Ю.А. Золотов - Методы химического анализа (Основы аналитической химии, том 2) (1110130), страница 88
Текст из файла (страница 88)
16.25. Схема потокораспределительиой системы для титроаанвя без разбав ления в варианте инжекцнн часпщ: 1 — шприцевой насос; 2 — «удерживающая» спираль; 3 — многоходовой кран 4 — проточный фстометрическнй детектор со специальной ячейкой; 5 — суспен звя частиц агарозы, модифицированной кислотно-основным индикатором в ще лочном растворе изменением оптической плотности частиц, происходящей в результате взаимодействия иммобилизованного кислотно-основного индикатора с серной кислотой. 16.6. Компьютеризация анализа — общие вопросы Первоначально компьютеры рассматривали просто как «большие арифмометры». В соответствии с этим представлением их и использовали прежде всего для автоматизации научно-технических расчетов. Очевиднал выгоды заключается в повышении надежности вычислений и снижении затрат времени.
В аналитической химии это означало перенесение на компьютер многочисленных «ручных» алгоритмов, связанных в первую очередь с различными графическими приемами и статистической обработкой результатов, а также традиционно важной длл неорганического анализа областью расчета равновесий. Соответствующие программы составлялись нередко в машинных кодах. Характерной их чертой было отсутствие универсальности — преобладала ориентация на конкретный тип техники и конкретную задачу исследователя. И то, и другое объяснялось спецификой программирования на уровне машинных команд.
Сейчас ситуация существенно изменилась. Создание алгоритмических языков высокого уровня стимулировало появление универсальных программ, пригодных длл компьютеров разных типов. Математические задачи аналитической химии стали осмысливаться в общем контексте прикладной математики. Алгоритмы и даже программы, разработанные для нужд других отраслей науки и техники, активно переносятся на хими- 434 Так, хорошо известный симплексчее кую проблематику. а, вналити " ф .,кции ныне широко применяют поиска экстремума сложнои т~ горитм п отимизации аналитически х методик.
остях для о лись представления о возможно Карл инальным образом изменили зи с успехами микроэлектроники. нчем не только В СВЯЗИ С Стало ясно, что комп~ютеры пр . еских операций с слов, а не только для ари<рметичес широком смысле х слов в емя многие полагают, что в ными числами.
В настоящее время мно действительным милась самосто офор остоятельная дисциплина— омныотеров, ее тическая химия, основанная на использовании к етом се аналитические задачи евно СОВАС ошрп ег етом СОВАС являются все анап Считают, что предметом а.
Говорят также об аналиешить без помощи компьютера. ов которые нельзя реш ванной на испол ьзование компьютеров у уг проб е (СКАС, Сошрпгег АЫе<! Апа!упса! С!зепнацуо имея в ют ов не столь настоятельно. ебующих применения компьютер — <аимической тр дставление о хемомвтрикв — < Наконец, существует представл стические методы для ей математические и статистичес перимеита и аналитического оптимальных схем экспер ь Под это определение подпадают и вопросы ", им м логия и расчеты равновесии. вопросы аналитической химии, например метроло 16.7.
Управление и сбор данных кая методика есть, по существу, пр гра о мма дейст- Любая аналитическая м д ве частично — анана олжен выполнить человек, ч вий. Частично эти действия д ин ентального анализа все й п ибо По мере развития инсгрументаль ких кций передается прибору. больше и больше человеческих функции п си спе а поглощения на нерегистрир Так, для записи спектра п менять длину волны, вращая фотометре оператор до олжен был вручную изменять " движения призмы илн дибарабан, механически связанный с системон п ацию развертки спекшетки монохроматора. Ту же опер фракционной решетки р йший вомеханизм — шагов бы ее и надежнее выполняет простеиший сер выи двигател .
об мую для ь. Необходимую для и выключения — помешают в льность комщщ включения и в последовательность налитический прибор не очень слопьют а. Иногда, если аналитиче память компьютер . микропроцессор с «зашитой» прокомпъютера используют м жен, вместо оцессор использ льзуют длл проведения простенграммой, тот же микропр изм ения (масштабирования, анными аналитического измере ших операции с данны логарифмирования и т. п.).
435 Обычно, однако, для управления аналитическим прибором и обработки полученных данных применяют универсальные компьютеры. Компьютер может при необходимости полключщься к прибору (не очень сложные устройства — спектрофотометр, простейшие хроматографы и т. п.) или входит в комплект обязательно (ИК-Фурье-спектрометр, хроматомасс-спектрометр, атомно-эмиссионный спектромегр с нидуктивно связанной плазмой и др.).
Стыковка с компьютером осуществима, даже если оиа ие предусмотрена конструкцией прибора. Непрерывный выходной сигнал измерительного блока (аиалоговый сигнал) следует для этого преобразовать в дискретный цифровой код, отображающий значения сигнала через заданные промежугки времеви. Реализующее эту процедуру устройство называется аиалого-цифровым преобразователем, АЦП (обратное действие выполняет цифроаналоговый преобразователь, ЦАП).
Полученный с помощью АЦП код уже можно передать компьютеру. Разумеется, необходимо согласовать число значащих цифр, генерируемых АЦП, с количесгвом разрядов в машинном слове, синхронизировать передачу и прием данных; предусмотреть контроль ошибок и т. и. Существует несколько стандартизованных соглашений о правилах обмена данными, протоколов (из иих наиболее распространен интерфейс для связи через последовательный порт йв-132). Компьютер можно связать с несколькими приборами, что создает возможносп сбора и хранения всех аналитических результатов данной лаборатории, а при необходимости — их совместной интерпретации. При наличии соответствующих устройств (пробоотборники, коллекторы фракций, системы транспортировки) возможно и автоматическое управление аналитическим циклом, включающим различные инструментальные методы. 16.8.
Первичная обработка данных Представленную в цифровом вице аналитическую информацию, как правило, подвергают предварительной обработке и преобразованиям. Цель заключается в том, чтобы снизить влияние помех и перевести данные в наиболее удобную для последующей интерпретации форму. Под помехами в широком смысле понимают как аппаратурные погрешности, обусловленные ограниченной точностью прибора (например, разрешением спектромегра), возможными сбоями механических частей, электронных схем и линий связи, так и погрешности, связанные с природой исследуемого объекта, прежде всего с присутствием мешающих определению веществ.
Конечно, в каждом методе анализа существуют специфические источники погрешностей и специально разработанные способы преобра- 436 зо винил информации. ем не ме . Т менее имеются и ойцие подходы, которые мы кр атко рассмотрим. омянуть многочисленные алгоритм ы статижде всего следует упомя сперсии, устранения выбросов и т. д. ни хо оценки днспе„ входят в стандартное математическое обес об лечение. часто входят в стэнд ества использования компьютера в том случае, зависимость сигнала п личной аналитической информацией является зази когда первичнои . Это, ер, зависимость поглощения или исзб аюшего излучения в азличй п енной.
Это, например, пускшиш от энергии поглощаемого или во ных видах спектрометрии, зав , зависимость интенсивности сигнала от времени в чно-иижекционном анализе и т. п. хроматографии и прото и иволинейного контура, устОб ая задача состоит в сглаживании крив ш п о к ее шению заключа- ранении случаин . " п о Ценность компьютера в луч этом с ае связана с возможн оложениях относиф" мации. При некоторых предположениях большого объема инфор усреднение увели- тельно характера распределения ум «ш а» накопление и в и' гт аз, где Ф вЂ” число повторных ока- чивают отношение сигнал/шум в р лее ш ко этот подход используют в нирований.
Наиболее широко еменных зависи- спектроскопии. Заметим, что р х анение спектров или време ь с авнение и вы- ЭВМ позволяет также легко проводить сравне мостей в памяти л читание зависимостеи; зто шир пр око именяют, наприм емый образец. сигнала компонента, завед агр омо ез язняющего» анализируемый о ала требует слишЧасто, однако, накопл кр ение иных изменения сигнала тре альные метомени. Эффективными оказываются специальн ком большого времени. ффектн , зарегистрированной ды цифрового сглаживания, рирую , опе щие с крнвои, за с ди них является кратно. Наиболее известным среди несколько раз или однократн .
метод наименьших адр кв атов (МНК). нтальные точки кривую заМетод позволяет провести срез ч экспериментальные о близки к зкспечтобы асчегные точки были максимально данного вцца так, ы расч ированная сумма квадратов по- риментальным. Мерой близости служит пров нормиров отклонений, а сама процедура МНК сводится к по слитеяьном отношении сложнее гсм. также Последний в вычислитеяьн МНК означает линейность мен апп оксимацию прямой (одна перемен- по перемен гине плоскостью (несколько пе ( переменных). Еще раз подчеркнем, что имеется в виду линейность по параметрам 437 >. х с рнчен, с, = с, = сю) 17 7 59 89 25 167 12 6 54 84 24 162 43 269 329 42 264 324 79 467 78 462 †!! -13 7 89 149 43 287 -78 -6 24 84 30 222 15 147 -21 -51 9 -136 -76 -2 62 -171 -21 -33 -42 -138 — 253 нальнаЯ аппроксимациЯ у> Ь«+ >х + Ь>х + Ь>х > > Ь х Относится к линейному варншггу метода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
