Предисловие ....................... 4
Введение ........................ 6
Глава 1. Выходные сигналы аналитических приборов . . .... 11
1.1. Модели сигналов и помех................. 11
1.2. Дискретное представление сигналов аналитических приборов .... 19
1.3. Сглаживание сигналов аналитических приборов......... 28
1.4. Оценивание параметров сигналов аналитических приборов при наличии помех........................ 40
1.5. Устойчивое оценивание параметров сигналов.......... 53
Глава 2. Математическое обеспечение аналитических информационно-измерительных систем (АИИС)............ 58
2.1. Требования к математическому обеспечению АИИС....... 58
2.2. Автоматическое обнаружение полезных компонентов в обрабатываемом сигнале...................... 63
2.3. Коррекция базисного сигнала (фона)............. 75
2.4. Оценка параметров линейных моделей сигналов......... 85
2.5. Оценка параметров нелинейных моделей сигналов........ 95
2.6. Методы получения начальных оценок параметров. Восстановление сигналов ....................... 116
Глава 3. Аналитические информационно-измерительные системы
(АИИС).....................120
3.1. Системные методы улучшения характеристик АИИС.......120
3.2. Контроль достоверности результатов и диагностика АИИС .... 124
3.3. Формальные методические способы повышения производительности АИИС ........................ 139
3.4. Лабораторные АИИС ..................143
3.5. Применение аналитических приборов в системах управления . . . .149
Литература .......................153
Приложение.......................156
ПРЕДИСЛОВИЕ
Последнее десятилетие характеризуется устойчивой тенденцией ко все более широкому распространению аналитических информационно-измерительных систем (АИИС) с универсальными физико-химическими анализаторами состава и свойств вещества, особенно анализаторами спектрального типа (хроматографами, спектрометрами излучения, масс-спектрометрами и др.). На их долю приходится в среднем до 70% аналитических измерений (причем примерно 50% — на хроматографы), и эта доля неуклонно возрастает. Универсальность, «овершенствова-ние аппаратуры, повышение ее надежности и упрощение методик способствовало расширению применения этих анализаторов в научно-исследовательском и пилотном эксперименте, а также в промышленности: становится экономически выгодным заменить несколько одноцелевых датчиков в АИИС одним универсальным анализатором, осуществляя полный контроль нескольких технологических потоков (продуктов, смесей и т. п.).
Использование вычислительной техники сначала для обработки выходных сигналов анализаторов, а затем и для управления анализаторами дало возможность существенно улучшить качество измерений, не используя при этом дорогие и прецизионные приборы и датчики. Под контролем ЭВМ реализуются специфические режимы измерений, например поиск диапазона измерения, накопление сигналов (для повышения отношения сигнал/шум в спектроскопии), специальные сложные виды сканирования спектра (в масс-спектрометрии) и др. ЭВМ позволила достичь эффективного сжатия информации, осуществить диагностику системы, стали доступными многомерные измерения, результаты представляются на дисплее в наглядных пространственных проекциях.
Внедрение ЭВМ в аналитическую практику идет двумя путями: разработка новых видов анализа, реализация которых без ЭВМ невозможна (например, импульсная спектроскопия, корреляционная хроматография и т. д.) и автоматизация традиционных видов анализа. При этом управление анализатором с помощью ЭВМ вызвало не только модернизацию методик анализа, но и за счет повышения точности, расширения диапазона измерений и других причин обеспечило качественно новый уровень аналитических измерений. Все это в сочетании с совершенствованием вычислительной техники привело к появлению принципиально нового типа анализатора, представляющего собой интегрированный аналитический прибор, включающий ЭВМ
4
как органическую структурную единицу. Выпуск таких анализаторов и.их ассортимент увеличиваются. Дальнейшее развитие этой тенденции и общий курс на роботизацию в технике и научно-исследовательской практике позволяет считать возможным появление в недалеком будущем аналитических роботов, обеспечивающих полную автоматизацию измерений.
Однако следует подчеркнуть, что компьютеризация составляет лишь часть (хотя и важную) общей проблемы построения АИИС. Для создания автоматических аналитических приборов необходимо автоматизировать еще процессы пробоотбора и пробоподготовки, являющиеся достаточно специфичными даже для одного и того же анализатора и зависящие от вида анализа, характера анализируемых веществ и других причин. Вопросы автоматизации этих процессов требуют специального исследования (см., например [1, 2]).
Первый из указанных путей внедрения ЭВМ — разработка новых видов анализа, из-за своей специфичности не отражен в данной книге, основное содержание которой посвящено различным аспектам проблемы автоматизации традиционных видов анализа. При этом вопросы, связанные с автоматизацией, рассматриваются комплексно с учетом их влияния на качество измерений и ориентированы на реализацию как на стадии проектирования анализаторов на фирме-изготовителе аналитической аппаратуры, так и непосредственно у пользователя на имеющемся аналитическом оборудовании. Наличие огромного парка неавтоматических аналитических приборов у пользователя и преимущества, обеспечиваемые их автоматизацией, заставили в основном рассмотреть именно последний круг вопросов. Это сразу же увеличило удельный вес алгоритмических методов повышения качества измерений, с одной стороны, как наиболее доступных для пользователей, не имеющих возможности вносить значительные изменения в системы существующих анализаторов, а с другой стороны, обусловленных массовым производством широкой номенклатуры микро-ЭВМ.
Цена: 100руб.
