DE19837910A1

DE19837910A1 - Verfahren, Vorrichtung und Programmspeichermedium für eine verbesserte Integration von Signalen

Info

Publication number: DE19837910A1
Application number: DE19837910A
Authority: DE
Inventors: Paul C Dryden; Bruce D Quimby
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: GB2329475A; GB9817188D0; US6112161A; JP4176203B2; DE19837910B4; GB2329475B; JPH11153588A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die zweidimensionale Signalanalyse und insbesondere auf ein Ver fahren, eine Vorrichtung und einen Artikel zur Herstellung für die Integration von zeitlich variierenden Signalen, die aus einem oder mehreren Spitzen bestehen, die sich über einem Hintergrundpegel erheben, der Rauschen und Drift ent hält, wie sie durch chromatographische Systeme erzeugt wer den.

Ein typisches chromatographisches Analysesystem umfaßt ein Injektionstor, in das die Probe injiziert wird und mit einem inerten Gas oder einer Flüssigkeit gemischt wird, eine Säu le, durch die die verschiedenen gelösten Komponenten der Probe bei einer Rate laufen werden, die auf die Charakteri stika der spezifischen Komponenten bezogen ist, und einen Detektor zum Messen der Konzentration jeder Komponente, wäh rend sie aus der Säule austritt, wobei ein zeitlich vari ierendes Signal erzeugt wird, das der Konzentration dersel ben entspricht. Die Zeit zwischen der Injektion einer Probe und der Erfassung einer spezifischen Komponente wird als die Haltezeit dieser Komponente bezeichnet. Das zeitlich vari ierende Signal wird zu einer Rechnervorrichtung gesendet, die das Signal integriert, indem ein Computerprogramm ausge führt wird. Die Rechnervorrichtung liefert oft eine zweidi mensionale visuelle Anzeige des Signals, die in der Technik als Chromatogramm bekannt ist. Die x-Achse des Chromato gramms stellt die Zeit dar, während die y-Achse typischer weise der Amplitude des Signals entspricht.

Ein typisches zeitlich variierendes Signal 101, das durch einen Gaschromatographen erzeugt wird, ist in Fig. 1 ge zeigt. Spitzen 102 in dem Signal entsprechen der Erfassung durch den Chromatograph von spezifischen Komponenten der chemischen Probe. Die Höhe der Spitze über dem Hintergrund pegel 103 des Signals und die Menge an Fläche unter der Spitze und über dem Hintergrundpegel korrelieren mit der Menge der jeweiligen Komponente, die in der Probe vorhanden ist. Diese Informationen können für viele Anwendungen ver wendet werden, beispielsweise zur Überprüfung bezüglich der Anwesenheit oder zur Sicherstellung bezüglich der Abwesen heit von speziellen Komponenten in der Probe, oder um die korrekte Konzentration der Komponente in der Probe zu veri fizieren.

Das Computerprogramm umfaßt ein Integrationsverfahren, das Spitzen erfaßt, das die Haltezeit 104 bestimmt, bei der sie auftreten, und das ihre Höhen und Flächen bestimmt. Um eine Spitzenhöhe und eine Spitzenfläche zu bestimmen, muß der Computer zuerst eine Basislinie für jede Spitze bestimmen. Die Basislinie ist ein Referenzpegel, der dem Hintergrund pegel des Signals entspricht, wenn keine Spitzen vorhanden sind. Der Hintergrund ist typischerweise ein Nicht-Null- Signal, das Rauschen (mit höherer Frequenz als die Spitzen) und eine Drift (mit niedrigerer Frequenz als die Spitzen, ebenfalls als Wanderung bezeichnet) umfassen kann.

Ein Chromatographer, der visuell die Basislinie unter einer speziellen Spitze zeichnet, würde dieselbe bis zur Mitte des Rauschens auf beiden Seiten der Spitze mit einer Neigung extrapolieren, die der Drift entspricht. Die Anwesenheit von Rauschen und Drift in dem Hintergrundpegel macht jedoch das Bestimmen einer genauen Basislinie für einen Computer schwierig. Als Ergebnis erzeugen bekannte Integrationsver fahren bei der Anwesenheit von Rauschen und Drift typischer weise nicht die gleiche Basislinie, wie sie ein Chromatogra pher erzeugen würde, der visuell auf das Signal sieht.

Ein erstes bekanntes Integrationsverfahren stellt die Basis linie ein, indem nur eine kleine Region des Signals zu einem Zeitpunkt betrachtet wird. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, stellt dieses Verfahren die Basislinie 201 zu niedrig ein, wenn Rauschen 202 vorhanden ist, da das Verfahren die nied rigsten Punkte in der Nähe beider Seiten der Spitze findet und die Basislinie 202 zwischen diesen Punkten zieht. Wenn, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, der Detektor eine negative Hintergrundsignalstörung 302 in der Anwesenheit von zwei großen Spitzen, die nahe aneinander angeordnet sind, er zeugt, wird dieses Integrationsverfahren den niedrigsten Punkt der Störung verwenden, um die Basislinie 301 einzu stellen. Da ferner der Schwellenpegel für die Signalerfas sung konservativ eingestellt werden muß, um ein Fehlidenti fizieren von Hintergrundrauschen als Spitzen zu vermeiden, können bestimmte gültige Spitzen nicht erfaßt werden. Dieses Problem wird mit abnehmendem Signal/Rausch-Verhältnis schlimmer, wie es durch die Abwesenheit von identifizierten Spitzen für das Signal 401 von Fig. 4 gezeigt ist.

Ein zweites bekanntes Verfahren erweitert die Basislinie in zeitlich entgegengesetzter Richtung von dem mittleren Hin tergrundpegel, der zum Ende der Analyse hin auftritt, um die Auswirkungen des Driftens der Lösungsmittelspitze zu kompen sieren. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, stellt dieses Verfah ren die Basislinie 501 in der Region zu niedrig ein, wo eine Hintergrunddrift 504 auftritt, nachdem das Driften der Lö sungsmittelspitze 502 stattgefunden hat. Wenn zusätzlich der Hintergrund während des gesamten Laufes driftet kann dieses Verfahren einen Buckel in der Drift als falsche Spitze 505 fehlinterpretieren.

Ein drittes bekanntes Verfahren errichtet eine Basislinie unter Verwendung von Kurvenanpassungstechniken. Die Komple xität der Kurvenanpassung nimmt jedoch mit der Komplexität der Basislinienform zu, was ein solches Verfahren in der Implementation schwierig macht, und was eine übermäßige Re chenleistung erfordert, wenn das Signal Rauschen und Drift enthält. Zur Reduktion der Komplexität kann dieses Verfahren alternativ die Basislinie in mehrere Segmente teilen, um eine einfachere stückweise Kurvenanpassung zu ermöglichen.

Diese Modifikation erzeugt jedoch Diskontinuitäten zwischen Kurvensegmenten, die die Genauigkeit der Integrationsergeb nisse beeinträchtigen.

Ein viertes bekanntes Verfahren filtert Rauschen durch Durchführen einer Fourier-Transformation. Es ist jedoch schwierig, das gesamte Rauschen herauszufiltern, ohne die Spitzen zu stören, da typischerweise eine Überlappung im Frequenzgehalt zwischen den Spitzen und dem Rauschen vorhan den ist.

Ein Chromatogramm, das eine genaue Basislinie zusammen mit dem Signal darstellt, kann von einem Expertenchromatographer ohne weiteres verwendet werden. Chromatogramme werden jedoch manchmal von Nicht-Chromatographern analysiert, für die eine Basisliniendrift und ein Rauschen Verwirrung bedeuten kön nen. Eine bessere Anzeige für Nicht-Experten würde ein Chromatogramm darstellen, aus dem das Basislinienrauschen und die Drift gefiltert worden sind, wodurch nicht-gestörte Spitzen und eine abgeflachte Basislinie verbleiben. Ein gefiltertes Chromatogramm könnte genau integriert werden, indem einfache Integrationsverfahren verwendet werden, und es würde genauere Resultate erzeugen, wenn es unter Verwen dung simulierter Destillationstechniken analysiert ist.

Bei der Analyse von Signalen, die aus einem oder mehreren Spitzen bestehen, die sich über einem Hintergrundpegel erhe ben, der Rauschen, Drift oder eine Kombination von beiden enthält, existiert ein Bedarf nach einem einfachen Verfahren zum Bestimmen einer genauen Basislinie, das Rauschen und Drift ohne Störung der Spitzen eliminiert, um genaue Spit zenhöhen und Spitzenflächen zu berechnen. Es existiert ferner ein entsprechender Bedarf nach einem Filtern des Signales, um Rauschen, Drift oder beides vor der Anzeige, Integration oder simulierten Destillation zu eliminieren.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und genaues Konzept zur Signalauswertung von bei einer Chromatographie gewonnenen Signalen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Analyse eines Eingangssignals gemäß Anspruch 1 oder 6, durch ein Programm speichermedium gemäß Anspruch 15 oder 16 und durch ein Da tenanalysesystem gemäß Anspruch 20 gelöst.

Die vorliegende Erfindung kann als Verfahren zum Optimieren der Basislinie eines Signals implementiert werden, um Rau schen und Drift zu berücksichtigen, ohne daß eine Spitzen verzerrung eingeführt wird. Dieses Verfahren erleichtert genaue Messungen der Spitzenhöhe und Spitzenfläche während der Integration ohne übermäßige Komplexität. Die vorliegende Erfindung kann alternativ als einfaches Verfahren zum Fil tern des Signals implementiert werden, um Rauschen, Drift oder beides zu dämpfen. Ein Chromatogramm, das gemäß dieser Erfindung gefiltert wird, bringt Informationen deutlicher zu Nicht-Chromatographern, kann durch einfache Integrationsver fahren genau integriert werden und liefert genaue Resultate bei einer simulierten Destillationsanalyse. Die Erfindung kann in einem Programmspeichermedium ausgeführt sein, das von einem Computer lesbar ist, das einen Programmcode ent hält, der die Verfahren der Basislinienoptimierung und der Signalfilterung durchführt. Dasselbe kann ebenfalls in einer Computervorrichtung ausgeführt sein, die ein Computerpro gramm aufweist, das die Verfahren der Basislinienoptimierung und Signalfilterung durchführt. Eine Gaschromatographievor richtung kann optional schnittstellenmäßig mit der Computer vorrichtung verbunden sein.

Ein bevorzugtes erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das eine verbesserte Basislinie aus einer angenäherten Basislinie unter Verwendung folgender Schritte erzeugt Subtrahieren der angenäherten Basislinie von dem Signal, Definieren eines Rauschbandes in der resul tierenden Differenz, Bilden einer zusammengesetzten Basis linie durch Einsetzen von Signaldaten statt Daten der ange näherten Basislinie an den Segmenten der Basislinie, wo die Differenz in das Rauschband fällt (wodurch die Segmente der angenäherten Basislinie, die den Signalspitzen entsprechen, unverändert bleiben), und Glätten der zusammengesetzten Ba sislinie, um die verbesserte Basislinie zu bilden. Diese Schritte können optional wiederholt durchgeführt werden, um die Basislinie weiter zu verbessern, wobei die verbesserte Basislinie von der früheren Iteration als angenäherte Basis linie für die folgende Iteration verwendet wird. Eine wei tere Option besteht darin, das Signal unter Verwendung der verbesserten Basislinie zu integrieren, um die Spitzenhöhe und die Spitzenfläche zu erhalten.

Ein bevorzugtes zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das ein Signal filtert, um eine Drift zu dämpfen, mit folgenden Schritten: Glätten des Si gnals, um eine angenäherte Basislinie zu bilden, Subtrahie ren der angenäherten Basislinie von dem Signal, Definieren eines Rauschbandes in der resultierenden Differenz, Bilden einer zusammengesetzten Basislinie durch Einsetzen von Si gnaldaten für Daten der angenäherten Basislinie an den Seg menten der Basislinie, wo die Differenz in das Rauschband fällt (wodurch die Segmente der angenäherten Basislinie, die den Signalspitzen entsprechen, unverändert bleiben), Glätten der zusammengesetzten Basislinie, und Subtrahieren der ge glätteten zusammengesetzten Basislinie von dem anfänglichen Signal, um das gefilterte Signal zu bilden, bei dem die Drift gedämpft ist. Diese Schritte können optional wieder holt durchgeführt werden, um die Drift weiter zu filtern, unter Verwendung der geglätteten zusammengesetzten Basis linie von der früheren Iteration als die angenäherte Basis linie für die folgende Iteration. Eine weitere Option be steht darin, das gefilterte Signal zu integrieren, um die Spitzenhöhe und die Spitzenfläche zu erhalten, sobald die Basislinie verbessert worden ist, unter Verwendung eines einfachen Integrationsalgorithmus.

Ein bevorzugtes drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren, das ein Signal filtert, um sowohl Rauschen als auch Drift zu dämpfen, wobei das Verfah ren folgende Schritte aufweist: Glätten des Signals, um eine angenäherte Basislinie zu bilden, Subtrahieren der angenä herten Basislinie von dem Signal, Definieren eines Rausch bandes in der resultierenden Differenz, Bilden einer zusam mengesetzten Basislinie durch Einsetzen von Signaldaten für Daten der angenäherten Basislinie an den Segmenten der Ba sislinie, wo die Differenz in das Rauschband fällt (wodurch die Teile der Basislinie, die den Signalspitzen entsprechen, unverändert bleiben), und Subtrahieren der zusammengesetzten Basislinie von dem anfänglichen Signal, um das gefilterte Signal zu bilden, bei dem Rauschen und Drift gedämpft sind. Diese Schritte können optional wiederholt durchgeführt wer den, um das Rauschen und die Drift weiter zu filtern, durch Glätten der zusammengesetzten Basislinie von der früheren Iteration und dann Verwenden derselben als die angenäherte Basislinie für die folgende Iteration. Eine weitere Option besteht darin, das gefilterte Signal zu integrieren, um die Spitzenhöhe und die Spitzenfläche zu erhalten, sobald die Basislinie verbessert worden ist, unter Verwendung eines einfachen Integrationsalgorithmus. Alternativ kann eine simulierte Destillationsanalyse auf das gefilterte Signal durchgeführt werden.

Ein bevorzugtes viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das ein Signal filtert, um Rau schen zu dämpfen, wobei das Verfahren folgende Schritte auf weist: Glätten des Signals, um eine angenäherte Basislinie zu bilden, Subtrahieren der angenäherten Basislinie von dem Signal, Definieren eines Rauschbandes in der resultierenden Differenz, Filtern einer nicht-geglätteten zusammengesetzten Basislinie durch Ersetzen von Signaldaten für Daten der an genäherten Basislinie an den Segmenten der Basislinie, wo die Differenz in das Rauschband fällt (wodurch die Teile der Basislinie, die den Signalspitzen entsprechen, unverändert bleiben), Glätten der zusammengesetzten Basislinie, um eine geglättete zusammengesetzte Basislinie zu bilden, und Sub trahieren der ungeglätteten zusammengesetzten Basislinie von dem anfänglichen Signal, während die geglättete zusammenge setzte Basislinie zu dem anfänglichen Signal hinzugefügt wird, um das gefilterte Signal zu bilden, bei dem das Rau schen gedämpft ist. Diese Schritte können optional wieder holt durchgeführt werden, um das Rauschen weiter zu filtern, wobei die geglättete zusammengesetzte Basislinie von der vorigen Iteration als die angenäherte Basislinie für die folgende Iteration verwendet wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die bei liegenden Zeich nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein beispielhaftes Chromatogramm, das ein chroma tographisches Signal zeigt, das Spitzen und Rau schen und eine angenäherte Basislinie umfaßt;

Fig. 2 ein beispielhaftes Chromatogramm, das ein chroma tographisches Signal zeigt, das Hintergrundrau schen und eine ungenaue Basislinie zeigt, die aus der Verwendung eines bekannten Integrationsver fahrens resultiert;

Fig. 3 ein beispielhaftes Chromatogramm, das ein chroma tographisches Signal mit einer negativen Hinter grundstörung und eine ungenaue Basislinie umfaßt, die aus der Verwendung eines bekannten Integra tionsverfahrens resultiert;

Fig. 4 ein beispielhaftes Chromatogramm, das ein chroma tographisches Signal mit einem niedrigen Signal/Rausch-Verhältnis zeigt, bei dem durch ein bekann tes Integrationsverfahren keine Spitzen erfaßt werden;

Fig. 5 ein beispielhaftes Chromatogramm, das ein chroma tographisches Signal zeigt, das Spitzen, Rauschen und Drift umfaßt. Das Chromatogramm zeigt eine ungenaue Basislinie und eine falsche Spitze, die aus der Verwendung eines bekannten Integrations verfahrens resultiert;

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines gaschromatographischen Ge rätesystems, das zur Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist;

Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung eines Algorithmus zum Durchführen einer Basislinienoptimierung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ein beispielhaftes Chromatogramm, das das Basis linien-eingestellte Signal zeigt, daß durch Sub trahieren der angenäherten Basislinie von dem Si gnal von Fig. 1 erzeugt wird, und das die Schwell werte zeigt, die das Rauschband für das Signal de finieren;

Fig. 9 ein beispielhaftes Chromatogramm, das die zusam mengesetzte Basislinie (vor der Glättung) zeigt, die durch die erste Iteration des Basislinienopti mierungsalgorithmus erzeugt wird, der auf das Signal von Fig. 1 wirkt;

Fig. 10 ein beispielhaftes Chromatogramm, das in ver größertem Maßstab bezüglich Fig. 1 die anfängliche angenäherte Basislinie, die verbesserte Basislinie nach dem ersten Durchlauf und die verbesserte Ba sislinie nach dem zweiten Durchlauf zeigt, die durch den Basislinienoptimierungsalgorithmus er zeugt worden sind, der auf das Signal von Fig. 1 angewendet wurde;

Fig. 11 ein beispielhaftes Chromatogramm, das das Basis linien-eingestellte Signal und die Schwellenwerte zeigt, die das Rauschband für das Signal von Fig. 1 definieren, nach der zweiten Iteration des Ba sislinienoptimierungsalgorithmus;

Fig. 12 eine vereinfachte Darstellung eines Algorithmus zum Durchführen einer Signalfilterung, um die Drift gemäß der vorliegenden Erfindung zu dämpfen;

Fig. 13 ein beispielhaftes Chromatogramm, das das gefil terte Signal zeigt, das durch das Anwenden des Signalfilterverfahrens von Fig. 12 auf das Signal von Fig. 5 resultiert;

Fig. 14 eine vereinfachte Darstellung eines Algorithmus zum Durchführen einer Signalfilterung, um die Drift und das Rauschen gemäß der vorliegenden Er findung zu dämpfen;

Fig. 15 ein beispielhaftes Chromatogramm, das die zusam mengesetzte Basislinie (aus Ansichtsgründen etwas nach unten versetzt) zeigt, das durch Anwenden des Signalfilterverfahrens von Fig. 14 auf das Signal von Fig. 5 erzeugt wird;

Fig. 16 ein beispielhaftes Chromatogramm, das das gefil terte Signal zeigt, das durch das Anwenden des Signalfilterverfahrens von Fig. 14 auf das Signal von Fig. 5 resultiert;

Fig. 17 eine vereinfachte Darstellung eines Algorithmus zum Durchführen einer Signalfilterung, um Rauschen zu dämpfen, gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 18 ein beispielhaftes Chromatogramm, das das gefil terte Signal zeigt, das aus dem Anwenden des Si gnalfilterverfahrens von Fig. 17 auf das Signal von Fig. 5 resultiert.

Wie es in den Zeichnungen aus Darstellungsgründen gezeigt und nachfolgend beschrieben ist, verbessern das Verfahren, die Vorrichtung und ein Artikel zur Herstellung der vorlie genden Erfindung die Analyse von elektronischen Signalen, die aus einer oder mehreren Spitzen bestehen, die in ihrer Amplitude größer als ein Hintergrundpegel sind, die Rauschen enthalten, das eine höhere Frequenz als die Spitzen hat, die eine Drift enthalten, die in der Frequenz niedriger als die Spitzen ist, oder die sowohl Rauschen als auch eine Drift enthalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugen eine Integration und eine simulierte Destillation dieser Signale genauere Messungen, wobei die Chromatogramme der analysier ten Signale von Nicht-Experten besser verstanden werden können. Bekannte Verfahren zum Analysieren dieser Signale waren überaus komplex und ergaben weniger genaue Messungen.

Elektronische Signale, die für diese Erfindung verwendbar sind, können durch eine Vielzahl von Geräten erzeugt werden und können eine Vielzahl von physischen, elektrischen oder chemischen Eigenschaften umfassen. Beispiele solcher Geräte umfassen, sind jedoch nicht auf dieselben begrenzt, Gas- oder Flüssigchromatographie, Spektrumsanalysatoren, Oszillos kope und Seismograhpen. Signale von bestimmten Geräten können im allgemeinen bipolar sein und sinusförmige Spitzen, die um den Hintergrundpegel herum zentriert sind, aufweisen. Die Signale von Chromatographen sind im allgemeinen unipolar und haben Gauß-förmige Spitzen, die sich über den Hinter grundpegel erheben (obwohl Signale, die unter den Hinter grundpegel fallen, die oft als negative Hintergrundstörungen bezeichnet werden, ebenfalls auftreten können). Ein Gaschro matograph erzeugt die Signale gemäß der bevorzugten Praxis der Erfindung, weshalb sich die detaillierte Beschreibung der Erfindung auf ein gaschromatographisches Analysesystem bezieht. Es sollte jedoch offensichtlich sein, daß die hierin gegebenen Lehren auf alle elektronischen Signale mit den oben beschriebenen Amplituden- und Frequenzeigenschaften anwendbar sind.

Gaschromatographen, die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen die Modelle der Hewlett-Packard-Serie 6890 und 5890, während Flüssigchroma tographen Geräte der Serie 1100 und 1050 von Hewlett Packard umfassen.

SYSTEM, VORRICHTUNG UND PROGRAMMSPEICHERMEDIUM

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Analysegerätsystems 600, das in Fig. 6 dargestellt ist, umfaßt einen Gaschroma tographen 610 und ein Computersystem 620 mit einem Signal eingang 621, einem Prozessor 622, einem Speicher 623, einer Schnittstelle 624, einem Eingabegerät 627 und einem Ausgabe gerät 628. Um eine chromatographische Trennung einer Probe 601 durchzuführen, wird eine Menge der Probe 601 in einen Fluidstrom injiziert, und zwar vorzugsweise in der Form ei nes unter Druck gesetzten Trägergases, über ein Injektions tor 611, das mit einem Trägergasstrom 613 versehen ist. Das Injektionstor 611 liefert einen Anteil der Probe/Trägergas mischung 612 zu einer Trennsäule 614. Die Säule 614 ist in nerhalb einer temperaturgesteuerten thermischen Kammer oder in einem Ofen 615 positioniert. Die Trägergas/Probenkombina tion 612, die durch die Säule 614 läuft, wird einem Tempera turprofil ausgesetzt, das aus dem Betrieb des Heizers 616 innerhalb des Ofens 615 resultiert.

Sowie das Trägergas (das die getrennten Komponenten der Pro be enthält) aus der Säule 614 austritt, wird die Anwesenheit von einem oder mehreren Bestandteilkomponenten der Probe durch einen Detektor 617 erfaßt. Der Detektor 617 kann einer der bekannten Gaschromatographiedetektoren sein, solange er in der Lage ist, zumindest eine physiochemische Eigenschaft des Trägergases zu bestimmen, das aus der Säule 614 aus tritt.

Solche Gaschromatographiedetektoren umfassen den Flammen ionisationsdetektor (FID), den Photoionisationsdetektor (PID), den Stickstoffphosphordetektor (NPD), den photometri schen Flammendetektor (FPD), den thermischen Leitfähigkeits detektor (TCD), den Atomemissionsdetektor (AED), den Elek trolytleitfähigkeitsdetektor (ELCD) und den Elektronenerfas sungsdetektor (ECD). Massenspektrumsdetektoren und Infrarot spektrumsdetektoren sind ebenfalls bekannt.

Das Detektorausgangssignal 618 kann entweder in analoger oder digitaler elektronischer Form vorliegen. Das Detektor ausgangssignal wird dann von dem Signaleingang 621 zur Kom munikation zu dem Prozessor 622 empfangen. Wenn das Signal in analoger Form ist, kann der Signaleingang einen Analog zu-Digital-Wandler (nicht gezeigt) umfassen, um das Signal in eine computerlesbare Form umzuwandeln. Das umgewandelte Detektorausgangssignal wird typischerweise in dem Speicher 623 gespeichert. Vorzugsweise wird das Detektorausgangssi gnal in der Form von Daten, die eine oder mehrere Spitzen darstellen, von denen jede einer Erfassung einer Bestand teilkomponente der Probe entspricht, geliefert, wobei die Spitze oder die Spitzen über einen Hintergrundsignalpegel ragen, der Rauschen, Drift oder Rauschen und Drift enthält. Die von dem Computersystem 620 auf die Signaldaten gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführten Operationen werden nachfolgend beschrieben.

Der Prozessor 622 kann Computergeräte haben, die auf die Praxis dieser Erfindung ausgerichtet werden können, bei spielsweise eines oder mehrere Computergeräte, wie z. B. Computer, Mikroprozessoren, Mikrosteuerungen, Schaltungen, Logikgatter oder ein anderes äquivalentes Logikgerät, das in der Lage ist, die nachfolgend beschriebenen Berechnungen durchzuführen. Der Prozessor 622 ist vorzugsweise mit der Schnittstelle 624, dem Eingabegerät 627 und dem Ausgabegerät 628 gekoppelt. Eingabegeräte umfassen vorzugsweise eines oder mehrere der Gruppe, die aus Tastatur, Tastenfeld, Zei gergerät oder entferntem Computer (nicht gezeigt) besteht, zum Eingeben von Betriebssituationsparametern, Systemkali brationsdaten und dergleichen. Ausgabegeräte umfassen vor zugsweise alphanumerische oder Videoanzeigen, Drucker oder einen entfernten Computer (nicht gezeigt).

Das bevorzugte Computersystem 620 umfaßt ferner einen Spei cher 623 in der Form eines flüchtigen und eines nicht-flüch tigen Elements, in dem Computerprogramme 626, Eingabe- und Ausgabeinformationen, Betriebssituationsparameter und Sy steminformationen gespeichert und wiedergewonnen werden können. Ins Auge gefaßte Computerprogramme 626 umfassen Ver fahrensausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Sol che ins Auge gefaßte Speichergeräte umfassen, sind jedoch nicht auf die genannten begrenzt, ROM, RAM, Floppy-Diskette, Festplatte und CD-ROM. Betriebsbefehle, Detektoransprech attribute, Säulentemperaturprogramme und weitere Informatio nen, die notwendig sind, um eine chromatographische Analyse durchzuführen, können mittels eines Eingabegerätes 627 in den Prozessor 622 eingegeben werden oder von dem Speicher 623 wiedergewonnen werden.

Das Chromatogramm, die Spitzenhöhen und die Spitzenflächen, die von dem Prozessor 622 für das Signal berechnet werden, können zu einem Ausgabegerät 628 übertragen werden und ange zeigt oder gedruckt werden. Die Schnittstelle 624 kann fer ner Netz- und Bussystem- (Eingabe/Ausgabe- oder I/O-) Steue rungen, Trenngeräte, Uhren und weitere verwandte elektroni sche Komponenten umfassen, um eine Steuerung, eine Verarbei tung und Kommunikationsaufgaben außer den hierin beschriebe nen durchzuführen. Eine entfernte Computervorrichtung (nicht gezeigt) kann mit der Schnittstelle 624 verbunden sein und mit dem Computersystem 620 zusammenarbeiten, um die vorlie gende Erfindung als Client/Server-Anwendung zu implementie ren.

Die Verfahrensausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin dung sind in dem System 600 ausführbar und können in dem Speicher 623 enthalten sein.

SIGNALDATENDARSTELLUNG UND SPEICHERUNG

Die Signaldaten, die hierin auf mathematische Art und Weise als s(x) bezeichnet werden, sind in dem Speicher 623 in ei nem Format gespeichert, das für zweidimensionale Daten ver wendbar ist. Die abhängige Variable s(x) stellt das Signal in einem Chromatogramm dar, und die unabhängige Variable x stellt die Zeit dar. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem der Wert x ein festes Zeitintervall darstellt, kann s(x) in einer Datenstruktur gespeichert sein, die ein ein dimensionales Array von Signaldatenpunkten umfaßt. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem die Werte von x ein variables Zeitintervall darstellen, kann eine Datenstruktur mit einem Array von geordneten Paaren (x, s(x)) verwendet werden. Datenstrukturen des entsprechenden Typs können ver wendet werden, um die anderen abhängigen variablen Daten, die in dem Rest der detaillierten Beschreibung offenbart sind, zu enthalten, wie z. B. Basislinien b(x) und Basis linien-eingestellte Signale a(x).

GLÄTTUNGSALGORITHMUS

Mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung um fassen einen Verfahrensschritt zum Glätten eines Signals oder einer Basislinie. Der Zweck dieses Schritts besteht darin, hohe Frequenzen (Rauschen und Spitzen) in dem Signal oder der Basislinie zu dämpfen, während nur eine geringe oder keine Auswirkung auf niedrige Frequenzen (Drift) statt findet. Die Glättung bewahrt die Fläche. Wenn eine Spitze geglättet wird, wird die Fläche derselben über einen breite ren Bereich neu verteilt. Visuell betrachtet wird die Spitze bezüglich ihrer Amplitude niedriger, dieselbe erstreckt sich jedoch über eine breitere Zeitdauer.

Eine Vielzahl von Hochfrequenzfilteralgorithmen kann verwen det werden, um den Glättungsschritt durchzuführen. Der all gemeine Lösungsansatz für das Glätten besteht darin, jeden der Originaldatenpunkte durch das gewichtete Mittel von ihm und seinen nächsten Nachbarn zu ersetzen. Die Anzahl von ge mittelten Punkten und die auf jeden Punkt angewendeten Ge wichtungsfaktoren bestimmen die Frequenzansprechkurve. Für jeden Glättungsalgorithmus existiert eine Komplikation. Da tenpunkte in der Nähe des Starts und des Endes der Daten haben nicht die erforderliche Anzahl von nächsten Nachbarn auf einer Seite, weshalb ihre geglätteten Werte nicht auf die übliche Art und Weise berechnet werden können. Oft be steht die Lösung für dieses Problem darin, weniger Punkte in den geglätteten Daten zu haben als in den ursprünglichen Daten waren. Die ersten und letzten (n-1)/2 Punkte (wobei n die Anzahl von gemittelten Punkten ist) fehlen einfach. Wo eine Mehrfachglättung angewendet wird, werden bei jedem fol genden Durchlauf mehr Daten verloren.

Der bevorzugte Glättungsalgorithmus verwendet ein einfaches "Kastenwagen"-Filter, bei dem alle Gewichtungsfaktoren die gleichen sind und die einzige Variable die Anzahl von gemit telten Punkten. Um die durch das Kastenwagenfiltern bewirkte Verzerrung zu lindern, wird ein zweiter Durchlauf mit weni ger gemittelten Punkten durchgeführt. Dies erreicht eine Hochfrequenzunterdrückung mit weniger Verzerrung und ist zum Glätten mit ungleichen Gewichtungsfaktoren funktionsmäßig äquivalent. Um einen Datenverlust am Start und am Ende des Signals oder der Basislinie zu vermeiden, extrapoliert der Algorithmus zusätzliche Datenpunkte vor dem Glätten, die beim Filtern verwendet werden.

Ein alternatives Glättungsausführungsbeispiel mit ungleichen Gewichtungsfaktoren verwendet ein Savitzky-Golay-Filter (nach der Methode der kleinsten Quadrate). Die Variablen beim Glätten nach der Methode der kleinsten Quadrate sind die Anzahl von gemittelten Punkten und die Ordnung der Glei chung, an die die Daten angepaßt werden sollen. Obwohl das Glätten nach der Methode der kleinsten Quadrate komplexer als das Kastenwagenglätten ist, kann es einen viel besseren Kompromiß zwischen der Hochfrequenzdämpfung und der Daten verzerrung in einem einzigen Durchlauf erreichen. Ein Daten verlust am Start und am Ende des Signals oder der Basislinie kann vermieden werden, indem Gewichtungsfaktoren verwendet werden, die den Wert der kleinsten Quadrate an einem Punkt außer dem Mittelpunkt für jeden Datenpunkt in der Nähe der Enden der Daten berechnen.

Wo ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Glätten eines Signals anspricht, das große, breite Spitzen enthält, um eine anfängliche oder angenäherte Basislinie zu bilden, kann eine genauere anfängliche Basislinie nach dem Glätten durch Bilden einer Zusammensetzung gebaut werden, die aus einem geglätteten Signal an diesen Werten von x, wo das Signal etwa den Hintergrund darstellt, und geradlinigen Segmenten zwischen den Endpunkten des geglätteten Signals besteht, um die Zwischenräume zu überbrücken, wo das Signal angenähert Spitzen darstellt. Um zu bestimmen, wo das Signal Spitzen darstellt, können die Schritte des Bildens eines Basislinien-eingestellten Signals 702 und des Messens des Rauschens, um Schwellenwerte 703 einzustellen, durchgeführt werden, wie es in Fig. 7 gezeigt ist und später beschrieben wird.

RAUSCHMESSALGORITHMUS

Mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung um fassen einen Verfahrensschritt zum Messen des Rauschens in einem Basislinien-eingestellten Signal, um positive und ne gative Schwellenwerte t_P und t_N zu definieren. Der allgemei ne Lösungsansatz für das Rauschmessen betrifft das Teilen des Signals in kleinere benachbarte Gruppen von Datenpunkten und das Messen des Rauschens in jedem Segment. In jedem Seg ment kann das Rauschen als entweder Spitze-zu-Spitze oder als RMS-Rauschen gemessen werden. Das Spitze-zu-Spitze-Rau schen ist die Differenz zwischen dem größten und kleinsten Wert innerhalb des Segments. RMS ist die Standardabweichung aller Datenwerte innerhalb der Gruppe. Spitze-zu-Spitze ist schneller und einfacher zu messen, RMS ist jedoch genauer. Das Spitze-zu-Spitze-Rauschen ist etwa sechs mal größer als das RMS-Rauschen für die gleichen Daten. Das bevorzugte Aus führungsbeispiel mißt das RMS-Rauschen. Die Schwellen t_p und t_N werden eingestellt, um plus oder minus einen Faktor mal dem jeweiligen RMS-Rauschen zu sein. Das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel verwendet einen Faktor von 2,0.

Beim Messen von Rauschen muß der Algorithmus sicherstellen, daß er nicht Spitzen oder Drift mit Rauschen verwechselt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Rauschmessung wurde jede Drift in dem Eingangssignal bereits vorher von dem Basislinien-eingestellten Signal subtrahiert, in dem das Rauschen gemessen wird. Um Spitzen auszuschließen, findet das bevorzugte Ausführungsbeispiel die Segmente mit dem kleinsten Nicht-Null-Rauschen (es wird angenommen, daß das Hintergrundrauschen viel niedriger als die Spitzen ist). Sobald die Rauschmessungen für alle Segmente durchgeführt worden sind, kann der kleinste Wert als das Basislinienrau schen gemessen werden. Da ein spezieller Detektor über einem bestimmten Signalpegel sättigen kann, was bewirkt, daß er ein fehlerhaft niedriges Rauschen aufweist, unterdrückt das bevorzugte Ausführungsbeispiel jegliche gemessene Rauschwer te von Null und wählt den kleinsten Nicht-Null-Wert als das Rauschen aus.

Ein weiterer Aspekt des Rauschmeßalgorithmus betrifft die Sache, welche Gruppen von Punkten verwendet werden, um die Messung durchzuführen. Die Gruppierung kann derart einfach sein, daß die Datenpunkte in eine bestimmte Anzahl von etwa gleichen Gruppen aufgeteilt werden (beispielsweise 100 Grup pen von n/100 pro Gruppe, wobei n die Anzahl von Punkten in dem Signal ist), wonach das Rauschen jeder Gruppe berechnet wird. Ein komplizierterer Lösungsansatz mißt das Rauschen bei mehr als 100 Gruppen, es werden jedoch immer noch 1/100 der Datenpunkte in jeder Gruppe verwendet, wobei beispiels weise die erste Gruppe die Punkte 1 bis 100 umfassen kann, während die zweite Gruppe die Punkte 51 bis 150, usw. ent hält. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel verwendet Gruppen von Daten bei Ein-Datenpunkt-Inkrementen des Startdatenpunk tes (beispielsweise die Punkte 1 bis 100, 2 bis 101, 3 bis 102, usw.).

BASISLINIENOPTIMIERUNGSVERFAHREN

Ein bevorzugtes erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein neues Verfahren zum Optimieren einer Ba sislinie, die zur Integration eines Signals verwendet wird. Der allgemeine Lösungsansatz besteht darin, mit einer an fänglichen angenäherten Basislinie zu beginnen, die in etwa der Hintergrunddrift des Signals folgt, die jedoch eine Feh lerkomponente hat, und dann die Genauigkeit dieser Basis linie zu verbessern, indem eine zusammengesetzte Basislinie gebildet wird, die dem Signalrauschen folgt, wonach die zu sammengesetzte Basislinie geglättet wird, um die Basislinie innerhalb des Rauschens zu zentrieren. Die Fehlerkomponente dieser verbesserten Basislinie ist kleiner als die der an fänglichen Basislinie.

Wie es durch Anwenden des Verfahrens von Fig. 7 auf die Si gnaldaten von Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist, beginnt das erste Ausführungsbeispiel mit einem anfänglichen Schritt 701, bei dem eine angenäherte Basislinie b(x) 105 erzeugt wird. Die angenäherte Basislinie kann durch Glätten des Si gnals s(x) oder durch andere Verfahren erzeugt werden, die eine Basislinie erzeugen, die im allgemeinen die Hinter grunddrift des Signals verfolgt. Die angenäherte Basislinie enthält Ungenauigkeiten, insbesondere in der Region von Si gnalspitzen und negativen Hintergrundstörungen, aufgrund der Flächenbewahrung des Glättungsalgorithmus.

Sobald die angenäherte Basislinie erhalten worden ist, kön nen die folgenden Optimierungsschritte einmal oder mehrmals durchgeführt werden, um die Basislinie zu optimieren. Der erste Schritt 702 der Optimierung besteht darin, die Basis linie von dem Signal zu subtrahieren, wobei die Differenz ein Basislinien-eingestelltes Signal a(x) 801 bildet, das um Null-Zählwerte zentriert ist, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Das Basislinien-eingestellte Signal zeigt die Abweichung des Signals von der Basislinie. Bei einem Wert von x, bei dem die Basislinie b(x) gleich dem Signal s(x) ist, gleicht das Basislinien-eingestellte Signal a(x) beispielsweise Null- Zählwerten. Da die geglättete Basislinie von dem früheren Schritt die Drift verfolgte, wird die Drift in dem Basis linien-eingestellten Signal gedämpft.

Der zweite Optimierungsschritt 703 besteht darin, das Rau schen in dem Basislinien-eingestellten Signal a(x) 801 zu berechnen und einen positiven (t_p) 802 und einen negativen (t_N) 803 Schwellenwert außerhalb des Bereichs des Rauschens und dasselbe umgebend einzustellen. Signaldaten s(x) an die sen Werten x, wo das Basislinien-eingestellte Signal in das Rauschband fällt, das durch Schwellen definiert ist, stellen etwa den Signalhintergrund dar. Signaldaten an den Werten von x, wo das Basislinien-eingestellte Signal außerhalb die ses Bandes fällt, stellen etwa Signalspitzen oder negative Hintergrundstörungen dar.

Der dritte Schritt 704 besteht darin, Daten von dem Signal s(x) an den Werten von x, wo das Basislinien-eingestellte Signal a(x) in das Rauschband fällt, das durch die Schwel lenwerte definiert ist, einzusetzen. Nachdem dieser Schritt durchgeführt worden ist, wird die Basislinie 901 in Fig. 9 eine Zusammensetzung von Signaldaten 902 an den Werten von x, wo das Signal etwa aus dem Hintergrund besteht, und der vorherigen Basislinie 903 an den Werten von x, wo das Signal etwa Spitzen oder negative Hintergrundstörungen aufweist. Wie es durch Vergleichen von Fig. 9 mit Fig. 1 zu sehen ist, approximiert die zusammengesetzte Basislinie 901 die Daten des Signals 101, wobei Spitzen 102 und Störungen 106 außer halb des Rauschbands abgeschnitten sind. Das Ersetzen von Basisliniendaten b(x) durch Signaldaten s(x) hat den Effekt des Entfernens eines großen Teils der Fläche der Spitzen aus der zusammengesetzten Basislinie 901, die in der Basislinie 105 nach dem Glätten 701 enthalten waren.

Der vierte Schritt 705 besteht darin, die zusammengesetzte Basislinie 901 zu glätten, um die verbesserte Basislinie 1001 zu bilden, die eine reduzierte Fehlerkomponente hat. Da Signaldaten, die Spitzen und Störungen außerhalb der Schwel lenwerte darstellen, aus der zusammengesetzten Basislinie 901 entfernt worden sind, stören sie nicht die verbesserte Basislinie 1001 in Fig. 10 des ersten Durchlaufs, die aus dem Glättungsschritt 705 resultiert. Es ist zu sehen, daß die verbesserte Basislinie 1001 des ersten Durchlaufs näher an einer Basislinie ist, die durch das Rauschen und die Drift zentriert ist, als die anfängliche Basislinie 1002, wobei dieselbe näher an einer Basislinie ist, die ein Chro matographer, der auf das Chromatogramm schaut, zeichnen wür de.

Die vorhergehenden Optimierungsschritte 702, 703, 704 und 705 können iterativ 706 durchgeführt werden, um die Basis linie weiter zu verbessern, wobei die verbesserte Basis linie, die durch die frühere Iteration erzeugt worden ist, als die angenäherte Basislinie für die nächste Iteration eingesetzt wird. Da die verbesserte Basislinie 1001 des er sten Durchlaufs genauer als die anfängliche Basislinie 1002 ist, werden die Abweichungen von Null-Zählwerten in dem Basislinien-eingestellten Signal 1101 des zweiten Durchlaufs von Fig. 11 weiter reduziert, wodurch es möglich wird, daß Schwellen des zweiten Durchlaufs t_P 1102 und t_N 1103 enger bezüglich der Schwellen des ersten Durchlaufs t_P 802 und t_N 803 eingestellt werden, was wiederum in einer genaueren zu sammengesetzten Basislinie des zweiten Durchlaufs resul tiert. Die zweite Iteration ergibt die verbesserte Basis linie 1003 des zweiten Durchlaufs von Fig. 10. Für ein ziem lich einfaches Signal mit kleinen Spitzen und Störungen sind gute Resultate nach nur einer oder zwei Iterationen möglich, um jedoch einen allgemeineren Fall handzuhaben, führt das bevorzugte Ausführungsbeispiel acht Iterationen durch. Zu sätzliche Iterationen der Optimierungsschritte ergeben eine weitere Verbesserung, jedoch auf Kosten einer erhöhten Ver arbeitungszeit.

Nachdem die Basislinie optimiert worden ist, kann das Signal mittels eines bekannten Integrationsalgorithmus integriert werden, der diese optimierte Basislinie verwendet, um die Zeit und den Signalpegel zu definieren, welche für die Start- und End-Basislinienpunkte für jede Spitze verwendet werden müssen, um die Spitzenhöhen und Spitzenflächen genau er zu berechnen.

SIGNALFILTERVERFAHREN ZUR DÄMPFUNG DER DRIFT

Wie es durch Anwenden des Verfahrens von Fig. 12 auf die Si gnaldaten von Fig. 5 beispielhaft dargestellt worden ist, ist ein bevorzugtes zweites Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung ein neues Verfahren zum Filtern eines Si gnals 503, um die Hintergrunddrift 504 zu dämpfen. Der all gemeine Lösungsansatz, der bei dem zweiten Ausführungsbei spiel verwendet wird, besteht darin, eine geglättete zusam mengesetzte Basislinie zu erzeugen, die der Signaldrift folgt, und dann die Basislinie von dem Signal abzuziehen, um die Drift zu dämpfen. Die Ähnlichkeiten zwischen diesem Ver fahren und dem Basislinienoptimierungsverfahren werden für Fachleute erkennbar sein.

Dieses Ausführungsbeispiel beginnt mit einem Schritt 1201, bei dem eine anfängliche Basislinie b(x) durch Glätten des Signals s(x) 503 erzeugt wird. Die Glättungsoperation er zeugt eine Basislinie, die Niederfrequenzphänomenen, wie z. B. einer Hintergrunddrift, in etwa folgt, jedoch höher frequenten Phänomenen, wie z. B. Hintergrundrauschen und Spitzen, nicht mehr folgt.

Der zweite Schritt 1202 besteht darin, die Basislinie b(x) von dem Signal s(x) 503 zu subtrahieren, wobei die Differenz ein Basislinien-eingestelltes Signal a(x) bildet, das um Null-Zählwerte herum zentriert ist. Da die geglättete Basis linie b(x) der Drift in dem Signal folgt, jedoch Spitzen oder Rauschen nicht folgt, ist zu sehen, daß die Drift in dem Basislinien-eingestellten Signal a(x) gedämpft ist, wäh rend Spitzen und Rauschen bleiben.

Der dritte Schritt 1203 besteht darin, das Rauschen in dem Basislinien-eingestellten Signal a(x) zu berechnen und einen positiven (t_P) und einen negativen (t_N) Schwellenwert außer halb des Bereichs und das Rauschen umgebend einzustellen. Signaldaten an den Werten von x, wo das Basislinien-einge stellte Signal in das Rauschband fällt, das durch die Schwellen definiert ist, stellen etwa den Hintergrund dar. Signaldaten an den Werten von x, wo das Basislinien-einge stellte Signal außerhalb dieses Bandes fällt, stellen etwa Spitzen dar.

Der vierte Schritt 1204 besteht darin, Daten von dem Signal s(x) in die Basislinie b(x) bei Werten von x einzusetzen, wo das Basislinien-eingestellte Signal a(x) in das Rauschband fällt, das durch die Schwellenwerte definiert ist. Aufgrund des Verhaltens dieses Schrittes wird die Basislinie eine Zu sammensetzung von Signaldaten an den Werten von x, wo das Signal etwa aus Hintergrund besteht, und einer früheren Ba sislinie an den Werten von x, wo das Signal etwa aus Spitzen besteht. Die zusammengesetzte Basislinie nähert Signaldaten an, wobei alle Spitzen außerhalb des Rauschbands abgeschnit ten sind. Es ist zu sehen, daß das Einsetzen von Signaldaten in die Basislinie die zusammengesetzte Basislinie dahin bringt, der Drift und dem Rauschen in dem Signal etwa zu folgen.

Der fünfte Schritt 1205 besteht darin, die zusammengesetzte Basislinie b(x) zu glätten. Die Glättungsoperation resul tiert in einer Basislinie b(x), die noch annähernd der Hin tergrunddrift folgt, wobei jedoch die Effekte des Rauschens geglättet und gedämpft worden sind.

Der zweite, dritte, vierte und fünfte Schritt 1202, 1203, 1204 und 1205 können iterativ 1207 durchgeführt werden, um die Tatsache zu verbessern, wie gut die Basislinie b(x) der Hintergrunddrift folgt, indem die geglättete zusammengesetz te Basislinie, die aus der vorherigen Iteration resultierte, als die angenäherte Basislinie für die nächste Iteration verwendet wird. Für ein ziemlich einfaches Signal mit klei nen Spitzen und Störungen sind gute Resultate nach nur einer oder zwei Iterationen möglich. Um jedoch den allgemeineren Fall handhaben zu können, führt das bevorzugte Ausführungs beispiel acht Iterationen durch. Zusätzliche Iterationen dämpfen die Drift weiter, jedoch auf Kosten einer erhöhten Verarbeitungszeit.

Nachdem die letzte Iteration durchgeführt worden ist, be steht der letzte Schritt 1206 darin, die Basislinie b(x) von dem Signal s(x) zu subtrahieren, um das gefilterte Signal 1301 zu bilden, das in Fig. 13 gezeigt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß dies ein Signal 1301 zur Folge hat, das um Null-Zählwerte herum zentriert ist, bei dem die Hintergrund drift gedämpft worden ist, während das für das Hintergrund rauschen nicht zutrifft. Die Höhen der Spitzen 1302 wurden eingestellt, um die Drift zu kompensieren, wie es durch Ver gleich mit den Spitzen 506 gesehen werden kann. Die Spitzen fläche ist bewahrt worden.

Das gefilterte Signal kann ferner als ein Chromatogramm dar gestellt werden, oder es kann mittels eines bekannten Inte grationsalgorithmus integriert werden, um die Spitzenhöhen und Flächen zu berechnen. Da die Drift aus dem Signal ge filtert worden ist, ist die Integration dahingehend verein facht, daß ein Signalpegel von Null-Zählwerten für den Start- und den End-Basislinienpunkt für alle Spitzen verwen det werden kann. Zusätzlich werden falsche Spitzen aufgrund einer Drift eliminiert, wie es durch die Abwesenheit der falschen Spitze 505 in Fig. 13 gesehen werden kann.

SIGNALFILTERVERFAHREN ZUR DÄMPFUNG VON RAUSCHEN UND DRIFT

Wie es durch Anwenden des Verfahrens von Fig. 14 auf die Si gnaldaten von Fig. 5 beispielhaft gezeigt worden ist, be steht ein bevorzugtes drittes Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung in einem neuen Verfahren zum Filtern des Signals 503, um sowohl Rauschen 507 als auch Drift 504 zu dämpfen. Der allgemeine Lösungsansatz besteht darin, eine geglättete Basislinie zu erzeugen, die der Signaldrift folgt, und dann eine zusammengesetzte Basislinie zu erzeu gen, die dem Signalrauschen folgt, und schließlich die zu sammengesetzte Basislinie von dem Signal zu subtrahieren, um die Drift und das Rauschen zu dämpfen. Die Ähnlichkeiten zwischen diesem Verfahren und dem Signalfilterverfahren zur Dämpfung der Drift, das vorher beschrieben wurde, werden für Fachleute sichtbar sein.

Das Ausführungsbeispiel beginnt mit einem Schritt 1401, bei dem eine anfängliche angenäherte Basislinie b(x) durch Glät ten des Signals s(x) 503 erzeugt worden ist. Die Glättungs operation erzeugt eine Basislinie, die Niederfrequenzphäno menen, wie z. B. einer Drift, folgt, die jedoch nicht höher frequenten Phänomenen folgt, wie z. B. Rauschen und Spitzen.

Der zweite Schritt 1402 besteht darin, die Basislinie b(x) von dem Signal s(x) 503 zu subtrahieren, wobei die Differenz ein Basislinien-eingestelltes Signal a(x) bildet, das um Null-Zählwerte herum zentriert ist. Da die geglättete Basis linie b(x) die Drift in dem Signal verfolgt, jedoch nicht Spitzen oder Rauschen folgt, ist zu sehen, daß die Drift in dem Basislinien-eingestellten Signal a(x) gedämpft ist, wäh rend die Spitzen und das Rauschen bleiben.

Der dritte Schritt 1403 besteht darin, das Rauschen in dem Basislinien-eingestellten Signal a(x) zu berechnen und einen positiven (t_P) und einen negativen (t_N) Schwellenwert außer halb des Bereichs des Rauschens und dasselbe umgebend einzu stellen. Signaldaten an den Werten von x, wo das Basisli nien-eingestellte Signal in das Rauschband fällt, das durch die Schwellen definiert ist, stellen etwa den Hintergrund dar. Signaldaten an den Werten von x, wo das Basislinien eingestellte Signal außerhalb dieses Bandes fällt, stellen etwa Spitzen dar.

Der vierte Schritt 1404 besteht darin, Daten von dem Signal s(x) in die Basislinie b(x) an Werten von x einzusetzen, wo das Basislinien-eingestellte Signal a(x) in das Rauschband fällt, das durch die Schwellenwerte definiert ist. Nach dem Verhalten dieses Schrittes wird die Basislinie eine Zusam mensetzung von Signaldaten an den Werten von x, wo das Si gnal etwa aus Hintergrund besteht, und einer vorherigen Ba sislinie an den Werten von x, wo das Signal etwa aus Spitzen besteht. Die zusammengesetzte Basislinie nähert Signaldaten an, wobei alle Spitzen außerhalb des Rauschbands abgeschnit ten sind. Es ist zu sehen, daß das Einsetzen von Signaldaten in die Basislinie die zusammengesetzte Basislinie dahin bringt, daß sie der Drift und dem Rauschen in dem Signal folgt.

Der zweite, dritte und vierte Schritt können iterativ 1406 durchgeführt werden, um die Tatsache weiter zu verbessern, wie gut die zusammengesetzte Basislinie der Hintergrunddrift und dem Rauschen folgt. Wenn das Verfahren iterativ durch geführt wird, wird die zusammengesetzte Basislinie b(x), die durch den vierten Schritt 1404 der vorherigen Iteration er zeugt worden ist, geglättet 1405 werden, und dieselbe wird dann die angenäherte Basislinie ersetzen, die zum Durchfüh ren des Subtraktionsschritts 1402 der nächsten Iteration verwendet wird. Für ein ziemlich einfaches Signal mit klei nen Spitzen und Störungen sind gute Ergebnisse bereits nach nur einer oder zwei Iterationen möglich. Um jedoch den all gemeineren Fall handhaben zu können, führt das bevorzugte Ausführungsbeispiel acht Iterationen durch. Zusätzliche Ite rationen dämpfen die Drift und das Rauschen weiter, jedoch auf Kosten der erhöhten Verarbeitungszeit. Fig. 15 zeigt die zusammengesetzte Basislinie 1501, die durch die letzte Ite ration erzeugt worden ist, und dazu das Signal 1502 darüber gelegt (aus Klarheitsgründen ist die Basislinie etwas nach unten versetzt dargestellt). Es ist zu sehen, daß die Ba sislinie dem Signal überall dort eng folgt, außer wo Spitzen vorhanden sind.

Sobald die Iteration vollendet worden ist und die letzte zusammengesetzte Basislinie b(x) erhalten worden ist, wird die zusammengesetzte Basislinie von dem Signal s(x) subtra hiert 1407. Wie es in Fig. 16 gezeigt ist, werden die Hin tergrunddrift und das Rauschen gedämpft. In der Tat wird nach einer ausreichenden Anzahl von Iterationen das resul tierende Signal s(x) 1601 Null-Zählwerte überall dort auf weisen, wo keine Spitzen 1602 existieren. Die Höhe der Spit zen 1602 über der Basislinie ist unverändert, wie es durch Vergleich mit den Spitzen 506 zu sehen ist, und die Spitzen fläche ist bewahrt worden. Zusätzlich sind falsche Spitzen aufgrund einer Drift eliminiert, wie es durch die Abwesen heit der falschen Spitze 505 in Fig. 16 erkannt werden kann.

Das Drift-eingestellte Signal kann weiter als einfaches Chromatogramm dargestellt werden, oder es kann mittels eines bekannten Integrationsalgorithmus integriert werden, um Spitzenhöhen und Flächen zu berechnen. Da die Drift und das Rauschen aus dem Signal gefiltert worden sind, ist die Inte gration vereinfacht. Ein Signalpegel von Null-Zählwerten wird für den Start- und den End-Basislinienpunkt aller Spit zen verwendet, und ein einfacher Spitzendetektor wird aus reichen, da jede positive Abweichung von Null-Zählwerten eine Spitze anzeigt. Zusätzlich werden falsche Spitzen auf grund einer Drift eliminiert, wie es durch die Abwesenheit der falschen Spitze 505 in Fig. 16 zu sehen ist.

Eine weitere Anwendung für dieses Filterverfahren besteht in einer simulierten Destillation, die keine Integration mit sich bringt. Bei der simulierten Destillation wird das Si gnal in kleine Segmente, die Flächenscheiben genannt werden, aufgeteilt. Jede Flächenscheibe entspricht einem bestimmten Kochen-Bereich einer Kohlenwasserstoffmischung. Welche Spit zen die Fläche innerhalb einer Scheibe bilden, ist nicht wichtig, da alle Spitzen in der Scheibe etwa den gleichen Kochpunkt haben. Statt dessen wird die Gesamtfläche unter den Spitzen jeder Scheibe gemessen. Wesentliche Fehler re sultieren aus einer simulierten Destillation, wenn das Rauschen und die Drift bezüglich des Signals bedeutsam sind. Unter Verwendung dieses Filterverfahrens zur Entfernung von Drift und Rauschen von dem Signal vor dem Durchführen einer simulierten Destillation werden die Flächenscheiben jedoch nur die Fläche der Spitzen enthalten. Diese Technik ist nur anwendbar, wenn diskrete Spitzen vorhanden sind, wie es bei niedriger kochenden Gemischen der Fall ist. Höher kochende Bereiche tendieren dazu, "Buckel" mit stark ineinander über gegangenen Spitzen zu erzeugen, wobei das Filterverfahren die Buckel als Drift behandeln wird und einen großen Teil ihrer Fläche heraussubtrahieren wird.

SIGNALFILTERN ZUM DÄMPFEN VON RAUSCHEN

Wie es durch Anwenden des Verfahrens von Fig. 17 auf die Si gnaldaten von Fig. 5 beispielhaft gezeigt worden ist, ist ein bevorzugtes viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein neues Verfahren zum Filtern eines Signals 503, um das Rauschen 507 zu dämpfen. Der allgemeine Lösungsansatz besteht darin, eine zusammengesetzte Basislinie zu bilden, die Rauschen und Drift verfolgt, und dann die zusammenge setzte Basislinie zu glätten, um eine Zwischenbasislinie zu bilden, die nur der Drift folgt. Anschließend wird die zu sammengesetzte Basislinie von dem Signal subtrahiert, um so wohl Rauschen als auch Drift zu dämpfen. Schließlich wird die Zwischenbasislinie wieder hinzuaddiert, um die Drift neu zu bilden. Fachleute werden erkennen, daß dieses Verfahren Elemente der zwei Signalfilterverfahren, die oben beschrie ben wurden, kombiniert.

Dieses Ausführungsbeispiel beginnt mit einem Schritt 1701, bei dem eine anfängliche Basislinie b(x) erzeugt wird, indem das Signal s(x) 503 geglättet wird. Die Glättungsoperation erzeugt eine Basislinie, die Niederfrequenzphänomenen, wie z. B. einer Drift, folgt, die jedoch höherfrequenten Phäno menen, wie z. B. Rauschen und Spitzen, nicht folgt.

Der zweite Schritt 1702 besteht darin, die Basislinie b(x) von dem Signal s(x) zu subtrahieren, wobei die Differenz ein Basislinien-eingestelltes Signal a(x) bildet, das um Null- Zählwerte herum zentriert ist. Da die geglättete Basislinie b(x) der Drift in dem Signal folgt, jedoch nicht Spitzen oder Rauschen, ist zu sehen, daß die Drift in dem Basis linien-eingestellten Signal a(x) gedämpft ist, während die Spitzen und das Rauschen bleiben.

Der dritte Schritt 1703 besteht darin, das Rauschen in dem Basislinien-eingestellten Signal a(x) zu berechnen und einen positiven (t_P) und einen negativen (t_N) Schwellenwert außer halb des Bereichs des Rauschens und dasselbe umgebend einzu stellen. Signaldaten an den Werten von x, wo das Basisli nien-eingestellte Signal in das Rauschband fällt, das durch die Schwellen definiert ist, stellen etwa den Hintergrund dar. Signaldaten an den Werten von x, wo das Basislinien eingestellte Signal außerhalb dieses Bandes fällt, stellen etwa Spitzen dar.

Der vierte Schritt 1704 besteht darin, Daten von dem Signal s(x) in die Basislinie b(x) an Werten von x einzusetzen, wo das Basislinien-eingestellte Signal a(x) in das Rauschband fällt, das durch die Schwellenwerte definiert ist. Nach die sem Schritt wird die Basislinie eine Zusammensetzung von Si gnaldaten an den Werten von x, wo das Signal etwa aus Hin tergrund besteht, und einer früheren Basislinie an den Wer ten von x, wo das Signal etwa aus Spitzen besteht. Die zu sammengesetzte Basislinie nähert Signaldaten an, wobei alle Spitzen außerhalb des Rauschbands abgeschnitten sind. Es ist zu sehen, daß das Einsetzen von Signaldaten in die Basis linie die zusammengesetzte Basislinie dahin bringt, daß sie der Hintergrunddrift und dem Rauschen in dem Signal etwa folgt.

Der fünfte Schritt 1705 besteht darin, die zusammengesetzte Basislinie b(x) zu glätten, um eine Zwischenbasislinie b2(x) zu bilden, die etwa der Hintergrunddrift folgt, die jedoch nicht länger dem Rauschen folgt, und zwar aufgrund der Aus wirkungen der Glättungsoperation.

Der zweite, dritte, vierte und fünfte Schritt können itera tiv 1706 durchgeführt werden, um weiter den Punkt zu verbes sern, wie gut die zusammengesetzte Basislinie b(x) und die Zwischenbasislinie b2(x) dem Hintergrund folgen. Wenn das Verfahren iterativ durchgeführt wird, wird die Zwischenba sislinie b2(x), die durch den fünften Schritt 1705 der frü heren Iteration erzeugt worden ist, die Basislinie b(x) 1707 für den Subtraktionsschritts 1702 der nächsten Iteration er setzen. Für ein ziemlich einfaches Signal mit kleinen Spit zen und Störungen sind gute Ergebnisse nach nur einer oder zwei Iterationen möglich. Um jedoch den allgemeineren Fall handhaben zu können, umfaßt das bevorzugte Ausführungsbei spiel acht Iterationen. Zusätzliche Iterationen dämpfen das Rauschen weiter, jedoch auf Kosten einer erhöhten Verarbei tungszeit.

Sobald eine Iteration vollendet worden ist und die letzte zusammengesetzte Basislinie b(x) und die Zwischenbasislinie b2(x) erhalten worden sind, wird die zusammengesetzte Basis linie von dem Signal s(x) subtrahiert 1708, um die Hinter grunddrift und das Rauschen zu dämpfen, wobei die Zwischen basislinie b2(x) zu dem Signal s(x) hinzuaddiert wird 1708, um die Hintergrunddrift wieder hinein zu addieren. Wie es in Fig. 18 gezeigt ist, ist das Hintergrundrauschen gedämpft, während die Drift 1803 allgemein unbeeinträchtigt ist. Als Ergebnis ist die Amplitude der Spitzen 1802 im wesentlichen gleich zu der der Spitzen 506 in dem ursprünglichen Signal 503. Es ist zu sehen, daß aufgrund der Addition der Hinter grunddrift das resultierende Signal s(x) 1801 nicht um Null-Zählwerte herum zentriert sein wird, jedoch um den Pe gel der ursprünglichen Hintergrunddrift 1803.

Das Drift-eingestellte Signal kann weiter als Chromatogramm dargestellt werden, das die Drift in dem Signal ohne die Maskierungseffekte des Rauschens zeigt. Das Signal kann ebenfalls mittels eines bekannten Integrationsalgorithmus integriert werden, um Spitzenhöhen und Spitzenflächen zu berechnen.

SCHLUSSFOLGERUNG

Aus dem vorhergehenden ist zu sehen, daß die Erfindung neue und vorteilhafte Verfahren zum Optimieren der Basislinie eines Signals schafft, um die Auswirkungen von Rauschen und Drift und von Filterdrift und Rauschen oder von beiden bei einem Signal vor dem Durchführen folgender Verarbeitungsope rationen korrekt zu berücksichtigen. Eine genaue Basislinie stellt eine korrekte Spitzenerkennung sicher und erzeugt ge naue Integrationsresultate für die Spitzenhöhe und die Spit zenfläche. Das Vorfiltern des Signals zum Entfernen der Drift und des Rauschens liefert eine visuell reinere Anzei ge, erlaubt eine Integration mittels eines einfacheren und schnelleren Algorithmus und erlaubt die Durchführung einer genauen simulierten Destillation.

Obwohl mehrere spezifische Ausführungsbeispiele dieser Er findung auf dem Gebiet der Gaschromatographie beschrieben und dargestellt worden sind, ist die Erfindung nicht auf die spezifischen Formen, Verfahren und Anordnungen derart be schriebener und dargestellter Teile begrenzt. Die Ausfüh rungsbeispiele der hierin beschriebenen Erfindung können beispielsweise auch bei Signalen eingesetzt werden, die durch andere elektronische Geräte, wie z. B. Spektrumsanaly satoren und Seismographen, erzeugt werden.

Claims

1. Verfahren zum Analysieren eines Eingangssignals mit einem Hintergrundpegel mit folgenden Schritten:
Erfassen des Eingangssignals (101);
Subtrahieren (702) einer angenäherten Basislinie (1002) mit einer ersten Fehlerkomponente von dem Ein gangssignal (101), um ein Basislinien-eingestelltes Signal (801) mit einem Basislinien-eingestellten Rau schen zu bilden;
Berechnen (703) eines ersten (802) und eines zweiten (803) Schwellenwerts, die den Bereich des Basisli nien-eingestellten Rauschens umgeben, und Definieren eines Rauschbandes zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellenwert; und
Einsetzen (704) des Eingangssignals (101) für die angenäherte Basislinie (1002) immer dann, wenn das Basislinien-eingestellte Signal (801) in das Rausch band fällt, um eine zusammengesetzte Basislinie (901) zu bilden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner folgenden Schritt aufweist:
Glätten (701) des Eingangssignals (101), um die ange näherte Basislinie (1002) zu bilden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Hintergrund pegel eine erste Driftkomponente umfaßt, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist:
Glätten (1205) der zusammengesetzten Basislinie, um eine verbesserte Basislinie zu bilden; und
Subtrahieren (1206) der verbesserten Basislinie von dem Eingangssignal, um ein gefiltertes Signal (1301) zu bilden, das eine zweite Driftkomponente aufweist, die bezüglich der ersten Driftkomponente gedämpft ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, das ferner den Schritt des Ersetzens der angenäherten Basislinie durch die ver besserte Basislinie umfaßt, und bei dem die Schritte des Subtrahierens der angenäherten Basislinie, des Berechnens eines ersten und eines zweiten Schwellen werts, des Einsetzens des Eingangssignals in die angenäherte Basislinie, des Glättens der zusammen gesetzten Basislinie und des Ersetzens der angenäher ten Basislinie iterativ (1207) durchgeführt werden, wodurch die zweite Driftkomponente bei jeder Iteration weiter gedämpft wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Hintergrund pegel eine erste Driftkomponente und eine erste Rauschkomponente umfaßt, das ferner den Schritt des Subtrahierens (1407) der zusammengesetzten Basislinie von dem Eingangssignal umfaßt, um ein gefiltertes Si gnal (1601) zu bilden, das eine zweite Driftkomponen te, die bezüglich der ersten Driftkomponente gedämpft ist, und eine zweite Rauschkomponente, die bezüglich der ersten Rauschkomponente gedämpft ist, aufweist.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, das ferner folgende Schritte aufweist:
Glätten (1405) der zusammengesetzten Basislinie, um eine verbesserte Basislinie zu bilden; und
Ersetzen der angenäherten Basislinie durch die verbes serte Basislinie;
wobei die Verfahrensschritte des Substrahierens der angenäherten Basislinie, des Berechnens eines ersten und eines zweiten Schwellenwerts, des Einsetzens des Eingangssignals in die angenäherte Basislinie, des Glättens der zusammengesetzten Basislinie und des Er setzens der angenäherten Basislinie iterativ (1406) durchgeführt werden, wodurch die zweite Driftkompo nente und die zweite Rauschkomponente bei jeder Itera tion weiter gedämpft werden.

7. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem das Eingangssignal chromatographische Daten umfaßt, das ferner den Schritt des Durchführens von Berechnungen der simu lierten Destillation auf das gefilterte Signal umfaßt.

8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Hintergrundpegel eine erste Rauschkompo nente umfaßt, das ferner folgende Schritte aufweist:
Glätten (1705) der zusammengesetzten Basislinie, um eine Zwischenbasislinie zu bilden; und
Bilden (1708) eines gefilterten Signals (1801) mit einer zweiten Rauschkomponente, die bezüglich der er sten Rauschkomponente gedämpft ist, durch Subtrahieren der zusammengesetzten Basislinie von dem Eingangssi gnal, und durch Addieren der Zwischenbasislinie zu dem Eingangssignal.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner den Schritt des Ersetzens (1707) der angenäherten Basislinie durch die Zwischenbasislinie umfaßt, und bei dem die Schritte des Subtrahierens der angenäherten Basislinie, des Be rechnens eines ersten und eines zweiten Schwellenwer tes, des Einsetzens des Eingangssignals in die angenä herte Basislinie, des Glättens der zusammengesetzten Basislinie und des Ersetzens der angenäherten Basis linie iterativ (1706) durchgeführt werden, wodurch die zweite Driftkomponente bei jeder Iteration weiter ge dämpft wird.

10. Verfahren zum Analysieren eines Eingangssignals gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner folgen den Schritt aufweist:
Glätten (705) der zusammengesetzten Basislinie (901), um eine verbesserte Basislinie (1001) mit einer zwei ten Fehlerkomponente zu bilden, die kleiner als die erste Fehlerkomponente ist.

11. Verfahren zum Analysieren eines Eingangssignals gemäß Anspruch 10, das ferner den Verfahrensschritt des Er setzens der angenäherten Basislinie (1002) durch die verbesserte Basislinie (1001) umfaßt, wobei die Schritte des Subtrahierens (702) der angenäherten Ba sislinie (1002), des Berechnens (702) eines ersten (802) und zweiten (803) Schwellenwerts, des Einsetzens (704) des Eingangssignals (101) in die angenäherte Ba sislinie (1002), des Glättens (705) der zusammenge setzten Basislinie (901) und des Ersetzens der ange näherten Basislinie (1002) iterativ (706) durchgeführt werden, wodurch die zweite Fehlerkomponente bei jeder Iteration weiter gedämpft wird.

12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Eingangssignal chromatographische Daten umfaßt.

13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, das ferner den Schritt des Integrierens (707) des Ein gangssignals (101) unter Verwendung der verbesserten Basislinie (1001) umfaßt.

14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die angenäherte Basislinie (1002) ferner eine Daten struktur b(x) umfaßt, bei dem das Eingangssignal (101) ferner eine Datenstruktur s(x) umfaßt, bei dem das Basislinien-eingestellte Signal (101) ferner eine Datenstruktur a(x) umfaßt, und bei dem der Schritt des Einsetzens (704) des Eingangssignals (101) für eine angenäherte Basislinie (1002) ferner das Einsetzen (704) des Werts von s(x) in b(x) an allen Werten von x umfaßt, wo a(x) in das Rauschband fällt.

15. Programmspeichermedium (623), das von einem Computer (622) lesbar ist und greifbar ein Programm (626) mit Befehlen umfaßt, die von dem Computer ausführbar sind, um Verfahrensschritte zum Verbessern der Genauigkeit einer angenäherten Basislinie (1002) für ein Eingangs signal (101) auszuführen, wobei die angenäherte Basis linie (1002) eine erste Fehlerkomponente aufweist, und wobei das Eingangssignal einen Hintergrundpegel auf weist, wobei die Verfahrensschritte folgende aufwei sen:
Subtrahieren (702) der angenäherten Basislinie (1002) von dem Eingangssignal (101), um ein Basislinien-ein gestelltes Signal (801) mit einem Basislinien-einge stellten Rauschen zu bilden;
Berechnen (703) eines ersten (802) und eines zweiten (803) Schwellenwerts, die den Bereich des Basisli nien-eingestellten Rauschens umgeben und ein Rausch band zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellenwert definieren;
Einsetzen (704) des Eingangssignals (101) für die an genäherte Basislinie (1002) immer dann, wenn das Ba sislinien-eingestellte Signal (801) in (902) das Rauschband fällt, um eine zusammengesetzte Basislinie (901) zu bilden; und
Glätten (705) der zusammengesetzten Basislinie (901), um eine verbesserte Basislinie (1001) mit einer zwei ten Fehlerkomponente, die kleiner als die erste Feh lerkomponente ist, zu bilden.

16. Programmspeichermedium (623), das von einem Computer (622) lesbar ist und greifbar ein Programm (626) mit Befehlen umfaßt, die von dem Computer ausführbar sind, um Verfahrensschritte zum Filtern eines Eingangs signals (503) mit einem Hintergrundpegel durchzufüh ren, wobei die Verfahrensschritte folgende aufweisen:
Glätten (1201) des Eingangssignals (503), um eine an genäherte Basislinie zu bilden;
Subtrahieren (1202) der angenäherten Basislinie von dem Eingangssignal (503), um ein Basislinien-einge stelltes Signal mit einem Basislinien-eingestellten Rauschen zu bilden;
Berechnen (1203) eines ersten und eines zweiten Schwellenwerts, die den Bereich des Basislinien-einge stellten Rauschens umgeben, wobei ein Rauschband zwi schen dem ersten und dem zweiten Schwellenwert defi niert wird; und
Einsetzen (1204) des Eingangssignals (503) für die an genäherte Basislinie immer dann, wenn das Basislini en-eingestellte Signal in das Rauschband fällt, um eine zusammengesetzte Basislinie zu bilden.

17. Programmspeichermedium gemäß Anspruch 16, bei dem die Verfahrensschritte folgende aufweisen:
Glätten (1205) der zusammengesetzten Basislinie, um eine verbesserte Basislinie zu bilden; und
Subtrahieren (1206) der verbesserten Basislinie von dem Eingangssignal (503), um ein gefiltertes Signal (1301) zu bilden, das eine zweite Driftkomponente auf weist, die bezüglich der ersten Driftkomponente ge dämpft ist.

18. Programmspeichermedium gemäß Anspruch 16, bei dem der Hintergrundpegel eine erste Driftkomponente und eine erste Rauschkomponente aufweist, wobei die Schritte ferner den Schritt des Subtrahierens (1407) der zusam mengesetzten Basislinie von dem Eingangssignal (503) aufweisen, um ein gefiltertes Signal (1601) zu bilden, das eine zweite Driftkomponente, die bezüglich der ersten Driftkomponente gedämpft ist, und eine zweite Rauschkomponente, die bezüglich der ersten Rauschkom ponente gedämpft ist, aufweist.

19. Programmspeichermedium gemäß Anspruch 16, bei dem der Hintergrundpegel eine erste Rauschkomponente umfaßt, das ferner folgende Verfahrensschritte aufweist:
Glätten (1705) der zusammengesetzten Basislinie, um eine Zwischenbasislinie zu bilden; und
Bilden (1708) eines gefilterten Signals (1801) mit einer zweiten Rauschkomponente, die bezüglich der er sten Rauschkomponente gedämpft ist, durch Subtrahieren der zusammengesetzten Basislinie von dem Eingangssi gnal (503) und durch Addieren der Zwischenbasislinie zu dem Eingangssignal (503).

20. Datenanalysesystem mit folgenden Merkmalen:
einem Eingang (621) zum Empfangen eines Eingangssi gnals (618) mit zumindest einer Spitze und ferner mit einem Hintergrundpegel, der Hintergrundrauschen um faßt; und
einem Prozessor (622), der in Kommunikation mit dem Eingang (621) ist und
eine angenäherte Basislinie von dem Eingangssignal subtrahiert (702), um ein Basislinien-eingestelltes Signal mit einem Basislinien-eingestellten Rauschen zu bilden,
einen ersten und einen zweiten Schwellenwert, die den Bereich des Basislinien-eingestellten Rauschens umge ben, berechnet (703), wodurch ein Rauschband zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellenwert definiert wird, und
das Eingangssignal für die angenäherte Basislinie immer dann einsetzt (709), wenn das Basislinien-ein gestellte Signal in das Rauschband fällt, um eine zu sammengesetzte Basislinie zu bilden.

21. Datenanalysesystem gemäß Anspruch 20, das ferner einen Chromatographen (610) umfaßt, der mit dem Eingang (621) verbunden ist, wobei der Chromatograph (610) an gepaßt ist, um eine chemische Probe (601) mit einer oder mehreren Komponenten zu empfangen, wobei der Chromatograph (610) ferner eine Säule (614) zum Tren nen der chemischen Probe (601) in die Komponenten und einen Detektor (617), der auf die Komponenten zum Er zeugen des Eingangssignals (618) anspricht, aufweist.

22. Datenanalysesystem gemäß Anspruch 20 oder 21, das fer ner ein Ausgabegerät (628) umfaßt, wobei der Prozessor (622) ferner
die zusammengesetzte Basislinie (901) glättet (705), um eine verbesserte Basislinie (1001) zu bilden,
das Eingangssignal (618) unter Verwendung der verbes serten Basislinie (1001) integriert (707), und
das integrierte Signal zu dem Ausgabegerät (628) über trägt.