlags und eine auf die gemessene Zeitspanne ansprechende Einrichtung zur Berechnung eines entsprechenden Zeitpunkts, an welchem der zu untersuchende Signalausschlag erzeugt wird.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Sägezahn-Generator aufweist, der ein sich linear änderndes Signal zu erzeugen vermag, bis der Bezugs-Ausschlag festgestellt worden ist, wobei der Signalwert zu diesem Zeitpunkt die gemessene Zeitspanne darstellt.
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Durchlauf des Probengemisches ansprechende Einrichtung eine Einrichtung zur Umkehrung des Impuls-Generators aufweist, so daß er in seinen ursprünglichen Zustand zurückläuft und eine zweite, proportional in Beziehung zur gemessenen Zeitspanne stehende Zeitspanne erzeugt, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die auf das Erreichen des ursprünglichen Zustands des Impuls-Generators anspricht und den Detektor am Säulen-Ausgang aktiviert.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Messung der Breite des Bezugsausschlags und zum Integrieren des zu untersuchenden Signal-Ausschlags während einer proportional bemessenen Zeitspanne vorgesehen ist.
- 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßeinrichtung einen Sägezahn-Generator zur Erzeugung eines sich linear ändernden Signals während des Auftretens des Bezugs-Ausschlags aufweist, wobei die Signal-Amplitude am Ende dieser Zeitspanne der Breite der Bezugsspitze entsprichtβ009850/1887«frLeerseite
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