Понравилась презентация – покажи это...
Слайд 0
С.А.Буриков, Т.А.Доленко, С.В.Пацаева, В.И.Южаков
Физический факультет Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова
http://rswater.phys.msu.ru
Введение
В ряде практических задач диагностики жидких сред требуются бесконтактные методы с возможной реализацией их в режиме реального времени. Именно такими свойствами обладают оптические методы, в частности, спектроскопия комбинационного рассеяния света (КР) и флуоресцентная спектроскопия. Предлагаемый лазерный КР-анализатор предназначен для бесконтактной диагностики жидкостей в режиме реального времени с целью определения в них вредных или опасных примесей, а также для качественного и количественного анализа жидких многокомпонентных смесей.
Задачи, решаемые прибором
-определение горючих и токсичных жидкостей, контроль вредных примесей в напитках (например, при досмотре на транспорте);
-определение типа и концентрации каждого из неорганических соединений в технологических, сточных, пластовых водах (до 5-6 компонент в растворах);
-определение концентрации органических веществ в многокомпонентных жидкостях (моторное топливо, водно-спиртовые растворы).
Принцип работы прибора основан на возбуждении спектрального отклика жидкой среды (КР света или флуоресценции) лазерным излучением, регистрации отклика оптическим детектором и анализе спектров с помощью современных математических методов.
Режимы работы:
-регистрация спектров проб жидкости, помещенной в кювету;
-бесконтактное зондирование жидкостей в прозрачных контейнерах (в случае напитков – в бутылках без их вскрытия);
-зондирование жидкостей с помощью погружаемого световодного зонда – для диагностики жидкостей в канистрах, цистернах и т.д.
Лазерный КР-анализатор жидкостей с
комплексным программным обеспечением
Молодежный форум «Фундаментальные и прикладные аспекты инновационных проектов Физического факультета МГУ»
КР-анализатор:
1 – ИАГ-лазер (l=532 нм);
2 – приемо-передающий световодный кабель;
3 –емкость с жидкостью;
4 – отрезающий фильтр,
5 – монохроматор;
6 – CCD-камера;
7 – компьютер;
Преимущества реализуемого КР-анализатором метода – бесконтактность, возможность анализа жидкостей в режиме реального времени, без предварительной подготовки пробы и использования дорогостоящих реактивов. Предлагаемый лазерный КР-анализатор отличается от известных коммерческих установок более низкой стоимостью, портативностью, применением нескольких длин волн возбуждения, регистрацией поляризованной и деполяризованной компонент спектра, использованием комплексного программного обеспечения.
Литература
С.А.Буриков,T.A.Доленко,В.В.Фадеев. Идентификация неорганических солей и определение их концентраций в многокомпонентных водных растворах по валентной полосе КР воды с помощью искусственных нейронных сетей. Нейрокомпьютеры: разработка, применение, 2007, №5, с.62-72.
S.A. Burikov, T.A. Dolenko, V.V. Fadeev, and A.V. Sugonyaev. New opportunities in determination of inorganic compounds in water by method of laser Raman spectroscopy. Laser Physics, vol. 15, № 8, 2005, pp. 1-5.
С.А.Буриков, Т.А.Доленко, С.В.Пацаева, В.И.Южаков. Диагностика водно-этанольных растворов методом спектроскопии комбинационного рассеяния света. Оптика атмосферы и океана, 2009, т.22, №11, в печати.
Программное обеспечение
Программное обеспечение комплекса включает в себя:
программы расчета степени деполяризации спектров, отношения интенсивностей разных полос спектра КР, параметра ?21(равного отношению интенсивностей высокочастотной и низкочастотной областей валентной полосы КР воды)
пакет Neuroshell 2 (Ward System Group&Inc, USA), обеспечивающий использование искусственных нейронных сетей (ИНС) для решения задач распознавания образов и генетических алгоритмов (ГА)
Искусственные нейронные сети являются мощным методом, позволяющим эффективно решать разнообразные задачи распознавания образов, классификации и прогнозирования.
Генетические алгоритмы - обобщенное название целого класса современных алгоритмов оптимизации. Генетический алгоритм использует идеи отбора наиболее приспособленных и наследования полезных свойств (признаков) для решения задач оптимизации в математике.
Результаты решения обратных задач КР-спектроскопии водных сред
Идентификация типа растворенных неорганических солей и определение концентрации каждой соли в мнгокомпонентных растворах с помощью ИНС[1,2], см. Таблица 1
2. Определение концентрации этанола в водно-спиртовых растворах по линейной зависимости нормированной интенсивности валентной полосы КР этанола от его концентрации.[3]
Спектр КР раствора солей KNO3 и Li2SO4 в воде
Спектр КР раствора этанола в воде
Спектр валентной полосы КР воды
Таблица 1
Блок-схема КР-анализатора