Быстродействующие оптико-электронные развертывающие поляриметры

• Автор: Мартынов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Оглавление
Введение

Г лава 1. Анализ сигналов и помех развертывающих

поляриметров

1.1 Сравнительный анализ принципов построения оптикоэлектронных поляриметров

1.2 Принцип измерения УВПП развертывающими

поляриметрами

1.3 Компараторный метод обработки сигналов

1.4 Математическая модель процесса измерения УВПП развертывающими поляриметрами

1.4.1 Амплитудные помехи источника излучения

1.4.2 Флуктуации состояния поляризации источника излучения
1.4.3 Фоновая засветка
1.4.4 Шумы приемников излучения и электронного тракта
1.4.5. Рассеяние и поглощение излучения исследуемой средой
1.5 Выводы
Глава 2. Разработка и исследование методов обработки сигналов развертывающих поляриметров
2.1. Разработка и исследование метода двухканального поляризационного подавления шумов и помех источника излучения
2.2. Разработка и исследование методов обработки сигналов при значительном рассеянии и поглощении излучения исследуемой
средой
2.3. Выводы
Глава 3. Исследование влияния процедуры аналого-цифрового преобразования на погрешность измерения УВПП развертывающими поляриметрами
3.1 Модель взаимосвязи законов распределения амплитуд аналогового сигнала и значений отсчетов при аналого-цифровом

преобразовании
3.2 Детерминированные сигналы в статистических алгоритмах обработки
3.3 Оценка влияния дифференциальной нелинейности на погрешность результатов, получаемых при использовании алгоритмов статистического анализа сигналов
3.4 Методика оценки качества АЦП
Глава 4. Экспериментальная оценка разработанных методов быстродействующей оптической поляриметрии
4.1 Специальное программное обеспечение для моделирования, анализа и обработки сигналов развертывающих поляриметров
4.2 Сравнительный анализ методов обработки сигналов с использованием средств моделирования
4.3 Опытно-экспериментальный поляриметрический стенд
4.4 Экспериментальный анализ методов обработки сигналов
4.5 Экспериментальный стенд для анализа работы и качества АЦП
4.6 Экспериментальная оценка качества АЦП
4.7 Внедрение результатов работы
Выводы и заключение
Список литературы

Введение
Область исследований и актуальность работы
Поляриметрия широко используется в оптико-физических измерениях [1] и аналитической химии - для идентификации и количественного анализа оптически активных веществ [2 - 5], в фармацевтике - при производстве таких веществ, как камфара, кокаин, никотин и др., в медицине - при диагностике заболеваний [6] и при биохимических исследованиях содержания белка, глюкозы и сахарозы, в биохимии - при титровании и проведении контроля хроматографического разделения оптически активных веществ, в пищевой промышленности - при производстве сахара [7] и определении содержания сахарозы в различных изделиях. Большая практическая ценность метода заключается в его высокой точности (наибольшей из известных методов определения концентрации растворов), что дает возможность проведения анализа при малых количествах образцов. Например, в современных приборах в 0,1 мм3 раствора можно идентифицировать 2,5-10'9 г глюкозы [8].
Исследуемые растворы органических оптически активных веществ могут содержать органические и биологические примеси, приводящие к рассеянию и поглощению излучения, что затрудняет или делает невозможным применение поляриметров. Удаление примесей из растворов -осветление - может приводить к осаждению части активного вещества. Для осветления применяются соли тяжелых металлов, например, ацетат свинца. Эти вещества опасны для человека и окружающей среды, что ограничивает использование поляриметров условиями лабораторий, снижая удобство и оперативность их широкого применения в производственной практике. Осветление затруднено или невозможно при определении изменения концентрации во времени - при прослеживании кинетики биохимических реакций (например, энзимного расщепления) или для измерений «в потоке» на производстве. Определение оптической активности сильно рассеивающих и поглощающих сред позволит отказаться от процесса осветления, тем самым

Рисунок 2.1. Сумма, разности и отношение разности к сумме измерительных сигналов при отсутствии (1 ;2,3) и наличии (4,5,6) вращения плоскости поляризации исследуемой средой
Отношения сигналов измерительного тракта при флуктуациях интенсивности источника излучения выглядят следующим образом:
= тпм ' иа о + ыис1(0), (2.4)
= тпм ' (ист.о
+ Л/ж.г(0)-сов(2«-2а), (2.5)
= соз(26| - 2ог), (2.6)
Отношение разности сигналов к их сумме аналогично тому, которое
получается при отсутствии амплитудных помех источника излучения.
Примеры графиков отношения сигналов приведены на рисунках 2.2 - 2.4.
Для графика суммарно-разностного сигнала используется правая шкала.