Страница: 2/3
Рис. 2
В результате рассмотрения всех технических требований к АЦП мы получаем следующую структурную схему.
Рис.3 Схема АЦП
Теперь мы уделим внимание программному обеспечению (ПО) для проведения хроматографического анализа. Данное ПО должно удовлетворять следующим условиям:
а) возможность сбора данных с нескольких хроматографов одновременно;
б) возможность проведения качественного и количественного анализа;
в) ведение архива анализов;
Для достижения наибольшей эффективности применения ПК необходимо обеспечить возможность одновременного обслуживания нескольких хроматографов. При выполнении данного условия мы имеем мощную систему сбора данных и проведения анализов. Решение на практике данного вопроса осложняется двумя факторами: первый из которых - это асинхронность проведения анализов, второй - необходимость наличия большой оперативной памяти. Первый фактор следует из того, что проведение анализов на разных хроматографах происходит независимо друг от друга, в силу чего программное обеспечение должно обеспечивать возможность динамической реконфигурации и динамического выделения буфера памяти под принимаемые данные. Это означает, следующее: ввиду применения последовательного интерфейса для связи компьютера и АЦП, необходимо реализовать механизм обеспечения устойчивого приема информации. Для выполнения данного условия было принято решение оформить программу приема информации как процедуру обработки прерываний последовательного порта. Из способа решения первой задачи и фактора "ограниченности" применяемой операционной системы (таковой является MS-DOS) стала очевидной невозможность использования режима непосредственной записи на диск.1 Эта, вторая, проблема была преодолена использованием всей имеющейся оперативной памяти. При таком подходе мы имеем от одного до восьми локальных буферов памяти, выделяемых по запросу, для сохранения принятой информации. После окончания всех анализов полученные данные записываются на диск. Недостатки такого подхода весьма очевидны, но в силу того, что данное решение было использовано лишь для проведения лабораторных анализов, найденный компромисс оказался вполне удовлетворительным. Итак: имеющееся ПО умеет принимать и сохранять данные, далее необходимо их обработать.
Первым шагом на пути реализации качественно-количественного анализа (ККА) была разработка системы фильтрации полученных данных. В настоящее время в ПО используется несколько методов фильтрации данных, которые пользователь может выбирать по своему усмотрению. Из реализованных методов наиболее интересны “медианный”, перемены шага дискретизации (основанный на экстраполяции-интерполяции данных) и степенных полиномов. Использование фильтров позволяет кардинальным способом улучшить качество принятых данных: избавиться от сильной зашумленности, сгладить всплески напряжения, выправить форму пиков и т.д. Далее был реализован механизм количественного анализа, заключающийся в написании процедуры поиска пиков, определения их начала, конца, ширины и вершины. За основу поиска вершин пика (максимума сигнала) были взяты методы продвижения “окна” и половинного деления. Первый метод - метод продвижения “окна” представляет собой способ поиска экстремума функции, основанный на вычислении разности значений функции на границах временного окна с последовательным продвижением вперед по временной оси. Второй метод (половинного деления) достаточно широко освещен в литературе и реализован для уточнения экстремума сигнала, найденного с помощью первого метода. Необходимо заметить, что реализованные методы поиска максимума позволяют эффективно находить вершину пика и его начало и конец, а так же выявлять пики - “наездники” (когда начало следующего пика идет не с уровня базовой линии, а чуть выше, на рис.1 это пики седьмой и восьмой). Для проведения количественного анализа производится расчет площадей выявленных пиков. Далее выявляется удельный вес площади каждого пика в общем сумме, который и составляет количество вещества в пробе. Для возможности проведения сравнительных анализов программа позволяет вести архив анализов, в котором сохраняются все необходимые данные. Неотъемлемой частью ПО является способность автоматически проводить сопоставление полученных данных с находящимися в архиве и отбирать те, которые отвечают некоторым заданным условиям.
Реферат опубликован: 11/11/2008