CS243064B1 - A method for evaluating the output signals of chemical analyzers and apparatus for performing the method - Google Patents
A method for evaluating the output signals of chemical analyzers and apparatus for performing the method Download PDFInfo
- Publication number
- CS243064B1 CS243064B1 CS835285A CS528583A CS243064B1 CS 243064 B1 CS243064 B1 CS 243064B1 CS 835285 A CS835285 A CS 835285A CS 528583 A CS528583 A CS 528583A CS 243064 B1 CS243064 B1 CS 243064B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- analyzer
- signal
- evaluating
- chemical analyzers
- analog
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
Stanovuje se rozdíl mezi časovým integrálem proudového signálu zkoumaného vzorku plynu a časovým integrálem proudového signálu čistého nosného plynu, kterýžto rozdíl odpovídá hodnotě koncentrace. Výstupní signál analyzátoru (1) se na analogově digitálním převodníku (2) převádí na pulsní signál, který se po dobu stanovenou mikroprocesorem (6] načítá a ukládá do paměti. Od celkového signálu se odečítá hodnota signálu nosného plynu.The difference between the time integral of the current signal of the gas sample under investigation and the time integral of the current signal of the pure carrier gas is determined, which difference corresponds to the concentration value. The output signal of the analyzer (1) is converted into a pulse signal by an analog-to-digital converter (2), which is read and stored in memory for a period determined by the microprocessor (6). The value of the carrier gas signal is subtracted from the total signal.
Description
(54) Způsob vyhodnocování výstupních signálů chemických analyzátorů a zařízení k provádění tohoto způsobu(54) A method for evaluating the output signals of chemical analyzers and devices for performing the method
Stanovuje se rozdíl mezi časovým integrálem proudového signálu zkoumaného vzorku plynu a časovým integrálem proudového signálu čistého nosného plynu, kterýžto rozdíl odpovídá hodnotě koncentrace. Výstupní signál analyzátoru (1) se na analogově digitálním převodníku (2) převádí na pulsní signál, který se po dobu stanovenou mikroprocesorem (6] načítá a ukládá do paměti. Od celkového signálu se odečítá hodnota signálu nosného plynu.The difference between the time integral of the current sample gas sample and the time integral of the pure carrier gas current signal is determined, which difference corresponds to the concentration value. The analyzer output signal (1) is converted to a pulse signal on the analogue to digital converter (2), which is read and stored for a period of time determined by the microprocessor (6).
Vynález se týká způsobu vyhodnocování výstupních signálů chemických analyzátorů a zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a method for evaluating the output signals of chemical analyzers and to a device for carrying out the method.
Chemické analyzátory zaujímají v současné době velmi důležité místo v analytické technice. Jsou buď separační, které rozdělují směsi na jednotlivé složky a nebo jednoúčelové, obvykle selektivní tzn., že jimi lze určovat danou látku, nebo skupinu látek ve složité směsi bez separačního procesu. Takové analyzátory se používají při chemické výrobě, ale i při kontrole životního' prostředí např. při emisních i imisních měřeních ovzduší. Jsou uzpůsobeny tak, aby jimi trvale protékal vzorek a informace o koncentraci sledované složky podávají ve formě elektrického signálu, který se analogově mění podle změny koncentrace dané látky.Chemical analyzers currently occupy a very important place in analytical technology. They are either separators which separate mixtures into individual components or single-purpose ones, usually selective, ie they can be used to determine a given substance or a group of substances in a complex mixture without a separation process. Such analyzers are used in chemical production, but also in environmental control, for example in emission and immission air measurements. They are designed so that the sample continuously flows through them and the concentration information of the monitored component is given in the form of an electrical signal, which changes analogously according to the change of concentration of the substance.
U většiny chemických analogových analyzátorů se výsledky analýzy obvykle odečítají buď z ukazovacího, nebo registračního přístroje, přičemž výchylka je úměrná koncentraci a bud se přepočítává podle nastavení citlivosti a nebo je stupnice ocejchována pro daný koncentrační obor; předpokladem je, že elektrická nula je totožná s analytickou nulou a kontroluje se tak, že se analyzátorem nechá protékat čistý nulovací plyn a výchylka odpovídající základnímu — nulovému proudu se nastaví na elektrickou nulu, vykompenzuje se.For most chemical analogue analyzers, the results of the analysis are usually read from either a indicating or recording instrument, the deviation being proportional to the concentration and either recalculated according to the sensitivity setting or the scale calibrated for the concentration range concerned; the assumption is that the electrical zero is identical to the analytical zero and is checked by allowing pure zero gas to flow through the analyzer and the deflection corresponding to the baseline - zero current is set to electrical zero, compensated.
Stabilita nulového signálu tedy určuje správnost a přesnost přístroje a je závislá, zvláště u citlivých přístrojů, na celé řadě parametrů, na teplotě, tlaku, průtoku nulovacibo plynu i ostatních pomocných plynů, na jejich čistotě, vlhkosti a řadě dalších faktorů. Proto se musí v časových intervalech, jejichž délka je dána způsobem měření, koncentračním oborem, a celkovou stabilitou přístroje, provádět kontrola a seřízení (vykompenzování] hodnoty nulového proudu. Složitější přístroje pracují automaticky tak, že se v pravidelných časových intervalech analyzuje čistý nosný ply.n a vzorek, který je předmětem zájmu. U některých dvousložkových přístrojů, jako je například chemiluminiscenční analyzátor (CHLA) na stanovení kysličníků dusíku se stanovuje, vedle kontroly nuly, jednak obsah kysličníku dusnatého· (NO) a jednak suma kysličníku dusnatého a dusičitého (NO + NO2). Křivka registračního záznamu u automaticky pracujících analyzátorů má průběh stupňovité vlnovky, přičemž výška prvého stupně odpovídá obsahu kysličníku dusnatého a druhého stupně sumě obou kysličníků (NO + NO2) viz obr. 1.The stability of the zero signal therefore determines the accuracy and accuracy of the instrument and is dependent, in particular on sensitive instruments, on a variety of parameters, temperature, pressure, flow of zero gas and other auxiliary gases, their purity, humidity and many other factors. Therefore, the zero current must be checked and adjusted (compensated) at intervals of time determined by the method of measurement, concentration range, and overall instrument stability, and more complex instruments operate automatically by analyzing pure carrier gas at regular intervals. In some two-component instruments, such as the chemiluminescence analyzer (CHLA) for the determination of nitrogen oxides, in addition to the zero check, the nitric oxide content (NO) and the sum of nitric oxide and nitrogen dioxide (NO +) are determined. The registration record curve of automatically operating analyzers shall have a stepped waveform, the height of the first stage corresponding to the nitric oxide content and the second stage the sum of the two oxides (NO + NO2), see Figure 1.
Analyzátory zapojené podle A. O. č. 188 704 a A. O. č. 183 997, tj. podle způsobu kontinuálního měření nízkých koncentrací těkavých látek v plynech a kapalných kovech a zařízení ke kontinuálnímu měření nízkých koncentrací těkavých látek v plynech a kapalných kovech, pracují tak, že do proudu čistého nosného plynu jsou „vstřikovány“ konstantní objemové dávky vzorku, který se analyzuje; výsledný registrační záznam má tvar pravidelných obdélníkových vln, jak je ukázáno na obr. 2.Analyzers connected according to AO No 188 704 and AO No 183 997, ie according to the method for the continuous measurement of low concentrations of volatile substances in gases and liquid metals and equipment for the continuous measurement of low concentrations of volatile substances in gases and liquid metals, a stream of pure carrier gas is 'injected' at a constant volume dose of the sample to be analyzed; the resulting registration record is in the form of regular rectangular waves, as shown in Fig. 2.
Limitující veličinou citlivosti analyzátoru je hodnota šumu, protože citlivost je definována jako poměr signálu k hodnotě šumu. U řady přístrojů je snaha potlačit šum tím, že se uměle zvyšuje hodnota časové konstanty, například RC obvodem. Tím se sice do jisté míry potlačí i hodnota šumu, ale podstatně se zhorší i dynamické vlastnosti přístroje.The limiting quantity of the analyzer's sensitivity is the noise value because sensitivity is defined as the signal-to-noise ratio. Many devices attempt to suppress noise by artificially increasing the time constant value, for example by an RC circuit. This also reduces the noise level to some extent, but the dynamic characteristics of the device are also significantly impaired.
Z toho je zřejmé, že naměřené výsledky závisí jak na stabilitě nulového signálu, tak i na hodnotě šumu. Stabilita nulového signálu, zvláště dlouhodobá určuje přesnost analyzátoru a hodnota šumu je limitující veličinou citlivosti přístroje.From this it is obvious that the measured results depend both on the stability of the zero signal and on the noise value. The stability of the zero signal, especially the long-term, determines the accuracy of the analyzer and the noise value is a limiting measure of the instrument's sensitivity.
Nevýhodou analogových analyzátorů je, zvláště pokud analyzujeme vzorky s malým a velmi malým obsahem měřené složky, vliv kolísání nulového' signálu, na kterém je superponován signál odpovídající koncentraci sledované složky. Při měření pak těžko můžeme odlišit změnu koncentrace od změny nulového signálu; to značně ovlivňuje přesnost měření. Druhou nevýhodou je vliv šumu, který se projevuje při mezním měření, kdy obsluha je schopna rozlišit koncentrační změnu, pokud hodnota analogového signálu převýší několikanásobně hodnoty šumu. To značně omezuje citlivost analyzátoru.The disadvantage of analog analyzers is, especially when analyzing samples with low and very low content of the measured component, the effect of the zero signal variation, on which the signal corresponding to the concentration of the monitored component is superimposed. When measuring, it is difficult to distinguish the change in concentration from the change in the zero signal; this greatly affects measurement accuracy. The second disadvantage is the effect of noise, which occurs in limit measurements, where the operator is able to distinguish the concentration change if the value of the analog signal exceeds several times the noise values. This greatly limits the sensitivity of the analyzer.
Uvedené nedostatky odstraňuje způsob vyhodnocování výstupních signálů chemických analyzátorů a zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu. Podstata způsobu vyhodnocování výstupních signálů chemických analyzátorů spočívá v tom, že výsledná koncentrace zkoumaného vzorku plynu, který protéká dávkovači zónou, z níž je v časových intervalech dávkován do měřicí zóny, je určována srovnáváním hodnot přeneseného· náboje vzorkem plynu, který obsahuje měřenou těkavou látku, s nábojem přeneseným čistým nosným plynem, který z referenční části vtéká dávkovači zónou do detekční měřicí zóny, přičemž se stanoví rozdíl mezi časovým integrálem proudového signálu zkoumaného vzorku a časovým integrálem proudového signálu čistého nosného plynu, kterýžto rozdíl odpovídá hodnotě koncentrace a celý děj se v předem stanovených časových intervalech periodicky opakuje.These drawbacks are overcome by the method of evaluating the output signals of chemical analyzers and devices for carrying out the method according to the invention. The principle of the method of evaluating the output signals of chemical analyzers is that the final concentration of the gas sample to be measured, which flows through the dosing zone from which it is dosed to the measuring zone at intervals, is determined by comparing the transferred charge values with with a net carrier gas charge flowing from the reference portion through the metering zone into the detection measuring zone, determining the difference between the time integral of the test sample current signal and the time integral of the pure carrier gas current signal. periodically repeats.
Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že výstupní signál analyzátoru se převádí na digitální ták, aby hodnotě analogového signálu byla přímo úměrná frekvence digitálního signálu, která se pak načítá a ukládá do paměti, přičemž se do paměti ukládají informace jak srovnávacího (nulovacího) tak i celkového' signálu, načež se od celkového signálu odečítá hodnota srovnávacího· (nulovacího j signálu.The principle of the device according to the invention is that the output signal of the analyzer is converted to a digital signal so that the analog signal value is proportional to the frequency of the digital signal, which is then read and stored, storing both comparison and zeroing information. the total signal is then subtracted from the total signal by the reference signal.
Zařízení podle vynálezu může být sestaveno buď z jednotlivých elektronických prvků, jako je čítač, paměťová jednotka, časová a programová jednotka a nebo lze s výhodou použít mikroprocesoru, ve kterém jsou funkce výše uvedených prvků sloučeny.The device according to the invention may be composed either of individual electronic elements such as a counter, a memory unit, a time and a program unit, or a microprocessor in which the functions of the above elements are combined can be advantageously used.
Výhodou tohoto způsobu a zařízení je, že eliminuje jednak vliv nestability srovnávacího (nulového] signálu a jednak potlačuje vliv šumu. Další výhodou je, že informace o složení směsi je trvale přístupná v číselné hodnotě na optickém displeji a koncentrace složek je uváděna přímo ve zvolených jednotkách (ppm, ppb ap.). Na připojeném obr. č. 3 je znázorněno blokové schéma příkladu provedení zařízení podle vynálezu sestavené z jednotlivých elektronických prvků. Analyzátor 1 je spojen s analogově digitálním převodníkem 2, který je spojen s čítačem 3, spojeným jednak s programovou jednotkou 5, jednak se vstupem paměťové jednotky 4, spojené druhým vstupem s programovou jednotkou 5, která je spojena s analyzátorem 1. V příkladu na obr. 3 je paměťová jednotka 4 spojena svými výstupy s optickým displejem 7, tiskárnou 8, sběrnicí dat 9, event. i registračním přístrojem 10.The advantage of this method and apparatus is that it eliminates the influence of the instability of the comparative (zero) signal and also suppresses the influence of noise, and the composition composition information is permanently accessible in numerical value on the optical display and the concentration of components is given directly in selected units (ppm, ppb etc.) Fig. 3 shows a block diagram of an embodiment of a device according to the invention made up of individual electronic elements The analyzer 1 is connected to an analog-to-digital converter 2, which is connected to a counter 3 connected to the program unit 5, on the one hand, the input of the memory unit 4, connected by the second input to the program unit 5, which is connected to the analyzer 1. In the example of Fig. 3, the memory unit 4 is connected with its outputs to an optical display 7, printer 8, data bus 9 , possibly even with a registration device 10.
Na připojeném obr. č. 4 je znázorněno blokové schéma příkladu provedení zařízení podle vynálezu s mikroprocesorem. Analyzátor 1 je spojen s analogově digitálním převodníkem 2, který je spojen s mikroprocesorem 6, který je současně spojen s analyzátorem 1. Na výstup mikroprocesoru je připojen optický displej 7 a je možno připojit i tiskárnu 8, sběrnici dat 9, event. i registrační přístroj 10.Fig. 4 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a device according to the invention with a microprocessor. The analyzer 1 is connected to an analog-to-digital converter 2, which is connected to a microprocessor 6, which is simultaneously connected to the analyzer 1. An optical display 7 is connected to the microprocessor output and a printer 8, data bus 9 or data bus can be connected. and registration device 10.
Zařízení podle způsobu vyhodnocování výstupních signálů chemických analyzátorů pracuje takto:The device according to the method of evaluation of output signals of chemical analyzers works as follows:
Elektrický výstupní signál z analyzátoru 1 se převádí na analogově frekvenčním převodníku 2 na pulsní signál, přičemž se přímo úměrně mění frekvence na výstupu analogově frekvenčním převodníku 2 podle hodnoty vstupního analogového signálu, tedy podle koncentrace detekované složky. Pulsní signál se po· definovanou dobu podle instrukcí z programové jednotky 5 načítá v čítači 3 a pak ukládá do paměťové jednotky 4. Informace o změřeném náboji, tedy o součinu proudového signálu S a doby t, je dána vztahem t2The electrical output signal from the analyzer 1 is converted to the pulse signal at the A / D converter 2, with the proportional change in the frequency at the A / D converter output 2 according to the value of the input analog signal, i.e. the concentration of the detected component. The pulse signal is read out in the counter 3 for a defined period of time according to the instructions from the program unit 5 and then stored in the memory unit 4. The measured charge, i.e. the product of the current signal S and the time t, is given by t2.
Q = /S . dt tl a ukládána v číselné formě do paměti 4 a konstantní, předem zvolená doba integrace At = t2 — ti odpovídá časové konstantě. To je zřejmé z obr. č. 1, na kterém je zobrazen časový průběh výstupních analogových signálů z elektrometrického zesilovače CHLA s automatickým přepínáním a na obr. č. 2, na kterém je časový průběh týchž signálů analyzátoru CHLA s automatickým vstřikováním vzorku. Do paměťové jednotky 4 se tedy ukládají jak informace o náboji přeneseném nulovým proudem za dobu At, tedy: Qo = So . At tak i informace o hodnotách zbylých signálů. U dvousložkového analyzátoru (CHLA] lze hodnoty signálu Si a S2 stanovit ve formě náboje Qi a Q2, přičemž hodnotu koncentrace prvé složky Ci, například koncentrace NO u CHLA, odpovídající signálu Si lze vyjádřit následovně:Q = / S. dt t1 and stored in numerical form in the memory 4 and a constant, preselected integration time At = t2 - t1 corresponds to a time constant. This is evident from Fig. 1, which shows the timing of the analog output signals from the CHLA electrometric amplifier with automatic switching, and Fig. 2, which shows the timing of the same CHLA analyzer with automatic sample injection. Accordingly, the charge information transmitted by the zero current over the time At is stored in the memory unit 4, thus: Qo = So. So also information about the values of the remaining signals. For a two-component analyzer (CHLA), the Si and S2 signal values can be determined in the form of charges Q1 and Q2, with the value of the first component of Ci, such as NO at CHLA, corresponding to the Si signal as follows:
Ci = ki . SiCi = ki. Si
Cl = k2 (Qi — Qo) a podobně i hodnota koncentrace druhé složky (suma kysličníků NO a NO2)Cl = k2 (Qi - Qo) and similarly the concentration value of the second component (sum of NO and NO2)
C2 = ki. S2C2 = ki. S2
C2 = k2· (Q2 — Qo).C2 = k2 · (Q 2 - Q 0).
Na výstup zařízení, který je u dvousložkových analyzátorů zdvojen a na kterém je trvale informace o příslušných koncentracích v číselné formě, například v BCD kódu, lze připojit optický displej 7, tiskárnu 8 a sběrnici 9 pro sběr hromadných dat apod.An optical display 7, a printer 8 and a bus 9 for collecting bulk data, etc. can be connected to the output of the device, which is doubled in the two-component analyzers and on which the concentration information is permanently in numerical form, for example in the BCD code.
Využití tohoto vynálezu je v přístrojové technice, jmenovitě u chemických analogových analyzátorů, jako jsou např. přístroj pro stanovení sumy uhlovodíků s plamenoionizační detekcí, analyzátor sumy sirných sloučenin s plamenofotometrickým detektorem nebo chemiluminiscenční analyzátor kysličníků dusíku, ozónu a u podobných chemických analyzátorů.The application of the present invention is in instrumentation, namely chemical analogue analyzers, such as a flame ionization detection hydrocarbon sum apparatus, a flame ion photometric detector of sulfur compounds, or a chemiluminescence analyzer of nitrogen oxides, ozone and similar chemical analyzers.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS835285A CS243064B1 (en) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | A method for evaluating the output signals of chemical analyzers and apparatus for performing the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS835285A CS243064B1 (en) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | A method for evaluating the output signals of chemical analyzers and apparatus for performing the method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS528583A1 CS528583A1 (en) | 1984-06-18 |
| CS243064B1 true CS243064B1 (en) | 1986-05-15 |
Family
ID=5397457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS835285A CS243064B1 (en) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | A method for evaluating the output signals of chemical analyzers and apparatus for performing the method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS243064B1 (en) |
-
1983
- 1983-07-12 CS CS835285A patent/CS243064B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS528583A1 (en) | 1984-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102183468B (en) | Interference correction and concentration inversion method of multi-component gas analysis | |
| US20110197649A1 (en) | Self-calibrating gas sensor | |
| US3428401A (en) | Flame photometer | |
| JP2511062B2 (en) | Gas verification method and device | |
| CN102721726B (en) | Method for measuring concentration of materials in fluid | |
| US4016419A (en) | Non-dispersive X-ray fluorescence analyzer | |
| CS243064B1 (en) | A method for evaluating the output signals of chemical analyzers and apparatus for performing the method | |
| RU2502065C1 (en) | Method of analysis of gas mixture composition and gas analyser for its realisation | |
| RU2460077C1 (en) | Method of determining concentration of gaseous components in gas-air mixture, corresponding to irritant odour action, and continuous monitoring multi-sensor gas analyser | |
| RU2117275C1 (en) | Analyzer of vapors and gases | |
| Meyer | Measurement uncertainty of liquid chromatographic analyses visualized by Ishikawa diagrams | |
| Malmstadt et al. | Instruments for rate determinations | |
| Bartley et al. | Diffusive monitor test: performance under transient conditions | |
| US4417812A (en) | Circuit arrangement for determining the characteristics of liquids and/or gases, in particular the hemoglobin content of the blood | |
| SU828033A1 (en) | Photocolorimetric gas analyser | |
| Cobourn et al. | Linearized response of a doped FPD continuous monitor for low-level sulfur measurements | |
| SU693172A1 (en) | Method of continuously measuring the quantity of substance in moving paper web | |
| SU890236A1 (en) | Gas chromatograph | |
| SU765716A1 (en) | Method of testing balance of thermistor analyzers | |
| Walsh | Toxic gas sensing for the workplace | |
| Herrick et al. | Sulfur Oxide Analyzers | |
| Zauder et al. | Applications of gas chromatography to anaesthesiology 1. Gases and vapours | |
| JPH06160368A (en) | Method and apparatus for analyzing sulfur content | |
| Snee | An instrument for measuring the concentration of combustible airborne material | |
| SU773486A1 (en) | Thermomagnetic gas analyzer |