DE2205793C3

DE2205793C3 - Schaltungsanordnung zum Abgleich der Nullinie

Info

Publication number: DE2205793C3
Application number: DE2205793A
Authority: DE
Inventors: Hans W. Kiefer; Lothar 7772 Oberuhldingen Riethmueller; Richard 7771 Muehlhofen Sponholz; Ernst Spreitzhofer
Original assignee: Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1972-02-08
Filing date: 1972-02-08
Publication date: 1974-09-12
Also published as: GB1355026A; US3800236A; JPS4893369A; DE2205793B2; DE2205793A1

Description

Mittel zur Steuerung des Einzählvorganges in Abhängigkeit von dem Peakerkennungssignal des Peakdetektors, derart, daß durch das Peakerkennungssignal der Nullinienabgleich unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zähler (22) ein Speicher (38) verbunden ist, in dem am Ende jedes Abtastintervalls der Zählerstand übertragbar ist, und daß durch das Peakerkennungssignal der dem Nullinienabgleich im vorletzten Abtastintervall entsprechende Speicherinhalt in den Zähler zurückübertragbar ist.

Die Erfindung betrifft eine Schallungsanordnung zum Abgleich der Nullinie eines aus aufeinanderfolgenden Peaks bestehenden Meßsignals enthaltend: einen Peakdetektor mit einem Integrator, der die Signaländerung über aufeinanderfolgende Abtastintervalle integriert und nach jedem Abtastintervall auf null rückstellbar ist, und mit einem Vergleicher, durch den der Integratorausgang mit einem Referenzsignal vergleichbar ist und der ein Peakerkennungssignal liefert, wenn der Integrator während eines Abtastintervalls das Referenzsignal überschreitet, einen Zähler, in welchen bei einer Abweichung des Meßsignals von null Impulse einzählbar sind, einen Digital-Analog-Wandler, durch den der Zählerstand in ein analoges Korrektursignal umsetzbar ist, welches auf das Meßsignal zur Nullinienkorrektur aufschaltbar ist, und Mittel zur Steuerung des Einzählvorganges in Abhängigkeit von dem Peakerkennungssignal des Peakdetektors, derart, daß durch das Peakerkennungssignal der Nullinienabgleich unterbrochen wird.

Es ist ein Peakdetektor bekannt, bei welchem ein Meßsignal an einem Summierverstärker anliegt, dem ein Miller-Integrator nachgeschaltet ist. Der Ausgang des Miller-Integrators beaufschlagt einmal einen ersten Schwellwertschalter, dessen Ausgang an einem . Eingang eines ersten UND-Gliedes anliegt. An dem zweiten Eingang des ersten UND-Gliedes liegt ein Taktsignal, welches Abtastintervalle bestimmt. Der Ausgang des UND-Gliedes liegt an einem Eingang eines zweiten UND-Gliedes, an dessen anderem Eingang Zählimpulse mit einer festen Impulsfrequenz an-

Zählers beaufschlagen einen DigUal-A -~

der ein analoges Korrektursignal erzeug . Dieses Kor-StuSal Hegt am Eingang des Summ«erverstarkers an und ist somit auf das Meßsignal aufgeschaltet. Die Taktimpulse an dem ersten UND-Glied bewirken zu S^S Abtastintervalls einen Nullabgleich am

» Sang des Summierverstärkers, so daß der Integrafor Ss die in einem Abtastintervall auftretenden Signaländerungen integriert. Am Ausgang des Inte-Sors liegt ein zweiter Schwellwertschalter Das ,st ein Vergleicher, der das Ausgangssignal des Integra-

tors mit einem Referenzsignal vergleicht. Wenn das Ausgangssignal des integrators den Schwellwert, nämlich das Referenzsignal, während eines Abtastm-"ervalls übersteigt, dann liefert der Schwellwertschalter ein Peakerkennungssignal, welches einer Auswer-

terloeik zugeführt wird und beispielsweise die KakfmegSeinleitet und den Nullabgleich für das zuinSrende Signal unterbricht (deutsche Offenlegungsschrift 1903698).

Es ist weiterhin eine Schaltungsanordnung fur die

as Nullinienkorrektur bei einem Peakintegrator bekannt (französische Patentschrift 1448 815). be, welcher zur Nullinienkorrektur die Spannung mittels eines Spannung. Frequenz-Wandlers in eine Impulsfrequenz umgesetzt wird, weiche einen Zähler beaufschlagt.

ao Der Zahlerstand wird zwischen den Meßsignalen über ein Gatter periodisch auf einen Speicher übertragen, wobei das Gatter von einem Taktgeber und einem Peakdetektor gesteuert ist. Der Speicher enthält einen Digital-Analog-Wandler, welcher der anliegenden

-S Spannung eine Korrekturspannung überlagert. Die Nullinie wird auf diese Weise gesteuert durch den Taktgeber und jeweils am Ende gleicher Meßzeitintervalle korrigiert, wenn nicht der Peakdetektor am Ende des Meßzeitintervalls das Auftreten eines Peaks

feststellt. .

Bei dieser bekannten Anordnung erfolgt ein Nullabgleich so lange, bis der Peakdetektor das Auftreten eines Peaks signalisiert. Wenn man bei einer solchen Schaltungsanordnung für den Nullabgleich einen

Peakdetektor verwendet, bei welchem das Zeitintegral der Signaländerung in einzelnen Abtastintervallen mit einem Schwellwert verglichen wird, wie beispielsweise durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 903 698 bekannt ist, dann kann dies zu Fehlern füh-

ren. Wenn nämlich in einem Abtastintervall, welches zur Erhöhung der Empfindlichkeit und zur Unterdrückung von Störeinflüssen möglichst lang gewählt werden sollte, ein Signalanstieg stattfindet, der jedoch den Schwellwert noch nicht ganz erreicht, dann wird

dieser Signalanstieg am Ende des Abtastintervalls durch den Nullabgleich kompensiert, der Peak wird dann erst in dem nächsten Abtastintervall erkannt, wenn der Signalanstieg den Schwellwert überschreitet. Es setzt dann nicht nur die Peakintegration ein Ab-

tastintervall zu spät ein, was einen Fehler mit sich bringt, sondern es tritt ein wesentlich größerer Fehler dadurch auf, daß. der Signalanstieg in dem vorangegangenen Abtastintervall kompensiert wurde und somit das integrierte Signal über die gesamte Breite des

Peaks hinweg um diesen Betrag verfälscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Abgleich der Nullinie mit einem über Abtastintervalle integrierenden Peakde-

tektor, einem bei einer Abweichung des Meßsignals von der Nullinie von Zählimpulsen beaufschlagten Zähler, einem Digital-Analog-Wandler zur Erzeugung eines Korrektursignals für den Nullinienabgleich und Mitteln zur Unterbrechung des Nullinienabgleichs beim Auftreten eines l'eakerkennungssignals am Peakdetektor so auszubilden, daß eine Verfälschung der Messung und insbesondere der Integration durch einen fälschlichen Nullinienabgleich in dem Abtastintervall am Fuße des Peaks vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mit dem Zähler ein Speicher verbunden ist, in den am Ende jedes Abtastintervalls der Zählerstand übertragbar ist, und daß durch das Peakerkennungssignal der dem N»»>nienabgleich im vorletzten Abtastintervall entsprechende Speicherinhalt in den Zähler zurückübertragbar ist.

Wenn somit in einem Abtastintervall ein Meßsignalanstieg festgestellt wird, der über dem Schwellwert liegt, also das Auftreten eines Peaks signalisiert, dann wird der diesem Abtastintervall vorangegangene Nullinienabgleich rückgängig gemacht. Es wird also das Signal nicht auf die in dem letzten Abtastintervali vor dem peakerkennenden Abtastintervall abgeglichene Nullinie bezogen, sondern auf die Nuilinie, auf die das Signal in dem vorletzten Abtastintervall abgeglichen worden war.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch den Signalverfauf zu Beginn eines Peaks und veranschaulicht die Erfindung;

Fig. 2 ist ein schematisches Schaltbild einer Schaltungsanordnung zum Nullinienabgleich nach der Erfindung.

In Fig. 1 sind mit I₁, /₂...r₅ die Anfangs- bzw. Endpunkte der einzelnen Abtastintervalle bezeichnet. Am Ende jedes Abtastintervalls, also beispielsweise für das Abtastintervall von f, bis t₂ im Zeitpunkt i₂ wird durch einen Peakdetektor festgestellt, ob das Zeitintegral der Signaländerung über das Abtastintervall von r, bis /₂ einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet oder nicht. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt ein Nullinienabgleich. Das gleiche wiederholt sich dann i;i dem Zeitintervall von r₂ bis i₃ und von i₃ bis i₄. Es sei dabei angenommen, daß in dem Zeitintervall von r₃ bis r₄ zwar bereits ein Signalanstieg stattfindet. Es handelt sich um den Fuß eines Signalpeaks 10. Dieser Signalanstieg reicht jedoch noch nicht aus, um den Schwellwert des Peakdetektuis zu erreichen. In diesem Falle würde auch im Zeitpunkt /₄ ein NuIllinienabgleich stattfinden, d.h., das Signal des Peaks 10, der am Ende des nächstfolgenden Abtastintervalls im Zeitpunkt /_s erkannt wird, würde auf die gestrichelt dargestellte Nullinie 12 bezogen werden. Es würde dadurch ein Fehler im Betrag des Signals entstehen, der den Signalanstieg im Abtastintervall von /₃ bis J₄ entspricht. Bei der Integration des Peaks, beispielsweise bei der Auswertung der Detektorsignale eines Gaschromatographen, würde als Fehler nicht nur der Fuß am Anfang des Peaks im Intervall J₃ bis f₄ auftreten, sondern ein Fehler, der dem in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Flächenstreifen 14 entspricht.

Dieser Fehler soll durch die vorliegende Erfindung vermieden werden. Das Meßsignal liegt an einem Eingang 16 an. Für den Nullinienabgleich ist ein Analog-Digital-Wandler 18 vorgesehen, der das Meßsignal in eine dazu proportionale Impulsfrequenz umsetzt. Diese Impulse werden über ein UND-Glied 20, welches außerhalb eines Peaks leitend ist, in einen Zähler 22 eingezählt. Der Zählerstand wird durch «inen Di-

S gital-Analog-Wandler 24 in ein analoges Korrektursignal umgewandelt, welches zum Nullinienabgleich auf das Meßsignal aufgeschaltet wird.

Das so korrigierte Meßsignal beaufschlagt zwei Peakdetektoren 26,28 für positive bzw. negative Steigung.

Die Peakdetektoren arbeiten in bekannter Weise so, daß sie die Änderung des Meßsignals über vorgegebene Abtastintervalle /,, t₂, t_} usw. zeitlich integrieren und die integrierte Signaländerung mit einem Re-

»5 ferenzsignal vergleichen. Ein Peakerkennungssignal wird geliefert, wenn während eines Abtastintervalls die integrierte Signaländerung ein Referenzsignal überschreitet. Wenn dies geschieht, oder am Ende einer vorgegebenen Taktperiode wird der Integrator des

*o Peakdetektors 26 bzw. 28 auf null zurückgestellt und es beginnt ein neues Abtastintervall. Aus diesem Grund ist das Abtastintervall zwischen f₄ und f₅ kurzer als die »Normalintervalle« zwischen r, und f₂, zwischen I₁ und /j und zwischen /₃ und r₄. Die Abtastinas tervrtlle werden durch einen Taktgeber 30 bestimmt. Die Peakerkennungssignale von den Peakdetektoren 26 bzw. 28 werden einer Auswerterlogik 32 zugeführt. Bei Auftreten eines Peaks sperrt die Auswerterlogik 32 über eine Leitung 34 und den zweiten

Eingang des UND-Gliedes die Einzahlung der Zählimpulse von dem Analog-Digital-Wandler 18 in den Zähler 22. Es wird also beim Erkennen eines Peaks der weitere Nullinienabgleich über den Digital-Analog-Wandler 24 verhindert, der sonst gesteuert von

dem Taktgeber 30 über Leitung 36 im Ziehpunkt /₅ am Ende des Abtastintervalls von /₄ bis f« stattfinden würde. Damit würde aber das Peaksignal auf die Nullinie 12 (Fig. 1) bezogen werden, auf die das Meßsignal in dem vorangegangenen Abtastintervall von I₃ bis r₄ abgeglichen w\jije.

Aus diesem Grunde ist ein Speicher 38 vorgesehen, der über ein Gatter 40 mit dem Zähler 22 verbunden ist. Das Gatter 40 überträgt vom Ende jedes Abtastintervalls, solange die Peakdetektoren kein Peak erken-

nen, den Zählerstand des Zählers 22 auf einen Speicher 38. Das geschieht von dem Taktgeber 30 über ein UND-Glied 42 und die Leitung 44. An dem zweiten Eingang des UND-Gliedes liegt der Ausgang 46 der Auswerterlogik 32, der außerhalb eines Peaks das

UND-Glied 42 ebenso wie das UND-Glied 20 offen hält.

Wenn die Peakdetektoren 26, 28 ein Peak erkennen, dann werden von dem Ausgang 46 der Auswerterlogik her die UND-Glieder 20 und 42 gesperrt. Es

erfolgt also keine weitere Einzahlung von Zählimpulsen in den Zähler 22. Fs erfolgt aber auch kein Übertrag des ZahJerstandes in den Speicher 38. Vielmehr wird über den zweiten Ausgang 48 der Auswerterlogik und die Leitung 50 das Gatter 40 so gesteuert, daß

es jetzt den Zustand des Speichers 38 auf den Zähler 22'zurücküberträgt. Der Zähler nimmt somit einen Zählerstand ein, der nicht dem Nullinienabgleich im Zeitpunkt i₄, sondern dem Nullinienabgleich im Zeitpunkt /₃ entspricht. Durch das Erkennen eines Peaks

in einem Abtastintervall wird somit nicht nur ein weiterer Nullinienabgleich am Ende dieses peakerkennenden Abtastintervalls verhindert, sondern der Zähler wird auf den Stand zurückgestellt, den er am Ende

des vorletzten Abtastintervalls, also in F i g. 1 des Abtastintervalls zwischen t₂ und i₃ hatte, und der im Zeitpunkt /3 in den Speicher 38 übertragen worden war. Damit wird der durch den Streifen 14 dargestellte Fehler bei der Peakintegration vermieden.

Es ergibt sich also folgender zeitlicher Ablauf: Im Zeitpunkt i₃ wird in den Zähler eine Impulszahl eingezählt, gesteuert von dem Taktgeber 30, die dem Signalanstieg im Abtastintervall I₂ bis (₃ entspricht. Der vorher in dem Zähler 22 gespeicherte Signalanstieg aus dem Abtastintervall f, bis f₂ wird in den Speicher 38 geschoben. Im Zeitpunkt f₄ wird der Signalanstieg aus dem Intervall t₂ bis I₃ aus dem Zähler 22 in den Speicher 38 geschoben, der dort gespeicherte Signalanstieg aus dem Intervall f, bis r₂ geht verloren. In den Zähler 22 wird der Signalanstieg aus dem Abtast-Intervall f₃ bis f₄ eingezählt.

Im Zeitpunkt f₅ wird ein Peak erkannt. Es bleibt jetzt aber nicht der dem Signalanstieg im Intervall r₃ bis tt entsprechende Zählerstand bestehen. Vielmehr wird der in dem Speicher 38 noch enthaltene Wert aus dem Intervall t₂ bis f₃ jetzt in den Zähler 22 übertragen, so daß sich eine Nullinie entsprechend der Linie 52 in Fig. 1 ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Der Ausgang dieses zweiten UND-Gliedes ist , uer Ausgd s _Digitalzählers verbunden.

Schaltungsanordnung zum Abgleich der NuII-linie'eines aus aufeinanderfolgenden Peaks bestehenden Meßsignals, enthaltend:

einen Peakdetektor mit einem Integrator, der die Signaländerung über aufeinanderfolgende Abtastintervalle integriert und nach jedem Abtastintervall auf null rückstellbar ist, und mit einem Vergleicher, durch den der Integratorausgang mit einem Referenzsignal vergleichbar ist und der ein Peakerkennungssignal liefert, wenn der Integrator während eines Abtastintervalls das Referenzsignal überschreitet,

einen Zähler, in welchen bei einer Abweichung des Müßsignals von null Impulse einzählbar sind,

einen Digital-Analog-Wandler, durch den der Zählerstand in ein analoges Korrektursignaf umsetzbar ist, welches auf das Meßsignal zur Nulllinienkorrektur aufschaltbar ist, und