Информационно-измерительная система для определения следовых количеств веществ

• Автор: Кожевникова, Евгения Георгиевна
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 200 с. : ил.

1 Анализ методов измерений следовых количеств

техногенных загрязнителей

1.1 Постановка задачи определения следовых количеств

техногенных загрязнителей

1.2 Методы хроматографических измерений

1.3 Методы спектральных измерений

1.4 Методы электрохимических измерений

Выводы

2 Анализ информационных характеристик сигналов при

измерениях следовых количеств техногенных Загрязнителей

2.1 Информационные характеристики аналитических

сигналов
2.2 Математические модели аналитических сигналов
2.3 Частотные свойства аналитических сигналов
Выводы
3 Анализ существующих алгоритмов, используемых при обработке результатов измерений следовых
количеств веществ
3.1 Алгоритмы фильтрации аналитических сигналов при
наличии случайного шума
3.2 Алгоритмы фильтрации аналитических сигналов при
действии импульсных помех
3.3 Алгоритмы обнаружения аналитических пиков
по значениям аналитического сигнала

3.4 Алгоритмы обнаружения аналитических пиков
по производным аналитического сигнала
Выводы
4 Разработка и исследование алгоритмов
обработки информации при определении следовых количеств веществ
4.1 Алгоритмы сглаживающего преобразования
аналитических сигналов
4.2 Алгоритмы аппроксимации аналитических сигналов
4.3 Алгоритмы разделения совмещенных аналитических
пиков на основе сплайн-апроксимации сигнала
Выводы
5 Разработка аналитической информационноизмерительной системы для определения следовых количеств веществ
5.1 Разработка структуры АИИС определения следовых
количеств веществ
5.2 Разработка средств преобразования измерительных
сигналов
5.3 Разработка конфигурации микропроцессорных средств
для обработки аналитической информации при определении следовых количеств веществ
5.4 Анализ погрешностей разработанной ИИС
Выводы
Заключение
Перечень принятых терминов
Список литературы
Приложение А Акты внедрения

В последнее десятилетие в электронной, нефтехимической, химической, фармацевтической и ряда других отраслей промышленности, а также при экологическом мониторинге и научных исследованиях возникла необходимость определять наличие и измерять количество сверхмалых концентраций - "следов" различных веществ в составе конечного или исходного продукта.
Это объясняется тем, что даже сверхмалые примеси в общем составе синтезируемого или используемого материала приводят к значительному снижению его качества (например, в электронике при выращивании монокристаллов полупроводниковых материалов, в фармакологии при создании современных лекарственных препаратов и т.д). Существующие методы и средства измерения, а также алгоритмы обработки аналитической информации, как правило, ориентированы на определение состава смесей с малым содержанием компонентов, характеризуемое высоким уровнем соотношения сигнал/шум в аналитическом сигнале.
В случае определения "следовых" количеств веществ возникает проблема, связанная с низким уровнем соотношения сигнал/шум, трудностью различения аналитических сигналов, соответствующих разным анализируемым компонентам и увеличением количества контролируемых компонентов.
Все это требует создания аналитических информационно - измерительных систем (АИИС) определения микропримесей веществ в различных материалах, обладающих в первую очередь низким порогом чувствительности, способных выделить на уровне шума полезные аналитические сигналы, повышать степень их разделения, а также анализировать многокомпонентные смеси.
Повышение метрологических характеристик существующих АИИС с целью их использования при определении следовых количеств веществ, а также создание новых систем, реализующих более совершенные аналитические

Спектральная характеристика такого сигнала изображена на рисунке
2.12.
Анализ спектра позволяет сделать вывод, что основная часть спектра лежит в диапазоне 0...1 Гц, однако полезная информация содержится и в спектральной полосе 1...4 Гц. Но по одной конкретной хроматограмме, естественно, нельзя судить о спектральных характеристиках хроматографических сигналов.
От числа пиков на хроматограмме и от длительности хроматографического анализа, во многом определяется спектральный диапазон хроматографического сигнала. Поэтому, в первую очередь, необходимо исследовать вышеперечисленные характеристики хроматографического сигнала.
Длительность хроматографического анализа может составлять десятки секунд (при использовании микрохроматографов, хроматографов с полика-пиллярными колонками [7]).
Рисунок 2.12 - Частотный спектр хроматографического сигнала
Спектральный анализ 120 хроматограмм, полученных при использовании хроматографических методов при анализе состава веществ в разных технических приложениях, приведен в таблице 2.4. В этой же таблице приведены средние значения параметров, полученные при статистической обработке хроматографических данных.