当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

基于ir谱图智能解析的红外光谱vl的研究


大连理工大学 硕士学位论文 基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究 姓名:张桂云 申请学位级别:硕士 专业:物理化学 指导教师:刘志广 20080608

大连理工大学硕士学位论文





虚拟实验室作为一种新的实验教学模式,是信息时代的产物,它在教育、科研等领 域中具有广阔的应用前景,是实

验教学的一个新的发展方向。因此开发虚拟实验室十分
必要。

红外光谱实验的试样制各方法多,谱图受实验条件影响大等特点,因此红外虚拟实 验室的构建是一个相对复杂的过程。本文采用Flash 8.O及其Actions嘶饥2.O编程技术、 模块化和开放性的设计思想、Flash
8.o十PHP+MY

s0L的网络技术开发红外光谱实验室。

红外光谱实验室把红外光谱分析的理论学习、测试、谱图查询和实验模拟有机结合为一 体,并可自动识别、解析谱图。多模块构建思想和开放式的谱图库构建的红外光谱实验 室,不但加快了网络运行速度,而且当新的实验技术和flash技术出现时,可以及时地修 改、扩充虚拟实验室,为网络红外虚拟实验室设计与实现方法开辟出一条有效的实现途 径。 红外谱图的查询,光栅格式谱图的识别、解析,谱图库的设计是构建虚拟实验室的 重点和难点。谱图库的开放性体现在可以随时添加,修改和删除谱图库中的谱图;谱图 的查询是以xML数据文件为中介,连接虚拟实验室软件与外部谱图库中的谱图;谱图 的解析是把外部的光栅格式的谱图调入虚拟实验室软件,软件把光栅图转化成矢量谱 图,同时提取谱图信息,依据谱图信息对谱图进行初步的解析。 红外光谱是一种重要的现代分析手段和方法,已广泛应用于司法鉴定中各类物证材 料样品的定性和定量分析,为公安司法送检的有关毒品走私、炸药爆炸、伪造假币等多起 案件的物证样品进行分析鉴定,并提供准确数据和分析结论等科学依据。本文根据司法鉴 定中各类物证材料样品的特点开发了警用红外虚拟实验室,它包括毒品和油漆的红外分 析,印章和签字笔的红外图像分析。虚拟实验室可按真实仪器的操作过程进行各种模拟 操作,场景逼真,操作简便,可以单机运行,也可在网络上运行,满足了司法鉴定教学 中物证分析实验教学方面的需要,为虚拟实验室在职业教育中的应用做出了理论与实践
的有益探索。

关键词:虚拟实验室;红外光谱;红外成像;谱图解析;Fla sh

基于瓜谱图智能解析的红外光谱Ⅵ。的研究

Ne撕orked

and opening Virtual 1aborato巧of m Abstract

As



kind ofnew teclling modes of eXperilnent me virhlal laboralory is

an

outcome ofme

ill】Fonnation ages,and it haS the Vast

res龇h,“is

applied f砸egroung in tlle rcalm 0f education a11d



new dcvelopment direction of the experiment

teachil蟮,t11erefore,thc

developmem of曲e virtual Labo ra_tory. The玎王ex饼晒mcm has many di矗brent Pr印aratioⅡs,nle IR spec协Ⅱn is seIlsitive
t0


Experime删condmons,
compmtively
2.0

therefIore,the

coIls仃uction
on

of

vinIlal

IR

laboratorv

is

complicated process.Based

the technology of Flash 8.O and AnionScript

prog删[n,11lc module-design

idea,Ⅱlc tecllnology of Flash

8.o+P卸P斗MY SQL,a
laboratOry

Networkcd and open主ng讥rtual laborator王es of IR has been makes the stlldy of也eory and simulated automatically IR

cons咖dced。The virtual

exper岫ent to becOme an o唱aIlic缸egration,it can recognize觚d Analysis酬h∞d spec仃a.nle module?design idea and opeIling
by
for

specmlm

Datas not omy increase networked speed but also maintain and update of tlle

virtual laboratory.A feasible way haS beell Set up for building IR chemical NVL.It is me

poim and me

dimcul哆to alltomatically recognize毗ld Anabsis 111胁d spec臼晦Design

IR spectra datas and siII】ulate in丘盯ed In疗ared spectromet眄is 舡ld quanti协nve anaIllysis


im啦g’s、Ⅳorkstation.
ins订咖ental
dvidence ill

modem

analysis,it has been Ilsed for qualitative

of

material

judicial

identi壬icatioⅡ.

In‰d

spec怕m曲叮call

pr0Vide accllrate dal[a aIld a11alysis conclusion f研dmg smuggling,explosiVe cash.Base
on

detonatioⅡ,fhHng

t11e

characteristics

of

material

eviderlce

in{udicial
Not only

idemification,a IR、,irtual 1矗b01atories for Expert testimony has been constmcted.
does include dmgs and paint being used for in矗ared and Roller Pell Itlks being used for

spe咖皿analysis,it also includes证kpad
analysis.In

in舶r酣image

me NVLs,the whole
process.1Il

experiInent processes、vere simulated according to the real

iIlstn]哪ents opemtiIlg
caIl

addition,也e NVLs
on

have砌scene,simple and convellient opemtion觚d
can

be pIDmulgatcd

network.The NVLs

900d

meet demand of experiment education in iudicial
to

identmcation.The NVLs is the bene在cial explomtion
Education Key
on

Theory 8Ild Pmctice of Vocational

Crirninal Investi窟ation.

Words:Vinl】a1 Laboratory;瓜spec舰;吸hIlage;Spec由lIn Analysis;Flash

—II—

独创性说明
作者郑重声明:本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注扣致谢的地方外, 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:熬丝云

日期:竺2呈』:!兰

基于IR谱图智能解析的红外光谱Ⅵ。的研究

大连理工大学学位论文版权使用授权书
本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”,同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版,允许论文被查阅和借阅。本八授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论
文。

作者签名:蚕氐趋叁

翩签名:j牵≮L
导师签名:a型l&:I j地“年—曼£月—上丘日

大连理工大学硕士学位论文



绪论

1.1课题研究背景和意义
在很长的一段时间里,我国大力发展高等教育,高校不断扩招,但是由此带来的问
题日益突出:

(1)学校教育资源不足,造成学生整体素质下滑;


(2)同时高校毕业生突增,致使就业困难; (3)高等职业教育长期被忽视,高级技术人员紧缺, 因此要提高高等教育教学质量,大力发展高等职业教育。 实验一直都是与教学息息相关的重要活动之一。无论是在高中还是在大学,实验都 有着不可替代的作用,它使学生更好地感受、理解知识的产生和发展过程,让枯燥的理 论知识变得形象易于理解。实验不仅能帮助学生巩固理论知识,提高通过实验手段探索 科学知识的能力,还能激发学生探索未知世界的兴趣,增强创新能力【l】。然而,在目前, 实验方面存在的诸多难题却严重限制了教学质量的提高。首先是实验成本过高。进行实 验的仪器、设备和实验材料造价昂贵,有的实验仪器损耗较大,需要经常更新。高等院 校因连年扩招,很难有更多的资金用来添加和更新这些昂贵的实验设备,即使有完善的 较新的实验设备,实验室在空间和时间上的限制也可能无法满足大量学生同时进行实验 的需要。职业院校实验经费少,实验配套的设备和仪器不完善,或是仪器设备陈旧过时。 由于以上多种原因致使学生很难在实验室中学到日新月异的科学技术,学生到实验室只 能“看"实验,而不能亲自“做"实验【2】。 另一方面,随着计算机技术的发展,和计算机相关的网络技术、远程控制技术、虚 拟现实技术、计算机仿真技术、多媒体技术等也得到前所未有的发展。于是人们提出了

一种新的实验教学方法一虚拟实验室,在各种虚拟实验环境,实验者可以像在真实的
环境中一样完成各种预定的实验项目,所取得的学习或训练效果等价于甚至优于在真实
环境中所取得的效果。无论是学生还是教师,都可以自由地、无顾虑地随时通过虚拟实

验操作仪器,完成实验。在很大程度上提高了实验教学的质量、缓解了实验教学的压力。 虚拟实验室自应用以来,在教学上取得良好的效果,因此建立健全完善的虚拟实验 教学体系具有重要意义。化学是以实验为基础的一门学科,因此构建化学相关分支的虚 拟实验室不但在学术研究上有一定的意义,而且有很大的实际应用价值。 教学型虚拟实验室的研究多采用纯软件技术来实现,所有的实验仪器和实验材料都 是用软件模拟,并非是真实存在的,整个系统以PC机为平台,不需要额外的硬件。由

基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

纯软件技术实现的虚拟实验具有较高的共享度和较低的实验成本,能提供丰富多样的实 验内容。论文的研究正是以纯软件技术为基础,采用开放式的设计思想来实现红外光谱
虚拟实验室的。

1.2虚拟实验室与职业教育
培养大批应用型、技能型人才是我国高职教育的目标,对于达到培养目标的具体途 径,目前正在探索和实践中,可谓仁者见仁、智者见智。但无论怎样,培养具有较强动手能 力的人才必须以大量贴近实际的实验、实习、实训教学为基础,而大规模的实验实训基地 的建设是这些实践教学得以顺利开展的物质前提。因而,各高职学校在实验仪器设备和实 验教学管理上都加大了资金和人员投入,纷纷建立实验设备齐全的实验室和实训基地,为 实验教学的开展提供基本保障。即便如此,目前大多数学校的实践教学也远远达不到要 求,存在着各种各样的问题。
1.2.1

高职实验教学中存在的主要问题

1.实验开出率得不到保障 实验教学的物质基础是实验设备。实验设备价格昂贵是导致实验开出率低的一个主 要因素,有些设备对于大多数高职学校根本无力购买,还有些设备一个学校购置一台, 资金上已经很困难,要达到学生人人动手做实验的要求几乎是不可能的,结果导致相关 课程的实验基本无法开出,有些勉强开出的实验也由于设备数量严重不足满足不了学生 动手的需求。设备完好率不高是降低实验开出率的又一个因素,实验设备在经过大批学 生使用之后,都会存在不同程度的损坏,而有些损坏是无法修复的,日积月累的结果就 是某些设备已经名存实亡、学生实验时故障频频或根本不能正常工作,使实验效果大打 折扣。对于某些学科的实验,由于实验对工作现场和环境有特殊要求,而学校所能提供 的实验室通常无法再现当时现场环境和现场设备,这些实验也就无法开出。 2.实验效果得不到保障 即使是某些价格不高的设备,由于设备的规格型号千差万别,一般学校也只能选择 配备某一种型号的,一般是同类设备中档次较低的,设备更新换代的速度更是远远不及 实际工作现场设备的更新换代速度,所以设备老化及型号单一情况在学校实验教学中普 遍存在,这一现象导致学生虽然做了实验,但实验效果不高,学生到工作现场后因所使 用的设备与在校实验设备存在差异,所以仍不能马上进入工作状态。实验涉及面窄,缺 乏创造性实验。大多数学校,学生年复一年地在那些固定的实验设备上进行着几乎一成 不变的验证性实验,实验只起到了将课堂知识重复一遍的作用,学生实验积极性不高,

大连理工大学硕士学位论文

实验教学以固定的模式塑造着模型化的学生,造成学生分析和解决实际问题的能力较
低。 3.实验指导得不到保障

学生在实验过程中总会遇到各种各样的问题,然而,由于实验指导教师的数量远远 少于同时实验学生的数量,所以学生实验中遇到的问题往往得不到及时指导,实验过后, 学生和教师离开了实验环境,有些问题又无法解决了。
1.2.2实施虚拟实验策略,提高实验教学水平

虚拟实验室是计算机技术与仪器技术相结合的产物,提供了一种创新性的实验方法, 它通过计算机及计算机软件构建一个实验室,实现传统实验室的功能,却不需要传统的 实验仪器和设备。80年代末,美国国家仪器公司ⅢI)提出了“软件就是仪器”的口号, 将日益普及的计算机技术与仪器仪表技术完美结合起来,提出虚拟仪器的概念。应用虚 拟仪器技术,使我们能够在计算机上按照自己的需求来设计仪器,方便灵活而且开发周期 短。它不仅降低了仪器成本,更提高了工作效率。随着计算机网络的迅猛发展,虚拟仪 器进入了网络化虚拟仪器阶段,人们通过在网络上由虚拟仪器构造成的虚拟实验室,实 现了远程实验。
(1)虚拟实验室的现实作用

开发和应用虚拟实验室,可以从根本上解决现阶段高职学校实验教学的主要问题, 它提供了型号齐全、用之不竭、永远不会损坏的实验设备,并且可以不断地扩充和发展, 传统实验室随着时间的推移,会面临老化和淘汰的局面,而虚拟实验室的功能却是随着
软件维护的进行而不断进步的。

传统实验室学生实验死板、呆滞的现象可以在虚拟实验室中得到解决,学生不仅可
以见到紧随潮流、不断变化的最新式设备,还可以使用这些设备自己设计实验,甚至设

计新的虚拟仪器。克服了实验内容固定的局限性,实验的灵活性和创造性得到了大大提 高,可以扩展学生的思路和提高学生的学习兴趣,提高了实验效率和学生的创新能力。 随着计算机网络的发展,网络大学、远程教育在我国得到了大力发展,但远程实验 问题一直无法解决,而有了基于B/S体系结构的虚拟实验室,学生可通过Intemet在任 何地方、任何时间完成实验,还可以在网上提交实验报告,与教师沟通,遇到问题可以
得到教师的及时指导。

虚拟实验室的迅速发展还提供了协同工作支持,位于不同位置的多名学生和教师, 可以通过虚拟实验室协同配合,参与和共同完成一个虚拟实验,为技术和设备的共享提 供了保证。为学校之间的联合教学、科研和技术攻关提供了支持。

基于取谱图智能解析的红外光谱VL的研究

(2)虚拟实验室的经济效益
虚拟实验室的体系结构决定了虚拟实验室的应用和发展会带来巨大的经济效益。构

建虚拟实验室最主要的投资就是计算机及软件开发费用,大多数学校原本就有很多的计 算机,只要加上合适的软件和较少的硬件就可以构成具有更完善实验设备的现代化实验 室。所以,构建虚拟实验室所需投资远远低于实际实验室的投资额。 实验所需器材种类和数量不受限制,一旦实验室建立起来了,实验设备取之不尽, 用之不竭,同时节省了实验设备更新换代所需的投入,实验设备却能永远保持其先进性、 全面性、完整性。由于学生操作的是虚拟设备,所以不存在由于操作失误所引起的实验 损耗,节省了实验室设备的维修、保养费用。实验室占地少,多种实验可以合并到一个 计算机房,降低了实验室投资。因为虚拟实验室硬件是基于计算机的,而不同学科种类 的实验只需要不同软件的支持,所以各门课的实验可以统一到一个计算机房分时进行。 而且学生可以利用分散在各处的计算机(包括家、宿舍、图书馆等地)完成实验。从而, 可以将原来建设大型实验场地所需的投资节省下来,更可以再现复杂的现场工作环境。
(3)建立虚拟实验室应采取的策略

建立虚拟实验室需要计算机技术和实验技术的联合支持,虚拟实验室主要靠计算机 软件来实现,但计算机程序设计人员通常不了解其他学科的实验技术,所以构建虚拟实 验室需要多学科协同工作,需要计算机专家和要构建虚拟实验室的学科专家配合完成。 不同学校通常有许多相互重叠的专业和学科,这为虚拟实验室的共同开发和资源共 享提供了条件,要在短时期内开发大量的虚拟实验室,需要各高校联合起来,利用软件 技术和计算机网络实现虚拟实验软件的共享,避免大量重复开发现象。要鼓励虚拟实验 室技术的研究和开发,虚拟现实、人工智能等技术的发展,都为开发高度真实感、智能 化的虚拟实验室提供了条件,这需要计算机人员不断研究虚拟实验技术,将新技术融入 到虚拟实验室中,以开发出可以替代传统实验室的功能更强的现代化实验室。 目前,虚拟实验室在我国方兴未艾,各院校开发虚拟实验室的进程较迟缓,且重复 开发现象较严重,各学校应该联合起来,实现开发过程的联手合作和虚拟实验资源的共 享,这必将促进虚拟实验室技术在我国迅速发展,对提高我国高等教育水平特别是高职 教育水平一定有极大的促进作用13】。

1.3虚拟实验室及其发展现状
1.3.1虚拟实验室的含义及分类 (1)虚拟实验室的含义

大连理工大学硕士学位论文

虚拟实验室是一种基于计算机虚拟原型系统的全新的科学研究与工程设计方法, 是除理论与实物实验之外的第三种研究设计手段和形式。在实际的应用中,人们根据不
同的角度和不同的应用范畴给出了相应的定义。

从实际应用的角度来看,1999年5月,美国爱荷华州立大学举行的虚拟实验室专家 会议采用的定义是:“虚拟实验室是利用分布式信息通信技术,为研究和创新活动提供远 程协作和实验的一个电子平台”【41。联合国教科文组织(UNESCO)采用己被广泛接受的
虚拟实验室的定义(Vir“1al Laborato珂,简称VL)【51。

从技术角度上来看,虚拟实验室是指在计算机系统中采用虚拟现实技术实现的各种 虚拟实验环境,实验者可以像在真实的实验环境中一样完成各种预定的实验项目【6】。 从功能角度上来看,虚拟实验室是一个创造和引导模拟实验的交互环境,它由实验 所依赖的模拟程序、实验单元、工具和参考资料组成【7】o 从教学应用角度上来看,虚拟实验室是教师和相关设计者借助日益发展的计算机 技术与传统的仪器仪表技术结合起来,使学生可以通过操作计算机来操作自定义的仪 器,对被测试量进行采集、分析、判断、显示、数据存储等,充分利用了最新的计算机 技术来实现模块重组配置,异地实时操作,扩展传统实验仪器的功能,促进教学平台的 适用性和实验内容的先进性【引。 (2)虚拟实验室的分类 目前虚拟实验室的分类方法有很多f9】【lo】:
1.单机版的虚拟实验室


在本地机上运行,只需要在本地机上安装相应的软件和插件,便可以浏览使用,文 件的大小对运行速度的影响不大。其缺点是:适用范围较小、开放程度不够、不能实现 资源共享和资源的最优化利用。 2.基于网络的虚拟实验室 基于网络的虚拟实验室其结构如下图1.1所示,构建的虚拟实验室存储在服务器数 据库中,用户通过浏览器从数据库中选取所需要的虚拟实验室,构建属于自己的工作平 台,并根据来自客户机端不同的实验操作请求做出相应的回答【lo】。

基于瓜谱图智能解析的红外光谱vL的研究

HTlⅥ_L页面+
Flash

构走二维环境

PHP


JSP ASP

攀髟

二维场景+ 甩户交互

IE4.O以上或 NetScap“.O以上 Flash潮览器
广————————————、

I、酮ndowsXP

———可虿7一
后台数据霹

I、......................................JI
客户机端

图1.1

基于网络的虚拟实验室结构
on

Fig.1.1 Construction process based

web

1.3.2虚拟实验室的作用

1.弥补远程教学条件的不足:在远程教学中,往往会因为实验设备、实验场地、教 学经费等方面的原因,而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统,可 以弥补这些方面的不足,学生足不出户便可以做各种各样的实验,获得与真实实验一样 的体会,从而丰富感性认识,加深对教学内容的理解。 2.避免真实实验或操作所带来的各种危险:以往对于危险的或对于人体健康有危害 的实验,一般采用电视录像的方式来取代实验,学生无法直接参与实验,从而无法获得 感性认识。利用虚拟现实技术进行虚拟实验,则可以避免这种顾虑。学生在虚拟实验环 境中可以放心的去做各种危险的或危害人体的实验。例如,虚拟的化学实验,可以避免 化学反应所产生的燃烧爆炸所带来的危险;虚拟的外科手术,可避免由于学生操作失误, 而造成“病人"死亡的医疗事故;虚拟的飞机驾驶教学系统,可免除学员操作失误而造 成飞机坠毁的严重事故。
3.彻底打破空间、时间的限制:利用虚拟现实技术,可以彻底打破空间的限制。大

到宇宙天体,小到原子粒子,学生都可以进入这些物体的内部进行观察,例如学生可以 进入虚拟发电机厂,考察发电机每个部分工作情况和相互联系,从而了解整个发电过程, 这是电视录像和实物媒体所无法比拟的。虚拟技术还可以突破时间的限制,一些需要几 十年甚至上百年才能观察到的变化过程,通过虚拟现实技术,可以在很短的时间内呈 现给学生观察。 4.可以虚拟人物形象:虚拟现实系统可以虚拟历史人物、伟人、名人、教师、学生、 医生等各种人物形象,创建出一个人性化的学习环境,使远程教育的学生能够在自然、 亲切的气氛中进行学习。例如,在虚拟的课堂学习气氛中,远程教学的学生可以与虚拟

大连理工大学硕士学位论文

的教师、学生一起进行交流、讨论,共同探讨学习中的各种问题,进行协作化学习。再 如,在外语教学中,可以通过计算机虚拟学生到国外旅游的情境,让学生与人交谈,达 到训练学生口语的目的【11】。 5.给用户极大的方便:虚拟实验室能够实现真实实验中的本质过程,甚至允许用户 犯错误;使用户从重复的数据整理中摆脱出来,得到需要的表达结果;多方面刺激用户, 使其具有强烈的印象:好的VL能够带来美感,促使用户产生更大的兴趣【121。 6.远程实验的开放性和共享性使资源的可重复利用率提高:系统组建时间缩短,易 于功能扩展和管理,使学生的实验操作机会增加,实验范围和科目扩大,高新技术在教 育领域内的优势可以充分发挥出来. 总之,我们相信,虚拟现实技术作为一个新型的教学媒体,以其自身强大的功能, 在实验教学中有着广泛应用,对未来的教学领域发挥其重要作用。
1.3.3虚拟实验室的发展

随着计算机和网络技术的飞速发展,计算机技术已经渗透到各个领域,使各个领域 都有了前所未有的成就,通过计算机技术构建的虚拟实验室也得到了很大程度的发展, 成为国内外学者研究的热点【13-14】【15也01。
1.

国内虚拟实验室的发展现状

国内虚拟实验室的开发集中在教学方面,主要依托大学开发(清华大学、北京大学、 大连理工大学、中山大学等等),目前公司也逐渐加入其中。下面以实例的形式介绍其 发展现状。
(1)

中山大学的化工原理虚拟实验室(图1.2)【2l】

图1.2中山大学的化工原理虚拟实验室
Fig.1.2 Virtual ChemiVaJ engmeering 1ab of Sun Yat-Sen

UniverS时

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

面向大学化工专业教学,操作简洁,能够满足大批量的教学培训需求。该软件解决 了需要培训的人员多而实验装置少的问题。学员进行不同的操作,同样会产生相应的结

果,起到了真实实验的效果。可以将课堂的原理讲解与实验室装置讲解、使用两部分结
合起来,也为学员的课前预习提供了条件。所有的虚拟设备均采用Flash技术开发,从

而节约实验设各重复投资。其软件交互性强,缺乏实验场景,但其强大的后台数据库的 支持及完善的远程实验教学系统受到了很大的欢迎。
(2)清华大学的工程力学虚拟实验室(图1.3)【22】

幽1.3清华大学工程力学虚拟实验室



Fig.1.3 Virtual Engineering Mechanics 1ab of Tsinghua UniVersi哆

《工程力学虚拟实验室》是一个场景逼真的模拟实验教学软件。它参考了众多的工 程实验资料,根据控制理论原理和实际实验所得数据对力学实验进行模拟,界面逼真, 交互性强,内容丰富,不仅可以配合教师作为实验前的预习教学,具有良好的人机交互
界面,也可供学生课余时间的练习使用。其软件采用FlaSh技术开发,交互性强,缺乏

实验场景,但其强大的后台数据库的支持及完善的远程实验教学系统受到了很大的欢
迎。

(3)清华附中网校虚拟实验室(图1.4)【23J 清华附中网校的虚拟实验室资源内容分为化学、生物、物理三个学科,初、高中2
个阶段。根据不同学科特色和每个实验的学习重点,在虚拟实验室中设计了不同的学习

模块,有实验演示、动手实验、实验探索等。在“实验演示”部分有相应的实验介绍和实
验结论,就像听老师讲课一样,学生从这一部分可以看到实验的整个过程,先进行“看” 的学习。 进入“动手实验”部分,学生可以通过鼠标拖动自选实验仪器和药品等,以及

进行仪器安装操作,仪器正确安装后即可顺利进行实验。如果选择、安装不对或实验操 作有误时,实验小助手会有相应的提示,并帮助学生顺利完成实验,这一步是进行了“动”
的学习过程。本软件采用F1ash技术开发, 实验场景。 “动手实验“部分,交互性较强,但是缺乏

大连理工大学硕士学位论文

,鼠和作靴 。标药.进 ”擒品正行

譬瓣

图1.4清华附中网校虚拟实验室
Fig.1.4 Virtual lab of Tsinghua middle school

(4)大连理工大学化学软件研究中心的化学虚拟实验室系列(图1.5)【24]

图1.5物理化学虚拟实验室
Fig.1.5 Virtual 1ab for

physicy

chemistry

面向大学化学教学,按照实际情况进行模拟操作。Analab的化学虚拟实验室系列覆

盖大学基础化学实验教学,形成了独特的风格,使用最新的Adobe Flash技术使整个虚 拟实验室场景逼真,交互性能强,假3D界面。在国内已经产生了很大影Ⅱ吼并且积极 探索更加智能化、以实现具有多重智能代理技术(MultiAgents)、语音识别技术(Text
To

Spead)、场景化角色代理和协同化等多功能的高交互性仿真虚拟实验室。

基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

(5)

中国石油大学大学物理虚拟实验室(图1.6)【25

图1.6

中国石油大学大学物理虚拟实验室

Fig.1.6 College physics Vinual lab China UniVersity of Petroleum

面向大学物理实验教学,主体分为3各部分:基本实验仪器,综合物理实验,虚拟 实验场景。基本实验仪器主要以实物照片为主,加以文字说明,综合物理实验中简单仪 器是nash绘制,复杂的仪器仍然是用照片。实验场景使用录像展示,没有和虚拟实验 融为一体。该虚拟实验室可以进行简单的实验练习。 此外国内的典型范例还有:(1)山东大学的电工电子虚拟实验室f261;(2)中南大学 湘雅医学院虚拟组织学虚拟实验室【27】;(3)深圳大学生命科学学院的基因工程虚拟实验
室[281;(4)大庆石油学院电气信息工程学院f29】;(5)郑州大学的解剖学虚拟实验室f52】等 等。
2.

国外虚拟实验室的发展现状

国外的虚拟实验室主要以教学培训为目标,参与单位众多,有专业公司长期加入,
覆盖学科面广。学校参与的项目多能得到国家级资金资助,发展十分迅速。另外,国外

对于教学培训类的软件f包括虚拟实验室)的奖励评定也有很多,极大地推动了虚拟实验
室的发展。 虚拟实验室最早在1989年由美国University
of

Virgillia的Willi锄wuIf教授提出

【301,作为首先提出虚拟实验室概念,并具有雄厚的科研实力和强大财力的美国,从一开 始就十分重视虚拟实验室的研究与丌发,在该领域的研究和应用已处于领先地位,在大

大连理1二大学硕士学位论文

学的普及程度也相当广泛,其中麻省理工学院WebLab虚拟实验室于1998年开发并投 入使用。 (1)美国麻省理工学院开发的MIT Microelectronics Web lab(图1.7)f3I】

图1.7美国麻省理工学院微电子网络虚拟实验室 F嘻1.7 MIT Microelectmnics web
lab

用于微电子学课程,用户界面与Chemlab相似。与其它微电子虚拟实验室相比,功
能更加强大。该软件采用jaVa编程,2d界面。2004年开始,大连理工大学与麻省理工

学院建立了友好合作关系,帮助建立的远程实验系统(iLab)。2005年6月大连理工大 学建成国内第一个iLab实验室【32】,引入微电子器件远程实验室(Micro webLab),运用到课堂教学中,近400名学生使用。如下图1.8所示:
electrolljcs

图1.8美国麻省理上学院的iLab大连理工大学站点
Fig.1.8 Lab ofMITinDLUT

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

学生通过上面的人机交互界面可以完成所有实验。 (2)牛津大学的化学虚拟实验室(图1.9)[33]

图1.9牛津大学的化学虚拟实验室 F嘻1.9 MIT Microelectmnics Web lab

牛津大学的化学虚拟实验室覆盖面广,包括四大基础化学实验,将图形,3d分子结 构,实验录像、操作问答等内容结合在一起形成的。各个模块之间没有相互作用,模块 内部的素材呈现都是直线式的播放。已经形成一个比较完善的教学体系,其操作简便,
便于学生对基础化学知识的掌握。 (3)Howard Hu曲es医学院开发的Biointeractive系列软件(图1.10)f34.36】

图1.10生化交互实验室
Fig.1.1 0 BiointeractiVe soflwaro

这一生化虚拟实验室由若干实验构成,每个实验都有数个步骤,每一步构成一个场
面。场面内部可以进行一定的操作模拟。用于生物学课程,用户界面非常吸引人。连续

大连理工大学硕士学位论文

获得Pirelli Intemational

Award 2002,Scienti五c

American杂志的2003

Sci/Tech

Web

Awards等大奖。该系列还在不断充实。场景切换的方式进行实验,有完整的辅助学习
体系,采用shockwave技术,3D界面。 (4)

美国杨百翰大学的Vinual ChemLab(图1.11)f37]

图1.11 Vinual ChemLab

F唔1.11

Virtual ChemLab

包括无机定性、热量测定、滴定分析、气体性质和量子化学等多个实验,交互式3D 界面,仿真程度较高,获得Pirelli
Intemational Award

2006的提名奖。

此外,国外比较经典的虚拟实验室还有(1)Model Science的Chemlab『38】;(2)美国北

卡罗来那大学Greenboro分校的LAAPhysics物理实验室【3941】:(3)卡内基梅隆大学的 IrYdium项引42J;(4)V砌CHEL(Virtual Real埘in
chemicaI Engineering

Laboratory)实验室

【43】;(5)德国的汉诺威大学建立了虚拟自动化实验室;(6)西班牙大学电子系开发了电子 仪器虚拟工作平台;(7)新加坡国立大学开发了远程示波器和压力容器实验【30】等等。 3.虚拟实验室的发展前景

随着计算机技术的飞速发展,网络的普及,网络教学应运而生,并在教学中发挥很 大作用。网络教学能实现异地实验教学,满足远程教育要求;全面开展实验,实现实验 教学一体化;因此网络虚拟实验室是虚拟实验教学的一个重要发展方向。

1.4网络虚拟实验室
迅速崛起的现代教育技术把虚拟实验引入到了实验教学中。虚拟实验的应用改变了 传统的教育模式,使得教与学方式发生了革命性的变化。目自,J.,用于实验教学的计算机
虚拟实验软件非常丰富,加上高校计算机及网络资源,为虚拟实验的开设提供了必要的 基础条件。通过网络虚拟实验室,能够通过计算机在网络中模拟一些实验现象,它不仅

基于m谱图智能解析的红外光谱vL的研究

仅能够提高实验教学效果,更加重要的是对一些缺乏实验条件的学生,通过网络同样能 够身临其境地观察实验现象,甚至和异地的学生合作进行实验。
1.4.1

网络虚拟实验室的发展及其特点

网络虚拟实验就是在WEB中创建出一个可视化的环境其中每一个可视化的物体代 表一种实验对象。通过鼠标的点击以及拖曳操作,用户可以进行虚拟的实验。网络虚拟 实验实现的基础是多媒体计算机技术与网络技术的结合。无论是学生还是教师,都可以 自由地、无顾虑地随时进入虚拟实验室操作仪器,进行各种实验。为实验类课程的教学 改革及远程教育提供了条件和技术支持。许多国内外从事实验室工作的研究者们在实践 中还提出这样一些概念:Digital Lab、MBL(Micro.computer 词不统一,但他们的实践从不同的层面实现了虚拟实验室。
(1)印地安那州立大学的MBL化学实验室
Based

Lab),尽管这些名

该实验室在给新生开化学实验课时用计算机来辅助做这样一些事,用计算机采集与 分析实验数据,用计算机展示实验,在网上发布相关的实验指导材料。 (2)芝加哥伊利诺伊大学数字化有机化学实验室
该实验室充分利用网络资源,在网上提供了一系列的实验教学指导:在线实验教

材;实验教学时间表;实验测评方法、形式、时间;虚拟实验;相关教学资源的链接等。 他们还用计算机进行实验教学的教务管理。

(3)卡罗莱纳州立大学的LAAP(Le锄Amytime A玎州1ere Physics)
他们利用Java技术建立了基于web的探索式虚拟物理实验室,主要有以下几个模 块:基于Java Applet的虚拟实验设备和实验设施;相关的实验课程模块;实验学习结果 评价模块;协作学习模块。 虚拟实验室最大的优点是成本低,效率高。因为“软件即为仪器”,这样就可解决因 实验经费不足或高档次、高价位设备缺乏所不能开出的实物实验,同时也不会造成因使 用不当,管理不善等因素造成的仪器损坏、元器件丢失等现象。同时虚拟实验还可以模 拟实验室中没有的设备,而且还可以不受时空的限制方便地进行实验。另外,虚拟实验 室还应具备一些基本特征:与现实的一致性(或现实的延伸)、高度交互性、实时的信 息反馈。 1.4.2网络虚拟实验室体系结构 网络虚拟实验室应是一个集虚拟实验教学管理系统、实验课教学指导系统,网络实 验仿真等为一体的功能强大的网上运行系统。各部分之间相互联系相互补充,仅具有相

大连理工大学硕士学位论文

对独立性。开发虚拟环境,实现实验仿真应是虚拟实验室建设的核心部分。图1.1是虚
拟实验室体系结构图。

1.4.3构建网络虚拟实验室的关键技术 目前国内的虚拟实验室研究还处于萌芽阶段,国外已经有很多大学进行了这方面的 研究。总结他们所使用的技术,可以看出大多可以划分下面几类:
(1)Java技术

Java是一个广泛使用的网络编程语言,它是一种新的计算概念。首先,作为一种程 序设计语言,它简单、不依赖于机器的结构、具有可移植性、安全性、并且提供了并发 的机制、具有很高的性能。其次,它最大限度地利用了网络,Java的小应用程序(印plet) 可在网络上运行而不受CPU和环境的限制。另外,Java还提供了丰富的类库,使程序 设计者可以很方便地建立自己的系统,这一点对于构建网上虚拟实验室系统来说也是非 常关键的。 (2)ActiveX控件

ACtiveX技术允许不同软件开发的组件在网络上可以互相进行操作ActiveX使用了
微软的组件对象技术使得本地的组件可以和网络上的组件进行通信,使用ActiveX开发 的另一个好处在于它的代码复用性,也就是说在虚拟实验室的开发过程中,一个实验仪 器可以在多个实验环境中重复使用,这一点对于持续开发过程尤为重要。这种技术使得 一个大的工程项目可以划分成小块的组件,也就相当于把复杂工程简单为一个个组成部 分,完成了每个组成部分之后集成起来就可以得到最终的项目。可以开发A“veX组件

的环境有很多,其中开发效率最高和最易上手的是Vis砌Basic。

(3)VIML技术



VRML是虚拟实境描述模型语言ⅣimIal R-eal埘Modeling LaIlguage)的简称。它是 描述虚拟环境中场景的一种标准,也是在网上实现虚拟现实的关键性技术。VRML的基 本特征包括分布式、交互式、平台无关、三维、多媒体集成、逼真自然等,被成为“第
二代WEB”,已经被越来越多的人们所重视。国际标准化组织1998年1月正式将其批

准为国际标准。Ⅵ泓L是一种建模语言,其基本目标是建立Imemet上的交互式三维多

媒体,也就是说,它是用来描述三维物体及其行为的,可以构建虚拟境界。用V刚L
实现与Intemet虚拟现实交互有下面几个好处:丰富了媒体表现形式、协同工作角色的

可视化管理、改善了协同环境的用户界面、增强了协同环境的交互性。可见,将V砌儿
融合到网上虚拟实验室的开发过程中,既可以增强表现力和用户的接受力,又可以实现
较好的协同工作虚拟化环境。

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

(4)ASP技术



ASP(Active Server Pages,动态服务器端网页),内含在Intemet InfonIlation Server

3.0及其以上版本中,提供一个服务器端的脚本环境,用于产生和执行动态、高效率的 网络服务器应用程序。ASP不只是动态的网页,它更是当今众多的Web应用程序实作 方式之一,它负责整个Web应用程序的控制部分。ASP提供五个内建的对象供使用者 调用,即RequeSt对象(取得用户信息)、Response对象(传送信息给用户)、SeⅣer 对象(提供访问服务器的方法、属性)、Application对象(用于多个使用者在多个网页 间共享信息)和Session对象(用于单个使用者在多个网页间共享信息)。 1.4.4网络虚拟实验室开发过程当中应注意的几个问题 计算机软件技术发展到今天,为虚拟实验室开发提供了极大的方便。目前开发所需 的系统软件或工具均支持面向对象的程序设计。它们都有事件驱动的支持,消息循环的 程序设计方法及多媒体操作技术。在开发过程当中要注意以下几个问题: (1)事件触发时机的选择,实际操作当中某个按钮按下后并不立即反映,需要延时 回应,外部接口的输入信号或其它信息往往是定时触发或随机触发的事件,若为随机触 发的事件则可用一定时限内的随机数来取代固定时间。 (2)事件联锁关系或动态顺序关系可以存放在一张数据库表中描述,修改方便。给 定相应的条件、控制范围,自动形成数据表,使数据和程序独立。 (3)模拟声音,要使实验达到逼真,除了模拟控制台实物景象,还要模拟它们实验 环境中的各种声音,如汽笛声、按钮按动声、内部机械动作声等。这样,才能使学生在 实验室有身临其境的感觉,全身心地投入学习Ⅲ】。

1.5小结
本章主要阐述了下面几部分内容:



1.课题研究的背景 2.对虚拟实验室的发展应用进行分析 3.虚拟实验室在职业教育应用分析 4.分析了网络虚拟实验室的前景和实现技术 下一章本文将对虚拟实验室的实现技术进行详细讨论。

大连理工大学硕士学位论文

2虚拟实验室的实现技术讨论
2.1

虚拟实验室的实现模式
每个实验都有其特殊性,要描述所有实验过程是十分复杂的。实验目的、仪器、药

品及实验操作的差异导致了实验过程的差异,若抽象出以上因素的规律,并加以模拟, 就可以完全再现真实实验的过程。 VL最基本的三个要求是:现象模拟的真实性、交互操作的灵活性及反馈信息的准 确性。VL的低成本体现出其相对于真实实验室的巨大优势,但这并不意味其低效性。 分析理解VL的实现模式,针对不同的实验采取不同的处理方法,即可达到高效性。 依据VL在客户端的表现形式,可将其实现模式分为四类,即播放观看式(P1ay. Watch,即P.W模式)、场面跳转式(Scene.Jump,即S.J模式)、过程式(Process,即P
模式)、场景式(Scene即S模式)【451。

其优缺点及适用范围如表2.1所示。
表2.1实现模式对比
Table.2.1 Compa—son Of realiza土ion mOdels

从表2.1中对于实现模式的对比分析中,我们可以得到实现模式的发展趋势:P.W 模式(散乱的素材+简单的超链接),S.J模式(人为分割的场面,局部的逻辑),P 模式(抽象实验的过程),到S模式(完整、真实地实验再现),虚拟实验逐渐回归真
实,内部整合越来越紧密。

这种模式不仅保持了实验的完整性,而且注意了真实场景中的实验情况。在加入场 景因素的基础上,保持了用户自由度与高交互的特性,大大增强了沉浸感(或者称为临 境感)。这种模式使虚拟实验室向沉浸式虚拟实验室(Inlmersive VL)进一步靠近,在 现有硬件条件下最大限度地实现了VR。

基于IR谱图智能解析的红外光谱Ⅵ。的研究

S模式适用于研究和教学,极大程度地促进了用户的主观能动性,符合人类的自然
思维方式。

S模式的优点:完全模拟实验的操作、过程和现象,能够反映实验的本质,操作符 合自然思维。 综上所述,我们认为:S模式是VL实现模式的发展趋势。

2.2虚拟实验室的实现技术对比
目前虚拟实验室的开发技术主要包括m48】:VRML技术、V砌讧L技术、ActiveX技

术、QuickTime VR技术、JaVa技术和Fl嬲h技术。表2.2中列出了以上五种技术在网络 虚拟实验室构建中的各项性能指标f491。
表2.2虚拟实验室的开发技术
Table.2.2 Techniques of VL

比较项目 功能 交互性 界面美观性 客户端要求 开发难度 图形特性 观看方式

f仞/I扛
中等 强 强 软硬件要求高
—一

Virtools

QuickTime 中等 强 强

VR

Java

FlaSh

强 强 强 软硬件要求高 高 位图 Virtools播放 器

中等 强 中等 无特殊要求 成熟 矢量图 多项可选

中等 较强.强 强 无特殊要求 一般.成熟 矢量图 直接播放

无特殊要求



一般
真实丰富 自己控制

实时生成 VR播放器

制作方式

VR编程

脚本语言

全景拍摄

JaVa语言编程 +JSP“aVascript

图形设计 +脚本语言 二维交互 小

实现效果 软件大小

三维交互 小

三维交互 大

实景建模 大

二维三维均可 小

本论文中开放式的红外光谱实验室的构建采用了Flash技术,Fl础是网络界炙手可
热的巨星,近年来被吹捧的天下无敌,是因为与其它技术相比,它具有如下优点: (1)体积小,下载速度快。矢量图一直是FlaSh标榜的优点,流数据令内容可以一 边下载一边观看,无需等候全部内容下载完毕。在声音上,可以以MP3的方式压缩,
减小SWF大小;

(2)较低的系统资源要求,F12Lsh对计算机硬件配置及系统资源要求不高;

大连理工大学硕士学位论文

(3)一次制作跨平台输出,跟Java相似,FlaSh影片能够做到一次制作,跨平台输

出。FlaSh能够导出S岍播放,不受操作系统和浏览器的版本限制,也能够在本机发布
放映器,或者在光盘中独立播放。Fl嬲h也可用于多种设备平台,以及其它移动设备; (4)基于富媒体的用户界面,Fl嬲h能够将多媒体(声音、图形、图像、动画、文字) 融合成为一体,实现无缝连接,所开发的应用程序就能够取悦大多数用户并最终取得成 功。这就是开发人员称Flash应用程序为“富Imemet应用程序”(简称剐渔)的原因; (5)强大的用户交互能力,与其它技术相比,F12ush虽然在交互性上稍差,但通过编 程其交互性足够适应大多数实验的要求: (6)网络性能优异,除了软件体积较小适合网络传播之外,其脚本语言(ActionScript)
中的ⅪⅥLSocket具有进行Socket通讯的能力;

(7)良好的语言接口,Flash技术可以和JaVascript的客户端脚本进行交互,并且具 有ⅪⅥLSocket,可以通过Socket通讯和任何支持Socket的语言进行通讯; (8)ActionScript功能强大,特别是ACtionScrip3.0的问世,ActionScrip3是快速构建 丰富互联网程序(Rich Intemet Application,简称ⅪA)的理想语言。 (9)技术的可实施性,网络上最好用和最多人使用的软件,Flash技术是目前网页动 画的主要技术之一,开发实施较容易,获得文档和技术支持也较容易; (10)本课题组多年来的开发经验为后期的开发制作提供了强有力的技术支持。

Fl础是目前最为成功的矢量动画软件,尤其是Macromedia⑧Flash⑧MX【50】及
ActionScript2.0【”】的推出使之逐渐从前台走向后台。新版本对于数据的传输给出了方便
快捷的解决方案,更加利于开发面向网络的交互式多媒体应用程序。

值得一提的是作为虚拟实验室的开发技术之一,3D技术已经发展到了Interact

3D

阶段,其所营建的是真正意义上的虚拟现实开发环境。然而该技术对计算机软硬件要求
过高,相信随着PC的不断强大,InteraCt 3D将成为虚拟实验室开发的主流技术。

2.3开发工具F I ash技术

通过技术对比,本文确定了开放式的红外网络虚拟实验室的开发技术叫laSh技
F I ash技术简介

术,在本节中将详细讲述该项技术。
2.3.1

Macromedia FlaSh于1997年从一家名为F1Itl】reWave的公司中得到的一个小的网络

图形软件FunlreSplash发展而来,现在已经成为在媒体开发领域里得到广泛应用的强大 工具。公司推出的Flash是一种基于矢量图形的交互式创作软件。主要用于动态网页制

作,功能异常强大,并且效果独特∞刳。随着每一个新版本的推出,Fl础都为使用者提

基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

供了创作更富有想象力的、更动态的网页以及其它媒体内容的工具。Macromedia公司
积极回应创作团体的要求,扩充FlaSh的高级功能和增强工具,以满足用户的要求。近

年来,F12Lsh技术发展迅速,2007年4月新东家Adobe公司发布了新版本F12Lsh
9.O。

Professional

“F1aSh技术不复杂,人人都可以做,大家都喜欢看,所以说FlaSh是属于大众的; FlaLsh是个新事物,风格简洁明快、内容个性化,适合年轻人的欣赏口味,所以说F12Lsh
是属于青年的;FlaSh通过最高速、最便捷、最先进的数字化的方式进行传播,所以说 F1aSh是属于时代的。一个事物是属于大众的、属于青年的、属于时代的,那么,怎么

估计它的价值都不会过分。”F12Lsh制作公司一联合创新科技公司总经理,同时也是
Macromedia中国用户联盟秘书长的冯嵘这样说。在这样的商品社会,一样东西有价值

就必然走向商业运作,何况F12Lsh的价值“怎么估计都不会过分’’。冯嵘的话并不夸张, 只要看一看Flash在全球的风靡程度就很容易认同这一点哺3I。
在国内,自1999年Flash大规模登陆国内市场以来,越来越多的人投入到这一行列

中。人们似乎不再崇拜黑客的网络技术,许多新新人类现在仰慕的是“闪客",也就是 制作FlaSh的人。现在在闪客帝国注册的人数已经突破百万,而这个数字只代表了国内
的一部分“闪客族"。96%能上网的电脑里面都可以找到FlaSh作品,新浪网搜索

“FLASH”,竟然有7000多万条相关搜索结果。在中国,Flash也已经开始被用于制作 MTV、笑话短剧、广告及电视栏目的片头片尾。与传统动画制作相比,FlaSh有自己独 特的商业优势。首先是制作简单,同样一个电视栏目片头,用3D动画制作需要两周的 时间,而用FlaLsh只需要3天;其次是价格低廉,FlaSh广告制作现在按分钟收费,每分 钟3000元至5000元,而3D动画制作按秒收费,每秒looO元。业内人士认为,FlaSh
必将产生无限商机。

在国外,由NPD

Online

Research公司最近做出的一项调查表明,全球已经有100

多万专业人士在使用FlaSh,世界上超过98%的浏览器用户安装了F12ush播放器,从而令

使用者可以直接浏览带有FlaSh内容的网页而不需要下载和安装插件。Fl砒是用来制作
以矢量图形为基础,提供动画、声音和交互性图形的、Ⅳeb标准。 相比其他先进的网页设计格式如Dynarllic HTML(DHTML)、JaVa与不同的浏览器 可能会不兼容,FlashPlayer已经得到了主流操作平台:WindowS、Macintosh、Linu)(以
及主流浏览器IE、NS、Mozilla、Opera的支持,是最普及的浏览器插件。而且FlaSh Player

所基于的行业标准完全与主流的应用技术相融合,如XML、SOAP网络服务以及和

ECMASc邱t标准技术、MP3和JPEG、Umcode和Scetion 508辅助操作功能等等。因
此可以相信,FlaSllPlayer是完全可以支持各类相关应用标准的。为了使更多的FlaSh观

大连理工大学硕士学位论文

看者可以无缝浏览FlaSh内容,Macromedia发展了像MicrosoR,Netsc印e和AOL这样 的合作伙伴。 随着F1ash应用技术性能的提升,其完全可以满足用户日益增长的开发需要。经由
新增的JaVaScript API性能,全世界的第三方开发人员都可以为FlaSh开发功能扩展程序

以及强势的应用功能。正是由于为Flash新应用开发功能扩展程序的全球开发人员的努 力,使得该软件走上了全新的发展道路。事实上,目前已有一些开发好的,可与FlaSh 进行协调运行的功能扩展程序,如图表创建、动画自效生成、高精度交互位图集成、光 栅效果添加、对已有图形进行3D特效扩展等等。

WebsideSto巧的副总裁吉奥夫一约翰森认为:“Fl础软件已经成为了网上活力的标
志,有了这样的市场份额,我们认为Flash将超越游戏和卡通的范畴,进入到诸如电子 商务、主机应用界面和广告等真正的商业应用中瞄4】”。 目前,这一技术已经渗透到了音乐、传媒、IT、广告、房地产、游戏等各个领域, 其强大的功能完全适用于教育软件的开发和商业化。
2.3.2 FI ash版本的发展

作为FlaSh的脚本语言,ActionScript在FlaSh应用程序的开发过程中起着关键性作
用。

随着Flash技术的迅速发展,ActionS耐pt也在逐渐走向成熟,下面是ActionScript
(1)F1ash
1.0-3.O

的发展简史及其功能变化情况。
FlaSh定位还仅限于给美工人员制作动画,FlaSh 2.O和Flash 3.O中只有诸如Play、

Stop、Goto等很少的指令,并且指令纯粹用来控制动画。
(2)Flash
4.v

正式确立Flaush里使用的编程语言为Actio鹋cript,开始出现编程上常用的变量 (V撕able)做运算时的记录及if和Loop Whjle的逻辑判断等数十个指令。语法日益接近 日常英语。输入ActionScript的“动作"面板十分直观,美工人员可以在该面板的组合 框中方便的选取相关指令,与程序员用键盘输入代码的习惯很不同。
(3)FlaSh 5.0

ActionS丽pt指令数量突然提升至三百多个,ActionScript已经发展成为一种编程语 言,不再单纯是一种脚本语言,语法类似JaVascript,也接近C语言,更可以用面向对
象的概念去编写。 (4)Flash MX(FlaSh 6.0)
FlaSh

Mx(F1aSh 6.0)更正式转型为一个开发网络应用程序的前台工具,ActionS嘶pt

的语法确立根据ECMA.262标准,非常接近JavaScript,完全引入面向对象概念到

基于限谱图智能解析的红外光谱vL的研究

ActionS嘶pt编程中。仅FlaSh MX本身提供的指令就有八百多个。组件(Component)的 出现更方便制作应用程序界面上的操作元件,如按钮(Bunon)、组合框(ComboBox)等。 组件都有提供自己的方法(Methods)。所以“动作’’面板左边的指令可以随组件数量不
断增加。 (5)FlaSh MX 2004(F1ash 7.O)
FlaSh MX

2004(FlaSh 7.O)将ActionScript编程面向对象的语法彻底改变,它推出基于

ECMAS嘶pt4标准的ActionScript 2.0(AS2.0)。代码的语法与Java或C#类似,其最重要
的目的是吸引那些传统编程语言的程序员加入到开发Flash网络应用程序的工作中。

ActionS瞳pt 2.O的最大特色是熟悉的面向对象模型(OOP)模型、严格的数据类型指定。
同时Macromedia公司将以往ActionScript改称为ActionScript 1.0(AS 1.0)。值得注 意的是AS 1.0的所有指令会继续存在,被淘汰的只是用于AS 1.0编写面向对象的语法,

因它不是业界普遍的写法,传统编程语言的程序员很难接受,因此出现了AS 2.0。对于 面向对象的编程部分,是用AS 2.0,但AS 2.O里用来控制MovieClip、交互效果编写、 加载外部SWF文件或数据等指令,用的仍然是AS
(6)Flash
8.0 1.O。

Macromedia公司自2005年8月份推出FlaSh 8.0,这次软件的升级给我们带来了很

多的惊喜,实现了新的飞跃。 在FlaSh 8.O中ActionS嘶pt变的更加强大,更加易于编写和调试。它有一个具备强 大功能的程序编辑器:使用该编辑器,初学者和熟练的程序员都能迅速而有效地编写出
强大的程序来。
Flash FlaSh

8.O提供代码提示、代码格式自动识别以及搜索替换功能;并且

8.O提供了一个“帮助”面板,保证用户可以迅速查看程序语法;另外FlaSh 8.O内

置了一个调试器,可以设置断点以实施代码步进。FlaSh 8.0也内置了大量地UI组件, 像滚动条、复选框、列表框等。这些组件都由适当的行为构成,所以添加具备强大功能 的交互界面元素只是“一拖一放”的事嘲1。使用Flash 8.0,用户可以将实时视频、音频
和数据共享引入到Flash的开发和应用中来。 (7)FlashCS3(及FlaSh 9.O)

Adobe公司2007年4月推出Flash 9.O,在这个版本中最为显著的改变就是增加了 对ActionScript3.0的支持。使用新的Actionscript3.O语言节省时间,该语言具有改进的 性能,增强的灵活性及更加直观和结构化的开发。使用功能强大的新的ActionScript调 试器测试内容,该调试器提供极好的灵活性和用户反馈。使用新的代码编辑器增强功能 节省编码时间。使用代码折叠和注释专注于相关代码,及使用错误导航功能跳到代码错
误。Flash

9.0使用高级的QuickThe导出器,将在SWF文件中发布的内容渲染为

大连理工大学硕士学位论文

QuickT硫e视频。导出包含嵌套的MovieClip的内容、ActionS嘶pt生成的内容和运行时 效果(如投影和模糊)。同时Flash 9.O还增加了丰富的绘图功能、复杂的视频工具、省
时编码工具、用户界面组件、Adobe PhotoShop和IlluS缸.ator导入等等隋5l。 FlaShCS3是Maucromedia和Adobe合并后退出的第一款FlaSh创作工具,并入了
Adobe Creative

S疵e中,称为FlashCS3。FlaShCS3是目前唯一可以创作基于ActionScrip3

的S、vf的创作工具。F1ash 8及以前的版本都不能创作基于基于ACtionScrip3的Sw厶

FlaShCS3中有一套自己的F12LshCS3组件,位于n.书包,大部分位于n.comrols。幸中, 但是数量少、架构简单、功能不多、不适合开发常规的大型对A程序。F1aShCS3主要
用于设计Flash美工、动画、以及利用类绑定来开发ActionScrip3高级组件。
2.3.3 Act i onScr i p3介绍

ActionScrip3,与ActionS嘶p2和ActionScrip 1有本质上的不同,是一门功能强大、 面向对象的、具有业界标准素质的编程语言。它是F1ashPlayer运行时功能发展中的中要 里程碑。ActionScrip3是快速构建丰富互联网程序(硒ch nemet Application,简称R队)
的理想语言。

从2006年起,ⅪA的浪潮已经席卷而来。网路应用中对前端客户程序的复杂度、 用户体验的要求越来越高。砌A概念就先由Macromedia公司(现在已经并入Adobe公 司)在数年前提出并致力推广。从2006年到2007年,业界巨头公司纷纷推出自己的 刚A技术追赶Flash,比如sInl公司的JavaFx技术微软(前身为WPF/E)。目前,就这 些追干者的技术而言,不论是市场占有率(FlaSllPlayer在全球电脑上的普及率达98.7%), 还是在技术成熟度、全球开发群体规模、开发项目、已有市场运用上,都无法和 FlaShPlayer应用程序相匹敌。而Adobe的对A平台FlasllPlayer占绝对优势。 不论是FlasllPlayer程序还是RIA程序,都真正支持跨系统应用,其核心语言都是

ActionScrip3。不仅如此,下一代Firefox浏览器核心JaVaSc邱引擎也是基于ActionS嘶p3
的虚拟机AVM2开发的。与此同时,Adobe公司推出的ActionScriD3程序开发工具Flex 也越来越受广大的JaVa社区和其他OOP社区的关注和青睐。

《ni玎kinf

h JaVa》的作

者Bmce Eckel对Flex和ActionScIIip3赞誉有加,并多次在公开的讨论会上推广。

ActionS嘶p3已经毫无疑问地成为目前和下一代因特网应用程序编程语言的主流
【56】


本文研究的课题是在2005年9月份确定的,Flash 8.O是当时FlaSh最先进的技术, ?所以本文讨论的红外虚拟实验室在构建上采用Flash 8.0为开发工具。

基于瓜谱图智能解析的红外光谱VL的研究

2.4小结
本文主要讲述了虚拟实验室的实现模式及实现技术。 (1)虚拟实验室的实现模式分为P.w模式、S.J模式、P模式和S模式四种类型。 分别对四种模式进行了对比,并重点讲述了S模式; (2)通过对比五种虚拟实验室实现技术,指出FlaSh技术在开发网络虚拟实验室中 的优势;

大连理工大学硕士学位论文

3红外光谱虚拟实验室的实现
3.1

红外光谱虚拟实验室的分析
需求分析是虚拟实验室开发的前提和必要基础,这一步是否成功,关系着虚拟实验

室开发的效率及质量。红外光谱虚拟实验室的需求分析主要包括以下几个方面:
3.1.1开发前提及面向对象分析

红外光谱分析实验的重要性、红外光谱分析的复杂性和规律性决定了红外光谱实验 是很好的研究对象,完全能够检验前文所述的理论;现有的虚拟实验很多,用goole搜索, 约有162,000项符合,,虚拟实验“的查询结果,但是红外虚拟实验室很少,用goole搜索,未 找到符合“红外虚拟实验“的结果。而且已有的红外光谱教学软件尚未采用完整的开放式 的网络虚拟实验的方式实现。 结合本实验组提出的“开放实验教学整体解决方案”,在慎重选择之后,使红外光 谱虚拟实验室成为整体解决方案的一部分,其现实意义如下:(1)能够满足解决方案的要 求:(2)能够实践前文所述的相关的理论;(3)填补红外光谱网络虚拟实验的空白;(4)填补公 安系统刑事分析虚拟实验教学的空白。实践的设计对象是大学仪器分析实验部分,使用 对象是面向学习大学化学及相关专业的本科生【57巧8】;高等职业教育的警宫学校的学员。 3.1.2红外光谱分析仪及FT—lR
(1)红外光谱仪

红外光谱仪按其发展历程可分为三代,第一代是用棱镜作为单色器,缺点是要求恒 温、干燥、扫描速度慢和测量波长的范围受棱镜材料的限制,一般不能超过中红外区, 分辨率也低。第二代用光栅作单色器,对红外光的色散能力比棱镜高,得到的单色光优 于棱镜单色器,且对温度和湿度的要求不严格,所测定的红外波谱的波数范围较宽(1250 —10cmd)。第一代和第二代红外光谱均为色散型红外光谱仪,随着计算机技术的发展, 20世纪70年代开始出现第三代干涉型分光光度计,即傅里叶变换红外光谱仪。与色散型 红外光谱仪不同,傅里叶变换红外光谱仪的光源发出的光首先经过迈克逊干涉仪变成干 涉光,再让干涉光照射样品。检测器仅获得干涉图而得不到红外光吸收光谱。实际吸收 光谱是用计算机对干涉图进行傅里叶变换得到的。干涉型仪器和色散型仪器虽然原理不 同,但所得到的光谱是可比的【57】。
(2)傅里叶变换红外光谱仪(FT.IR)

基于取谱图智能解析的红外光谱VL的研究

傅里叶变换红外光谱仪主要是由光源、迈克逊干涉仪、检测器和计算机组成。其光 学系统的核心部分是迈克逊干涉仪。迈克逊干涉仪主要由定镜、动镜、光束分裂器和检 测器组成,定镜固定不动,动镜则可沿镜轴方向前后移动,在定镜和动镜中间放置一个 呈45度角的半透膜光束分裂器。从红外光源发出的红外光,经过凹面镜反射成为平行 光照射到光束分裂器上,光束分裂器为一块半反射半透射的膜片,入射的光束一部分透 过分束器垂直射向动镜,一部分被反射,射向定镜。射向定镜的这部分光由定镜反射镜 反射向分束器,一部分反射后进入光路,称为第二束光。当两束光通过样品到达检测器 时,由于存在光程差而发生干涉。干涉光的强度与两光束的光程差有关,当光程差为零
或等于波长的整数倍时,发生相长干涉,干涉光最强:当光程差为波长的半整数倍时,发

生相消干涉,则干涉光最弱。对于单色光来说,在理想状态下,其干涉图是一条余弦曲
线,不同波长的单色光,干涉图的周期和振幅有所不同:对于复色光来说,由于多种波长

的单色光在零光程差处都发生相长干涉,光强最强,随着光程差的增大,各种波长的干 涉光发生很大程度的相互抵消,强度降低,因此复色光的干涉图为一条中心具有极大值, 两侧迅速衰减的对称形干涉图。在复色光的干涉图的每一个点上,都包含有各种单色光 的光谱信息,通过傅里叶变换(计算机处理),可将干涉谱图变换成大家熟悉的光谱形式。 FT.IR光谱仪具有以下优点: 1)光学部件简单,只有一个动镜在实验中运动,不易磨损。 2)测量范围宽,其波数范围可达到45000.6cm~。 3)精度高,光通量大,所有频率同时测量,检测灵敏度高。 4)扫描速度快,可作快速反应动力学研究,并可与气相色谱GC、液相色谱LC联用。
5)杂散光不影响检测。

6)对温度湿度要求不高。 随着红外探测器、氦一氖激光器和小型计算机的发展,FT.R目前已经取代了色散 型红外光谱仪,并成为分析化学中应用最广泛的仪器之一。 3.1.3红外光谱实验教学的特点 红外光谱仪实验课程设置的目的是使学生了解红外光谱的研究方法并掌握仪器的 操作技能,培养学生解决有机化合物定性分析问题的能力,加深对有机化学和物质结构 中某些重要理论及概念的理解,培养学生严谨认真、实事求是的科学态度和作风。如何 达到这些目的并将其转化为可操作的教学行为,实现较好的实验教学效果,这是一个值 得研究的问题。

大连理工大学硕士学位论文

在化学专业的实验课程中,红外光谱实验是一门专业课程。这一方面说明,对于化 学专业学生来说红外光谱实验是应该受到重视的一门课程;另一方面说明仪器分析实验 课程具有理论性强、知识面广等显著特点。它不仅要求学生能了解仪器的基本结构与重 要部件的功能,掌握与仪器相关的实验操作技术,而且要求学生能将化学的理论知识与 实验技能培养相结合,用有机化学的理论知识来指导实验,并通过实验得出合理的、精 确的数据,还要求学生掌握实验数据的正确处理方法,培养学生对实验误差进行分析的
能力【591。

3.1.4红外光谱实验教学的现状及需求 红外光谱分析实验的上述特点,给实验教学带来了很多难题,具体表现如下: (1)由于红外光谱分析实验的仪器设备规格型号很多,学生仅仅通过实验教材的预 习很难完全掌握各种仪器设备的操作,进入实验室后往往会出现误操作等现象,导致一 些仪器设备损坏。 (2)随着越来越多的化学工作站应用到实验教学中,计算机软件逐渐成为数据处理 的重要手段。在这种情况下,如何让学生熟悉并熟练使用工作站软件是目前红外光谱分 析实验教学所面临的一个新难题。 (3)学生撰写的预习报告基本上都是复制实验教材上的文字,不利于实验教师全面 了解学生对实验仪器和相关理论的熟悉情况。 (4)由于教师人数有限,实验教师不能对每个学生进行分别指导,这也导致了实验 过程中学生经常询问许多相同的问题,无形中加大了实验教师的工作量。
(5)学生按指导书及教师的要求,使用规定的仪器完成规定内容的实验,然后按规

定的格式完成实验报告。这种单一的实验教学模式在很大程度上影响了学生积极参与实 验的兴趣,对学生创新能力的培养也是极为不利的。由此可见,红外光谱分析实验需要 摒弃传统的教学模式,全面提高学生的预习效果和实验效率,同时减轻实验教师的负担。 这种新的需求也是红外光谱分析虚拟实验室开发的主要目的【60】。 3.1.5红外光谱虚拟实验室设计 为了使学生全面的掌握红外理论和实验知识,在设计红外虚拟实验室时,把实验模 拟、理论学习、谱图查询和谱图解析融为一体;为了优化软件的网络运行性能,本软件 把实验模拟、理论学习、谱图查询和谱图解析设为单独的模块,整体设计框架如图3.1
所示。

基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

红外光谱虚拟实验室设计采用模块化构建思想,组成和调用关系如图3.1所示,每 个椭圆代表一个单独的事.s、vf文件,整个红外光谱虚拟实验室由多个单独的模块(单独 的宰.s、Ⅳf文件)构成。虚拟实验室模块化有3个优点: 1.加快虚拟实验室的网络运行速度
2.有利于虚拟实验室的维护和升级 3.有利于虚拟实验室的个性化要求

图3.1实验室结构图
Fi93.1 The

Stm曲肛.e

scheme 0f Vinuallabomt0D,

红外虚拟实验室的主体是各种试样制备和测试实验的模拟,其辅助功能有红外知识 的学习、测试,谱图查询,谱图智能解析。采取非模块化构建模式,最终生成的文件大, 其网络运行速度慢;采取模块化构建模式,最终每个模块都是生成单独的文件,其文件
体积小,网络运行速度块。

随着红外分析技术的发展,将来可能出现其它试样制备方法,并且每种试样的制备 过程、所用到的仪器不同,因此试样制备模块化,有利于该虚拟实验室的维护和升级。 在新的试样制备和测试方法出现后,只需把新的方法构建一个单独模块,就完成了软件
的升级。

该虚拟实验室是以我校的实验条件开发的,可能并不适应其他学校实验式教学,采 取模块化构建模式,这个问题就可以解决,客户可以选择和添加适合自己的条件模块,
满足了不同客户的需求。

大连理工大学硕士学位论文

为了使操作者具有身临其境的感觉,软件采取场景式设计如图3.2所示,操作者可在

操作界面上通过键盘输入、鼠标点击、拖动等进行仿真操作,方便操作,虚拟仪器所有 部件都按实际仪器内观、规模进行设计,其操作也与实际仪器相同。将前台操作与后台
计算结合在一起,使操作者在虚拟实验室中就可以获得与真实实验十分接近效果。在正 确进行了各项操作后,可以实时绘制出选定有机化合物的谱图。

图3.2场景式的虚拟实验室
Fig 3.2 The
scene

virtuallaboratory

从上图3.1可以看出,红外光谱分析虚拟实验室分六大部分,其中虚拟实验室是保证 实验质量的关键一环。其他部分是实验室辅助功能,但是它们是完整的虚拟实验室中不 可缺少的组成部分,红外光谱虚拟实验室在整个实验教学管理平台中的地位极其重要。
该虚拟实验室即满足了基本知识的传授、基本操作的训练,又启发学生学习的兴趣,培

养学生实验的动手能力、动脑习惯。为学生在实际实验中建立良好的实验习惯,提高实
验技能打好基础。 3.1.6实现模式和开发技术的选择

结合第二章的技术讨论,我们确定了开放式的红外光谱实验室的实现模式和丌发技
术。

(1)实现模式一一S模式。即根据实际情况将实验涉及内容分别用播放观看式
(P.W)、场面跳转式(S.J)、过程式(P)和场景式(S)等模式实现。其中虚拟实验部分采用

S模式,辅助功能部分采用其它的实现模式。

基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

(2)开发技术叫lash技术。应用于虚拟实验室的整体开发,除了基本的动画制作
之外,还包括面向对象的程序设计和组件联用等高级应用。

3.2实现环境的准备
3.2.1开发技术支持系统



(1)终端硬件支持系统
主机型号:联想启天2900

CPU:Penti啪4 2.4G HT
主板:Intel
865PE A202 EZ

内存:512M 显卡:NVIDIA 网卡:Imel
GeForce4 MX 440

64M

Pr0100 VE Audio

声卡:R.ealtek AC‘97

显示器:联想LXB.F17069HB

(2)软件支持平台 操作系统:WiIldows
XP SP2
2003 Sen,er

服务器操作系统:Windows 浏览器:IE5.0、IE6.0 3。2.2测试技术支持系统

(1)服务器端硬件测试支持系统 主机:惠普
CPU:Pentium 4 3.0G

(双)

主板:SerVer work 内存:DDR400
2.0G

显卡:MESQ 4M 网卡:Intel
EEPro

100M

硬盘:SASI 73G(双)

(2)客户端硬件测试支持系统



主机型号:联想启天2900
CPI,:Pentil】m 4 2.4G HT

大连理工大学硕士学位论文

主板 内存 显卡 网卡

111tel 865PE A202 EZ

512M
NVIDIA GeForce4 MX 440 Intel Pr0100 VE Audio

64M

声卡:Realtek AC‘97

显示器:联想L)(B.F17069HB 数量:1台

② 主机:兼容机
CPU:Pentimn III 677

主板:Intel

815E

C11ipset Re014.03

内存:三星128M 显卡:NVIDIA 32M 网卡:D.LiI墩10/100M 声卡:Sound
B1aster AⅥ但32

显示器:AOC纯平51cm
数量:1台


主机: 兼容机
CPU:

赛扬800
via694 30G TNT 32M Intel

主板: 硬盘: 显卡 网卡 内存 数量

10M

128M

5台(相当于其配置)

3。2.3应用技术支持系统 (1)推荐客户端硬件支持系统
CPU:赛扬800以上 显卡:16M以上 网卡: 10/100M自适应

一31—

基于取谱图智能解析的红外光谱VL的研究

内存:64M以上

(2)推荐客户端软件系统
操作系统:Windows,Mac,Linux

浏览器:IE系列,Netscape系列 插件:FlaSh Player(7.0以上)
(3)开发工具

程序编制:Flash MX

2004

Professioml/FlaSh 8.0

页面编辑:Dre锄weaver MX 2004/Dre锄weaVer 8
文本编辑:U1饿匝ditl0

文字效果:Swish 2005
图形绘制:FlaSh MX 图形编辑:MicrosoR
2004

Profession训F1ash
MX

8.0

P2Lint;Fireworks

2004;PhotoShop CS 8.O

UML图绘制:GModeler

声音采集:MicrosoR

Sound Recorder

声音编辑:Sound Forge 6.O

视频采集及编辑:Macromedia
3.3

Captivate



小结
本章主要介绍了开放式的红外光谱实验室开发前的各项准备工作,它包括理论准备

(需求分析)和硬件准备(实现环境测试)两个方面。这些工作的完成为虚拟实验室的开发 打下了良好的基础,下面的章节将分别讲述通用红外光谱实验室和警用红外虚拟实验室 的具体实现过程。

大连理工大学硕士学位论文

4通用红外光谱网络虚拟实验室实现
4.1

红外吸收光谱网络虚拟实验室结构框图
根据实际实验所用到的仪器设备、实验环境、以及分析样品等将红外光谱虚拟实验

室为以下几个部分,见图4.1所示:

图4.1

红外光谱虚拟实验室结构

Fig.4.1 Stmcture ofVinuaI eXperimnent

如上图所示,整个虚拟实验室由红外虚拟实验室和红外成像系统虚拟实验室组成,其中 红外虚拟实验室是常规的红外实验,它的实验步骤是: 1)实验样品的制备
2)在红外光谱仪上测量样品 3)得到红外吸收光谱图

4.2红外虚拟实验室场景的模拟
实际的红外光谱实验根据实验所用的制备方法的不同可以分为固体压片,液体, ATR,气体等,在构建虚拟实验室时,根据实际情况构建了固体压片试样制备室,高粘 度液体试样制备室,低沸点液体试样制备室,ATR试样制备室,每种试样所用的测量仪 器都是红外光谱仪,所以将红外光谱仪器单独设成一个场景,以提高虚拟资源的利用率。 每个试样制备室都采用场景式设计,仪器可按实际情况操作如图4.2所示。

基于瓜谱图智能解析的红外光谱vL的研究

熏 …“11-罴罴撅 尹勰攒l■啻;曙愚k圈隘,i0∞ 氟忑建精;i雕、』

▲蠢=盘|{
图4.2虚拟实验室场景
Fig.4.2 The
sence

of Virtuallab

4.3红外样品的制备模拟
红外样品制备过程的模拟是参照实际的操作流程设计的,因此操作顺序需要正确才
能进行下一步操作。对于没有接触过红外实验的人,进入虚拟实验室可定不知所措,因

此本软件在开放式设计了误操作提示和操作步骤文字帮助和视频帮助来辅助初学者完
成实验。

4.4红外光谱仪工作站的模拟
红外光谱仪工作站的主要功能是完成红外光谱图采集,显示谱图数据,处理谱图。
本文研究的红外光谱虚拟化实验室的主要目的是辅助实验教学,使初学者熟悉红外光谱

实验的主要工作流程,工作站的主要功能,并锻炼初学者的实验动手能力;另外,虚拟 实验中待测样品,测量仪器都是虚拟的,因此模拟谱图绘制及数据显示有2种方法: 1)输入试样的各种红外参数,经过计算机内部计算模拟出谱图,此方法的准确度 受算法的影响很大; 2)将实际的谱图显示在工作站中,此种方法谱图准确,但是红外谱图数目庞大,
生成的软件本身文件体积大,对计算机硬件要求比较高,又不利于网络运行。

34

大连理工大学硕士学位论文

本文采取在软件外部简历红外谱图库的方法,解决了方法2中的问题,不但谱图准 确,而且软件文件小。,有利于网络运行,其实方法如下: ①.用户界面上构建一个对话框,在开始实验前用户需要在对话框内输入本次测量 试样的名称 ②.使用naSh8.0的脚本语言Actiollscrip2.O在脚本中定义一个全局变量910bal.symz, 每次实验的试样名赋给变量西obal.s蛐[1z ③.构建外部谱图库 ④.定义一个函数如n220,程序如表4.1所示
表4.1

fhn22()脚本
fun22()

Table4.1 The code of

在实验进行到测量时,点击工作站中的相应的虚拟功能按钮,调用函数如n22(),其 功能是调入外部XML文件dataSl.xml中的数据,当变量globaJ.s”Ilz与XML文件中某一数

据项匹配时软件从外部的“p咖”文件夹中调入对应的谱图。这样设计的原因是因为
“putu”文件夹(相当于谱图库)中的谱图命名是字母加序号的形式,用户在进去虚拟实 验室前,在对话框中输入的是中文名字,二者不能直接匹配,需要有一个把二者关联起

来的数据,X池文件d粕1.xrIll中的数据及时其连接二者的作用。谱图为什么采取字母
加序号的命名方式,将在4.5节中详细介绍。 红外吸收光谱仪因生产厂家的不同,工作站也不同,但是基本功能相同,本文工作 站的原型是onlllic,模拟的工作站界面如图4.3所示。

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

【I而?-—翻目目目麟一睡l口隧×I


=捌



EdI

c。㈨

Ⅵe*

呲e。!

^na%

Wlr=Ⅱ。v

H。|I

图4.3虚拟工作站
Fig.4.3 Vinual Workstation

采集红外谱图的功能菜单collect的菜单项如图4.4所示,点击colJect sample菜单项,
界面上出现式样的红外谱图。如图4.5所示。

响m
巨型|
ne

一豳鼷瀚黧豳滋基
。:l“l一|V—
:‘.JieH j■】J【

Prc:一

“a啦e

wna—

m”

C0,mB£am“!e

图4.4 F追.4.4

colIect

sample菜单项

The Content ofc011ect sample

36

大连理工大学硕士学位论文

图4.5虚拟红外谱图
Fig.4.5 Virtual inf}ared spectrum

加载的红外谱图是虚拟实验室外谱图中单独的+.s、Ⅳf文件。加载的谱图不但展示了红外 谱图,而且给出了谱图的结构式、不饱和度和主要吸收峰的分析(将鼠标放在吸收峰上, 界面上“说明”的左边出现该吸收峰的对应的官能团)。

4.5建立开放式的谱图库
谱图库的建立要考虑3个问题:谱图的文件格式和谱图命名,谱图库的文件格式。 本文使用的开发工具是nash8.0,nash8.0调用外部的文件格式包括:

①图片格式的文件一4jpg

②flash生成的文件格式一}.s讲,
③外部程序文件一t.exe ④文本文件一。.txt ⑤音乐文件一+.mp3 ⑥脚本文件一+.aS 虚拟工作站中显示的是图像,所以选择①图片格式的文件+jpg②nash生成的文件 格式+.s、Ⅳf,作为谱图库的谱图文件格式,本文选择nash生成的文件格式+.swf作为谱
图文件格式(其单独运行效果如图4.5所示),因为:

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

①?.s、Ⅳf文件比母.jpg小的多,在谱图库中谱图数据很大的情况下,节省了资源空
间。

②虚拟实验室最后生成的软件也是幸.s、Ⅳf文件,同种文件调用,相容性好。

⑧木.s计文件文件格式的谱图,其谱图上的曲线上矢量的,在任意放大的情况下,
其清晰度不变。
谱图库采用开放式的设计方法,谱图库的开放性体现在,用户可以自己向谱图库中 添加谱图,只需在谱图模板中,按照一定的步骤就可以完成一张谱图的制作。制作枣.s、订

文件的谱图步骤是:
1)在实际的工作站omIlic中,点击Edit中的copy功能菜单项,复制一张谱图;

2)打开naSh谱图模板,在模板中粘贴该谱图≯
3)把模板中的结构式、不饱和度和说明对应的内容补充完整;

4)对谱图进行命名; 5)把制作的谱图放入代表谱图库的文件夹中; 6)在Ⅺ讧L文件中添加对应的数据记录,Ⅺ垤L文件数据内容如图4.6所示。

叫分子式列表>
图4.6 XML文件数据 XML
file Fig.4.6 The datas of

谱图命名关系到调用谱图能否成功,如果用中文命名谱图,.由于naush内部语言解 码的缺陷,可能导致调用谱图不成功,所以采用国际通用的英文字母和数字来命名谱图, 本文对谱图命名的方法是谱图代表的化合物的分子式加上序号,如图4.7所示。

大连理工大学硕士学位论文

名称

大小;类型“
24功n^虹影片

{修改日期
2006—9—26 10:21 2006—9—26 i3:59

jl:

2l功n“h影片 2006—7—14 19:19 ”蕊猫氟舀;雹………………………—芝r淄~n。‘7髭算………—猫i二予j彳i誉谐—一 域型坐熙曼。{

越c2№02—2 菇C2搬 趁c3'岛rI
aE c3惦Br一2

24硒n“h影片

约聆n“h影片2006-9—26 15:弱 24 KB,lash暑f片 2006—9—26 15:s2 24珏F1帖h影片
2006—9—26 18:42

澄c3塔Br3 蕊c3塔N0一l 缓c3幅舶一2 缓c3嵋舶-3 鬣c3璩02一l 随c3惦02—2 菝c3邶02—3 踱:c3llB02—4 麓c3措。一1 蕊c3髓。一2 麓c3墙0—3 礅c3№o一4 @c3惦0_s 缓c3惦O一6 菇c3H丁N0—1 菇c3H7舶一2 珑c3H丁N0—3 黩c3耵Ho-4

23髓n毫矗影片
约船F1tsh影片 24硒F1^sh影片 24硒n帖h影片 2l聆ntsh影片 21珏nash影片 20功ntsh影片

2006—9—2了15:巧 20∞一7一14 16:46
2006一lo一8 20。6—10一9

22珏ntsh影片2006—9—27 16:46 10:弱
lo:45

2006一lo一9 10:45 2006一10一g li:10 2006—9—28 10:30 2006—10-12 lo:46 2006一g一29 10:24 2006_9—29 15:48

挖髓n越L影片
22髓Fl^出影片 2T硒n丑sh影片 17硒Fltsh影片 25船n鲒h影片 23珏F1uh影片

2006—9—29 i5:05 2006一g一29 17:15 ’2006一io-10 10:0l 2006一10一10 9:56 2006一10一10 lO:35 2006一lO一10 ll:ol

25强F1?妇影片
25硒n&sh影片 23硒n“h影片

图4.7谱图库中的谱图文件
Fig.4.7 The

inf衙ed

spec枷】m

files of

spe咖lm data

谱图库的文件格式是一个文件夹,这样做便于naSh调用路径的寻找,也有利于后期添 加谱图,使得软件的使用寿命不断延长。
4.6

小结
本章在对红外实验过程的理论分析和实验的基础上,设计了红外虚拟实验室主要组

成部分:红外知识的学习、测试、红外虚拟实验、红外谱图的查询、光栅谱图的识别分 析。在虚拟实验室框架结构设计上采用模块化的构建思想,增强了虚拟实验室的网络运 行速度,也利于虚拟实验室的修改;谱图库的设计采用开放式,开放式体现在可以向谱 图库中添加,删除,更改谱图,这有利于后期虚拟实验室的维护和升级。 下一章本文将讨论基于F12ush技术的警用红外虚拟实验室。

一39—

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

5红外光谱图像系统虚拟实验室
红外成像仪与红外光谱仪联用被广泛应用与生活中物品的鉴定,刑事侦破,如真假 物品的鉴定,交通肇事逃逸案,毒品分析等。鉴于警用红外光谱实验的教学要求和分析 样品的特点,我们构建了警用红外光谱虚拟实验室。 警用红外光谱实验的仪器有2个仪器组成,一个是红外吸收光谱仪,另一个是红外
成像系统。红外光谱仪可以单独使用,和通用红外光谱仪一样;红外成像系统需要和红

外光谱仪联用,它的实验步骤是:
1)向红外成像仪中加入液氮;

2)打开成像系统的工作站spotlight,设置扫描的各项参数,调整成像系统的镜头焦距; 3)将试样放在红外成像仪器的载物台上;
4)扫描样品得到样品的红外图像显示在红外成像的工作站中;

5)选取红外图像上的几个点,对点的红外吸收光谱进行分析(分析是在红外光谱
仪的工作spectlll加中进行)。

因此警用的红外光谱虚拟实验室分两部分,一个是红外吸收光谱虚拟实验室,一个是红
外成像系统虚拟实验室,其结构框架如图5.1所示,下面分别介绍一下它们的结构设计

和实现方法。

图5.1虚拟实验室结构图
Fig 5.1 The S仃ucnJre

diagr锄of Virtuallab

大连理工大学硕士学位论文

5.1

警用红外光谱虚拟实验室
警用红外光谱虚拟实验室结构设计

5.1.1

警用红外光谱虚拟实验室与通用的红外光谱虚拟实验在结构设计上相同,只是根据 实际的刑事侦查分析实验要求,警用的红外光谱分析实验在分析的样品种类比较少,用 到的试样制备方法多是固体压片法和ATR方法。试样的种类多集中在毒品,油漆,毛 发等。本虚拟实验室只模拟了固体压片和ATR试样,基本上能满足警官学校的教学要 求。

5.1.2警用红外光谱图像系统实验场景设计
警用红外光谱图像系统虚拟化实验室的场景设计与与通用红外光谱虚拟实验室相 同,如图5.2所示。

图5.2虚拟实验室场景
Fig.5.2 The
scene

of Vinuallab

5.1.3警用红外光谱工作站的模拟

虚拟实验室中的虚拟实验室与通用的不同,因为每个学校红外光谱来自不同的厂 家,他们的生产规格和外形设计没有统一的标准,所以生产的红外光谱外和规格上有所 不同,但是实验的基本原理和基本操作步骤相同。警用的红外光谱仪的仪器原型是辽宁
省高等警官学校刑事侦查系的红外仪,而通用的红外光谱仪的仪器原型是大连理工大学 的红外光谱仪。

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

a)功能菜单项的模拟

警用的红外光谱仪与通用的不同,所以它们所带的工作站也不同,警用的红外光谱 仪所带的工作站是spect门lrI】,根据警官学校教学要求,我们不但模拟了spectmm的谱图 采集功能菜单,而且模拟了常用的谱图处理功能菜单。实际的Spectrum工作站的界面 如图5.3所示。模拟spectnlm工作站如图5.4所示。

∞。m ●--____



mⅢⅫⅢ*.m

1日lⅫm“¨

图5.3原spectrum工作站 Fig 5.3 The Works诅tion ofreallab

图5.4虚拟工作站
Fig 5.4 The Worksta“on of virtual 1ab

大连理工大学硕士学位论文

界面上方的功能按钮相同,模拟界面上多出的6个蓝色立方是整个虚拟实验室的导 航菜单,点击相应的立方,界面切换到别的虚拟实验室模块。
b)条件设置对话框的模拟

工作站的条件设置对话框有仪器参数设置对话框,扫描参数设置对话框,选择谱图
对话框,谱图处理参数选择对话框,下面以仪器参数设置对话框和选择谱图对话框为例, 详细说明一下他们的实现方法。 仪器参数设置对话框是在点击工作站上的功菜单instrument中的子菜单项scan或者 菜单项setup中的子菜单项instmment后出现在界面上,其界面如图5.5所示

%T %T I矗I %R



log(1,R)
峪M
图5.5
spectrum
one


unit列表

scan对话框
one scan

蚓5.6

Fig 5.5 The dialog box of spectrum

Fig 5.6 The list ofunit

1.界面的绘制

它的界面模拟直接用flash中的绘图工具绘制,其中的文本输入框和按钮可以直接
从flash中的自带组建库中复制得到,对话框的布局和大小均和原对话框相同。

2.功能的实现 对话框的功能主要是设置红外仪的扫描参数,flash的组件库中comboBox和list组

件实现仪器参数选择,以仪器扫描的unit项为例,介绍向组建中添加参数项,其脚本语
言如表5.1所示,界面效果如图5.6所示。

基于JR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

表5.1

unit列表的脚本

Table5.1 The code ofunit list

mis.unit。addItem({da:ta:l,label:”%Tlf}); this.unit.addltem({data:2,label:”AII));
this.unit.addltem({da诅:3,1abel:”%R”>);

mis.unit.addltem({data:4,label:”log(1瓜)”>); thjs.unit.addltem({data:5,label:”K—M”));
this.unit.addItem({data:6,label:”PAS”)); this.unit.addItem({data:7,label:”Arb YII));

脚本语言中还需要定义一个变量global.u11i位emp,当用户点击uIl“下拉类表选择某

一项时,该项的值赋给比变量_global.1nlittenlp,例如选择T%,则_globaJ.砌ttenlp=“T%”
在加载谱图时,工作站中加载的谱图的纵坐标是以T%为单位。 3.调用外部谱图,实现采集谱图功能 每次扫描的试样不同,工作站出现的谱图也不同,采集谱图过程的模拟是在虚拟实 验室外建立谱图库,根据选择的试样名,调用外部谱图库中的谱图,一次需要设置一个 变量global.samplename,当用户选择某一试样时,该试样的名称赋给变量

global.samplen锄e。在点击对话框(图5.5所示)右上角的scaIl按钮,工作站中出现从外
部调入的谱图,scan按钮上的脚本语言如下:
表5.2 scan按钮的脚本
scan

Table 5.2 The code of

button

on(click){

if乙酉obal.kbr==1褫d-global.s锄plen锄ex=2
—910bal.shiy锄舒emp555=—global.s锄ple彻me; —砷ot.spec咖men_0ne.punl
)else

1){

_global.shiyangtemp55=”Dru笋”+-量lobal。dmgssn;

mcl.10adMoVie(”putu2/”+』lobaI.shiyangtemp55+”/”乜lobal.unittemp+”.swP);

if他lobal.kbr—O and-global.s锄plen锄ex—O){

』lobal.shiyall出mp55=”paint”+』lobal.s锄plen锄e'

—global.shiyan甜emp555=—910bal.s锄plen锄e;
一root.spec仃I珊en-one.putu—mcl.10adMoVie(”putIl2/”+_譬lobal.shiy锄垂emp55+t-,”+-目obal.uni他mp+”.swF);
)else

ifLglobaJ.kbr—1){ if(-global.inpu钍ext—1){

—r00t.spectn肋en_0ne.p1胁mc 1.10adMoVie(”putu2/back黟ound”+』lobal.unittemp+”.swP);
>else

—root.spectmmen-0ne.putu-nlcl.IoadMoVie(’’putu2/”+』lobal.shiy锄舀emp55+I./”地10bal.unittemp+”.swf”);

一44—

大连理工大学硕士学位论文

脚本语言中西oball.kbr—l和910bal.s锄plen锄ex一1代表本次虚拟实验的样品 是毒品;西。蹦.kbr一0和 global.saIllplenameX—O代表本次虚拟实验的样品是油漆;
global.kbr—l代表实验的样品只有溴化钾,也就是采集背景谱图;global.iIlputtcxt=l 时,说明本次虚拟实验的试样名是用户自己输入的;globaltbiaozhuyangp血一O代表试
样是Polystyrene;

_global.biaozhuyan印in—O代表试样是Polyetllylene。

”putu2/”+global.shiyangtemp55一/”+global.unittemp+”.swff是外部红外谱图的路径,路 径中putu2是存放谱图的文件夹,我们称之为谱图库,谱图的设计将在下面详细介绍; 路径中的global.shjyallgtemp55是一个字符串变量,它代表子谱图库的名字;路径中的 —西obal.啪ittemp也是一个字符串变量,它代表本次实验中谱图的纵坐标单位。 c)谱图库的结构设计 虚拟红外光谱仪工作站的谱图库设计如图5.7所示。

基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

豳豳留渤幽韶∞鱼烫蜜遘

留 “中’





“州




厂—T—]—]厂—T—_T—]


“1y…“” {
IhI“





餮建熊霸鲞 篇: m’“¨¨”” 嚣器罨镯‘







H1

簿
……

国劾
“r-I

国留
rm“lb

H:^%{

l●∞目

厂—T—]—] 盈 遂 凌 鲞
图5.7谱图库的结构图
Fig 5.7 The struc_Cure diag阳m of specnlJm data

谱图库中的一级文件夹有33个,宰.s、Ⅳf文件437个。31个文件夹中30分别代表不 同的实验样品,它们的命名方式是数字加一个字符“.",30个试样能够满足警校的红 外实验要求,另外一个文件夹名为peal(table,文件夹内有30个试样的峰值表文件,文 件类型是木.s、vf文件;437个掌.s、Ⅳf文件中的backgroundA和backgroulld是背景的红外 吸收谱图,A和T代表的是纵坐标的单位;其余的435个木.s、Ⅳf代表30个样品中任意2 个样品的谱图,它们是为虚拟工作站同时打开多个样品提供演示的图谱。 每个一级文件夹中包含6个子文件夹和8个|c.sⅥf文件,其中contact、p锄、eXpalld、 peak是工作站上的快捷按钮,如图5.8.1所示。当这些快捷按钮被触发后,工作站中直
接出现对应的效果图,如图5.8所示,但是contact、pall、eXpand3个按钮,每次触发,

出现的效果图不同,而peak按钮只有2种状态:有峰的标示和无峰的标示,所以把
contact、pall、expand做成文件夹,文件夹中用宰.s、Ⅳf文件格式的谱图实现其变化效果,

如图5.7中的Contact文件夹下面所示,而Deak直接用木.丽文件实现其效果。

大连理工大学硕士学位论文

图5.8.1

contact

x前的谱幽

Fig 5.8.1 The spectrum ofbefore contact X

图5.8.2

contact

X后的谱图

Fig 5.8.2 The spec打um of aRer contact X

一47—

基于依谱图智能解析的红外光谱vL的研究

图5.8.3

再次触发contact x后的谱图
once

Fig 5.8.3 The spectmm of contact X

again

ATR、nomalize、Derivative、smooth和correct都是工作站主菜单Process中的项, 其中ATR和nomalize个文件夹内也是+.swf文件格式的红外谱图,它们分别代表的是经 过ATR、nomalize处理后的红外谱图。这两个功能按钮都是在点击后出现对话框,在出 现的对话框中填写或者选择对应的参数,点击对话框上的确定按钮后,工作站的界面上

就出现校正后的谱图。对话框的实现思路与“b)条件设置对话框的模拟”相同,都是
进过对话框的绘制,功能的实现、调用外部谱图。smooth和correct两项的文件格式是 }.swf,是因为本虚拟实验室只模拟了自动smooth和自动co玎ect,一张谱图就可以实现

其效果。T和A两个+.s讲是试样的原始谱图,它们是上面介绍到的san按钮脚本语言
直接调用的谱图。 谱图文件的格式选择与4.5节中相同,都是半.S、Ⅳf格式,其中节省储存空间在这里 的作用更加明显,如果所有谱图用*.jpg格式,一个试样谱图字库的大小是5M左右;如 果所有谱图全是t.Swf格式,则一个试样谱图字库的大小是700kb。

谱图文件的制作与通用红外虚拟实验室不同,这里的制作模板比较简单,步骤如下:
1)点击实际的spectmm软件中的Eidt中的copy菜单项 2)在flaSh模板中粘贴复制的谱图 3)对谱图命名 4)把谱图放入对应的文件夹中

大连理工大学硕士学位论文

单独运行的谱图文件如图5.9所示,加载到工作站中的谱图如图5.10所示,实际的工作站
中的谱图如图5.11所示。

图5.9+.swf格式的谱图单独运行效果
Fig 5.9 A spectrum‘s OperatiOn EfFbct which file is 4.Swf

图5.10加载到工作站中的谱图
Fig 5.1 0 The spectrum of workstation

一49

基于取谱图智能解析的红外光谱vL的研究

固墨墨墨囡圈盔墨雹■豳霸翻瞄翻嘲麟鳗懿雕弱戮罄澎毽髫嚣黪裂缓搿鬻翳裁巍黧戮嚣薹£习纽,

l塑望燮塑墼釜竖签:塑受垫.显量互坐堕塑.

:..j



…m

mⅫm

m_.I“Im

lm¨¨

图5.11

实际工作站中的谱图

Fig 5.1 1 The spectrum ofreal wOrkstation

5.2警用红外成像系统虚拟实验室
5.2.1

红外成像虚拟实验室的布局设计

红外系统虚拟实验室的场景及其虚拟仪器的布置如图5.12所示。

图5.12红外成像系统虚拟实验室
Fig 5.1 2 The Virtual lab of lnfrared lmaging System

50

大连理工大学硕士学位论文

图5.12中实验台上的虚拟仪器从左到右一次是漏斗,烧杯,控制盒,红外成像仪,测量 用到试样纸,红外试样夹,红外光谱仪,控制手柄,电脑,如图5.13所示。

图5.13虚拟仪器介绍图
Fig 5.13 Introduces ofvirtual Instrument

烧杯用于盛液体氮,为了防止冻伤手,在拿烧杯时需要带上防寒手套;漏斗是用于向红

外成像仪中添加液体氮的,因为红外成像仪需要下低温下运行;控制盒与红外成像仪相
连,用来控制红外成像仪:红外成像仪是扫描试样,得到该试样的红外图像;控制手柄 用来控制红外成像仪的在舞台的移动。书架上的“试样”二字是一个虚拟按钮,点击它,

界面上出现供选择的实验样品。计算机内装有红外成像仪的工作站spectrum v5.0.1和红
外光谱仪的工作站Spotli曲t,它们的图标如图5.14所示。

图5.14虚拟计算机的桌面
Fig 5.14 Virtual desktop

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

5.2.2红外成像虚拟实验过程中关键步骤的模拟 1)红外光谱仪与红外成像仪的开关模拟

红外成像仪和红外光谱仪的仪器开关都在仪器的后面,因此要在其它地方安置开关 按钮,但是要告诉虚拟实验室的用户,真实的开关在哪。红外成像仪的仪器开关指示灯
在仪器的前方,在设计它的开关时,在虚拟指示灯上放上透明按钮,当用户点击指示灯 时,界面上出现提示对话框,如图5.15所示

图5.15提示对话框
Fig 5.'1 5 Waming Dialog Box

点击对话框上的“确定“按钮,对话框消失,仪器打开,指示灯变亮。当你再次点

击指示灯时,对话框再次出现,其提示内容变成“仪器开关在仪器后面,你确实要关闭 仪器么?”,点击确定按钮,指示灯变暗,仪器关闭。实现这些动作的语言在指示灯按
钮上,脚本语言如表5.3所示:

表5.3指示灯的脚本
Table 5.3 The code of pijot lamp

大连理工大学硕士学位论文

this..parent.劬1.ts=”仪器开关在仪器的后面,你确定要关闭仪器么?’’;
this.deng—.mc.gotoAndStop(1);))

红外光谱仪的指示灯有8个,因次本文用一个知识框指示仪器的开关在仪器后面, 在指示框中有两个按钮:on和off,当按下on时,仪器的指示灯亮,仪器打开,当按
下off时,仪器关闭,指示灯暗。

2)右键菜单替换实现液氮的添加 红外成像仪在工作之前需要降温,因此需要向仪器中添加液体氮,步骤是:打开仪 器盖,拿下黑色的塞子,把漏斗放在仪器添加液氮的入口处,用烧杯乘液体氮,向仪器 中添加液体氮,液体氮通过漏斗流入仪器。漏斗的摆放、烧杯乘液氮和向以仪器中添加 液氮的动作都是用右键菜单实现动作的触发,以烧杯的右键菜单为例介绍一下右键菜单 项的替换和相关动作的触发,烧杯的右键菜单实现的脚本语言表5.4所示:
表5.4烧杯右键的脚本
Table5.4 The code ofbeal(er’s

ri曲t key

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

图5.16替换前的右键菜单
Fi95.1 6 The right key dual menu bef.0re replacement



垮|■
5.1

7替换后的右键菜

图5.18加入液氮后的烧杯
Fig 5.1 8 The beaker aRer adding Liquid Nitrogen

Fi95.1 6 The right key dual menu afIer replacement

仪器没有进行右键替换时,右击出现的菜单项如图5.16所示,在虚拟仪器中的时问轴中
的帧编写以上脚本语言,运行软件后,再点击右键时出现的菜单项如图5.17所示。脚本 语言中的函数addinl中的语句是实现向烧杯中加液体氮的效果,烧杯中出现不上蒸发的

液氮蒸汽。添加后的效果如图5.18所示:函数addin2中的语句是实现向仪器中添加液 氮的效果。

54

大连理工大学硕士学位论文

3)控制手柄操纵在舞台的模拟

控制手柄可以上下左右的摇动,红外成像仪的载物台也对应的上下左右移动,移动 方向与操作手柄相同。本文使用时间轴动画实现载物台的上下左右移动,虚拟一个方向 盘,点击方向盘中的按钮,来实现动画的跳转,即载物台的移动。当点击控制手柄时,出
现提示对话框和方向盘,如图5.19所示

图5.19虚拟的方向盘
Fig 5.19 Vircual Steering

Wheel

点击提示框中的“确定“按钮,提示对话框消失,点击方向盘的向左按钮,载物台 向左移动,点击其他方向按钮,载物台向对应的方向移动。点击方向盘右上角的关闭 按钮,方向盘消失。

5.2.3红外成像系统工作站的模拟 红外成像仪的实际工作站界面如图5.20所示,最上边是整个工作站的主功能菜单
spotlight,当关闭主功能菜单栏右边的关闭按钮后,整个软件退出。主功能菜单下方是3 个小窗口,它们分别是Stage Control、Monitor Visible和control。实验过程中不断有相 关的功能窗口出现,它们分别是Back盯ound、Total
Abs、Co.added spectmm、chemMap

User。每个窗口都有自己的功能菜单项,在实验过程中它们之间的关系如图5.2l所示。

基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

;如H曦#辑cⅪ蛳s..w㈣忡I*n
豳臣墨墨盘—■■暖爨鬣蚕嫠蘑萋。 ‰№m G口T。&w 5c∞Oth№b

鳓聪蕊鬻l

止倒

止l■}圈誊

工』卫f一



n∞

荽等嚣{
—!划竺竺I



§m



弗赳『蛰1

l剖萄| L■jI冀随}


两两西酾_i际函,一面;五F_
MaⅧe%

匮过|

图5.20红外成像系统工作站的界面
Fig 5.20 The virtual workstation of Infrared Imaging System

图5.2】

各个窗口之间的控制关系

Fig 5.2 1 The rela“on between windows

下面分别介绍一下它们的主要功能,如何实现它们的模拟。
a)Monitor Visible窗口

56—

大连理1人学硕士学位论文

矧e£a眦Ha比如5辨H雌
3卯lD

¨50

弭00

33j0

缸 面



女 王

{蚕| 珊 瑚

瑚啪
179lj 19D0

2∞O

2100 MIcrOmder0

2200

2291j

图5.22

Monitor

Visibje窗口

Fig 5.22 The window of Monitor Visible

MonitorVisible窗口如图5.22所示,它是一个视频窗口,在红外成像仪自检阶段, 窗口中出现的是镜头变换视频,在调整镜头焦距阶段,窗口中显示镜头对准处的视频, 该视频是经过放大的;窗口中的C+符号是镜头的中心点,主要用来选取扫描中心点位 置,当拖动该符号,红外成像仪的镜头随之变动。

该窗口的模拟方法是:镜头自检过程是制作一段模仿动画,在模仿动画播放技术后,

窗口中根据虚拟实验选择的试样参数-global.spots啪ple出现不同的影像,实现该效果的
脚本语言在模仿动画最后关键帧上,脚本语言如下:

表5.5动画最后关键帧脚本
Table5.5 The code ofanimation‘s key f}alne

if(一global.spotsample一1){
this.—parent.monitoLactiVe-monitor-Visible—pic.gotoAndStop(1) )else if L崮obal.spots踟pIe==2){
thi

)else

if

S.一parent.monitor-actiVe.monitor_Visjble—pic.gotoAndStop(1) L910bal.spotsample==3){

this.—parent.monitor_actiVe.monitor-Visible—pic.gotoAndStop(2) }else if(-global.spotsample==4){ this?—parent.monitoLactiVe.monjtor-Vis.ble—pic.gotoAndStop(2) }else if LgIobal.spotsample==5){
this.—parent.monitor-actiVe.monitor—Visible—pic.gotoAndStop(4)

}eIse if(上IobaI.spotsamp Je====6){

尘i S.一parent.monitor_actiVe.monitor_Visible_pic.gotoAndstop(8)}

57

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

当选择contr01窗口上的Auto按钮自动调焦时,Monitor visibJe窗口出现本次实验样品
的清晰影像,该功能的实现是Control窗口上的Auto按钮上。 b)S乜咯e Comr01窗口

●———————■————————一——
}Ⅵew



GoTo

Su~ey

Stage Format
PreviOus Scale

Default ScaIe

1 DOO×1 00口micrometers

2口00×2000 mfcrometers

50口0×5000 micrometers

1 0口D0×1 0000 micrometers

图5.23

stage

comroI窗口

图5.24

view菜单

Fig 5.23 The window of Stage Contro】

Fig 5.24 The menu item of View

stage

control窗口如图5.23所示,它在实验过程中的操作包括:选取载物台上试样

的扫描面积;左击鼠标不放,在窗口中画一个矩形,该矩形的面积就是要生成的红外图 像的面积;鼠标左键拖拽C+指针,镜头中心点位置随之移动,Mollitor Visible窗口中 的影像也随之移动。选取载物台上试样的扫描面积是在Stage 中,菜单View内可供选择的面积如图5.24所示。 在Stage contr01窗口中建一个影片剪辑,名字为iingtou pic,在影片剪辑不同的帧 上安放不同的扫描图像,本虚拟实验室可以做6个虚拟试样,因此需要不要6张不同的 扫描图像,在虚拟实验开始前,需要从设定的试样中选取一个试样,此时设定的变量被 赋予一定的值,在点击窗口中菜单survey的Visible
image

Con仰l窗口上的菜单View

survey,计算机根据变量的值
image

判断影片剪辑停留在那个帧上。窗口中菜单surVey的visible
5.6所示:

surVey的脚本语言表

大连理工大学硕士学位论文

表5.6函数缸14()的脚本
Table 5.6 The code of function

fun40

function如n40(){
this.—parent.zuobiao

mc.meskjctiVe.gotoArldPlay(2);

if(_global.spotsanlple==1){

this.—parent.zuobiacI.mc.jin啪u_Jic.gotoAndStop(1);
>else if L910b2L1.spots锄ple一2){ mis.—parent.zuobiaojnc.jin舀ouj)ic.got0AndStop(2); )else )else )else )else )


if(—global.spotsample一3){
if

this.—parem.zuobiaoL—mc.jingtou_pic.got0AndStop(3);

Lglobal.spotS锄ple一4){

mis.—parent.zuobiao—_mc.jing如u—pic.got0AndStop(4);

if(-global.spots锄ple==5){ if(Jlobal.spotsample一6){

mis.—parem.zuobia叫lc.jingtouj)ic.gotoAndStop(5);
廿lis.—parent.zuobiao_Ⅱlc.jin昏ouj)ic.gotoAndStop(6);

在影片剪辑jillgtouJic上写语言实现鼠标画矩形功能,此处的矩形是一个一片剪 辑,名字为rectaIlgle3,在软件运行时,把它的Visible属性设成不可见,当鼠标在影片 剪辑jiI蜮ou_pic上拖动时,rectangle3的Visible属性变成可见,rect髓甜e3的坐标是鼠标 点取出的坐标,rc吨mgle3的大小是鼠标划取的范围。影片剪辑jiIl薛ou—pic?上的脚本语 言如表5.7所示:

表5.7影片剪辑jingt0岫ic的脚本
Table 5.7 The code of moVieClip

jin酉oILpc

一59—

基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

鼠标左键拖拽C+指针,镜头中心点位置随之移动的模拟方法如是用铆sh中的

址Test()方法实现。在jin舒。山ic影片剪辑上布满感应器,感应器有2种,一种是字
体感应器,一种是空白感应器,当C+指针与字体感应器感应时,Monitor Visible窗口中
的视频切换到字体上,当C+指针与空白感应器感应时,Monitor Visible窗口中的视频切

换到空白上,实现这些感应的语言在C+指针按钮上,其脚本语言表5.8所示:
表5.8感应脚本
Tbale 5.8 The code of inducation

脚本语言中的tllis.Jarem.zi_Senc荫,i-l,2……140,this.Jarent.bg_sencerk中的k:0,
l,2……160

c)Control窗口

图5.25

Control窗口

图5.26

Background窗口

Fig 5.25 The window of Comrol

Fig 5.26 The window of Background

Control窗口如图5.25所示,它的主要功能是设置Momtor visible窗口的参数。Focus 项的Auto按钮是实现镜头的自动调焦,模拟该功能的方法是,在nash中建一个影片剪

辑,该影片剪辑有几个关键帧,每个关键帧中有不同样品的视频图像,点击Auto按钮
时,计算机根据实现设定的参数来判断跳转到哪一帧,Auto按钮的脚本语言如表5.9所 示:
表5.9

Auto按钮的脚本

Table 5.9 The code ofAuto button

if(-root.currentfhme一3){
‘h1孓一p8。。n2?_pa。。nt.monitor_Visiblejingtou.monitor-actiVe.monitor_visible-pic.gotoAndStop(3); ) else if Lroot_currentframe一 】 or—root.currentframe一4 or root.currentframe==5

or

—r00t.currentframe一7 or—root.current厅ame一8){
‘hls?—parent?—parent.monitor-Visiblejjn酉ou.monitor’active.monitor )else if ooot.currentframe一2){
visib】e

pic.gotoAndstopf6):


‘hi5?_pa。。nt‘一pa。ent.monitoLVisibIejin昏ou.monitor_actiVe.monitor_'visible_pic.gotoAndStop(9);

6l一

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

d)

Back}驻ound窗口

Backgroulld窗口如图5.26所示,该窗口显示的是白纸的红外光谱图。因为本次虚

拟实验室中的试样样品全是同种白纸,所以该窗口的模拟不需要谱图的切换,只需用一
段动画模拟扫描的过程就可以了。
e)Total Abs窗口
Total

Abs窗口如图5.27所示,该窗口显示Stage contr01窗口中选择的扫描区域的

红外图像,点击该窗口中的View菜单,选择Co.added spectnlIll项,界面上出现Co.added
spectrum窗口,它的界面如图5.28所示。Total Abs窗口中的红外图像是逐步出现,该 过程的模拟是用一个动画完成;本虚拟实验的样品有6个,在选择不同的样品时,该窗

口出现的是对应的红外图像,该功能是用逐帧动画实现,根据实验开始时选择的试样, 动画跳转到对应的关键帧,触发动画跳转。

叵霸黧愿陵麓霆戮羹錾錾i二二二...凰瓣厕
F¨e E揣 、,iew
PrOcess HeIo

图5.27

Total

Abs窗口

图5.28

co added

spectrum窗口

Fig 5.27 The window of Total Abs Fig

5.28 The window of Co added Spectrum

语言在名为“Spotlight”对话框的“确定”按钮上,脚本语言5.10所示:
表5.10确定按钮的脚本
Table 5.10 111e code of0K

b眦on

大连理工大学硕士学位论文

//加载奥林丹试样的红外图像 }else
if

blobal.sp吣锄ple一2){

this.—parent.total_dg.totaLpic.10adMoVie(”chemmap/xuea0/1.jp矿); ∥加载雪奥试样的红外图像 >else

if(—global.spots锄ple一3){

misJarent.total-dg.totaI—pic.10adMoVie(”chemm印/aiha∥1-jpg”);
//力Ⅱ载爱好签字笔试样的红外图像 >else

if(.global.spotS锄ple一4)(

tllis.—parent.total_dg.totaLpic.10adMoVie(”chemmap/excelcrip/1.jpg”);

∥加载excelc咖签字笔试样的红外图像
}else
if

Lglobal.spotsample一5){

this._parem.total—dg.total-pic.10adMoVie(-‘chemmap/yinzi/1.jpgIf); //加载yinzi试样的红外图像
)else

if匕lobal.sp吣锄ple一6){

this.一parent.t删-dg.勺otal-pic.10adMovie(”chemmap/ziyiIl/1.jpg”);
//加载奥林丹试样的红外图像 )

mis.—parem.totaljg.meskjIctiVe.got0AndPlay(2);)
Co—added

f)

specn啪窗口

Co.added

spectnⅡn窗口中加载的是选择试样总的红外谱图,点击窗口上的View菜

单项中cheI蝴印Use,出现一个确认对话框,当点击确认对话框上的“确定"按钮,界
面上出现一个cheIll】Ⅵ印User窗口,如图5.29所示;Co.added

spe咖m窗口上有一个可

以拖动的矩形,矩形块放在谱图的波段时,chenlMap User窗口的红外图像会发生变化。

该窗口中矩形感应谱图,并控制chen:蝴ap User窗口中的图像变化的功能与Mollitor
Visible窗口中的C+指针的实现方法相同,在这就不做介绍;双击窗口,界面上出现~
个对话框,该对话框用于设置Co.added

spec饥IIll的一些参数,跏sh8.0的脚本语言

ACtionScrip2.0中谱图的影片剪辑MovieClp是通过回调函数onReleaSe()/oIlPress()来实现 相应鼠标事件,没有正真的单击概念,更不支持双击,本文通过函数getTime“),计算 2次鼠标点击间的时间差,来判断点击是双击还是单击。脚本语言表5.1 1所示:
表5.1l判断鼠标双击的脚本
Table 5.1 1 The code of mouse double

click‘Sjudement

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

g)

ChemMap User

图5.29

ChemMap

User窗口

Fig 5.29 The window of ChemMap User

ChemMap User窗口的主要动作有:红外图像的不断变化,这个功能的模拟是用多

个不同的红外图像做成逐帧动画,由Co。added spectmm窗口中的矩形感应事件触发动 画帧之间的跳转;右击红外谱图上的某一点,在出现的菜单项中选择“View
spectrum”

如图5.30所示,spectn蛐工作站出现在界面,并且spectrum工作站中出现选择点的红 外谱图;鼠标在窗口中画一个区域,右击该区域,在出现的菜单项中选择“Co_added

spectr啪”如图5.31所示,Co—added

spect九IHl窗口中出现该区域的总红外谱图。

大连理工大学硕士学位论文

St盯t工m毫go
Go Vi Here
ew

S吖e

暑eleted^re●

specb?伽

Co一毫aa=pectra

设置 关:F啊acromedi


设置…
F1ash P1日Iyer 8...

关于陆氢cr蛳edia n虹h 图5.31

Play盯8...

图5.30点的右击菜单项
Fig 5.30 Right key du甜menu item ofa dot

面的右击菜单项

Fig 5.3 l Right key dual menu item Ofplane

右键替换的flaush脚本语言与前面介绍的烧杯所用相似。

5.3’小结
红外成像仪是一个全新的实验仪器,目前在国内只有几家,主要用于公安系统的刑 事侦查分析。本节详细介绍了警用红外虚拟实验室的整体设计和具体功能的实现方法, 其中重点介绍了红外成像实验的模拟。红外成像仪工作站是红外成像分析的重点,红外 成像仪工作站有7个子功能窗口和一个主功能菜单,7个子功能窗口分别是:Stage
Con仃01、 chernJⅥap

Monitor Visible

1、

Coll.呐l 1、Back黟oulld、Total

Abs、

Co-added spec协】m、

User。另外还有许多参数对话框和警示对话框。本章节中分别介绍个7个子窗

口和1个主功能菜单的具体实现方法。

基丁|TR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

6其他辅助模块的实现
6.1

学习模块
学习模块设计的内容有:红外吸收光谱理论知识,原理动画,化合物官能团吸收数

据表。为了缩小文件体积,增加网络运行速度,该模块在是实现方法上采用内容与虚拟
实验室软件分开,即虚拟实验室中的界面只是内容导向菜单如图6.1所示,理论知识的内

容,原理动画放在软件外部的一个文件夹izyp中。当点击虚拟实验室中学习模块中的某 一菜单项,右边出现对应的内容如图6.2所示,具体的实现步骤是:设置的一个名为putu
的空影片剪辑,Putu的影片剪辑的大小与被加载的“+.s、Ⅳf”的大小一样;在jzyp的文件夹

中放入对应的内容文件,文件格式是+.swf.在左边的每个菜单按钮上分别写调用脚本语
言,“影响频率位移的因素”菜单按钮为例菜单项上的naSh脚本语言代码是:

*■&;‘
7a

yj

r嘛目!肆‘。 *n‘g**#聃糍# 0-LP}轻艇L#矗g ¨斗0目扛。黜々8黪

互j…
红外吸收光谱 分析法

^J补勰系
3.2内部因素
i龟手鼓应 ?空问位豫效应

墨鏖羲熏
+o孵,¨‘:口《鼬嚣
一”

日It斗鼠%挺

lnIJ■㈨…
o"^…qw,m
筻三书

“㈠!☆妒≈矗≯掣

j蜀张力散&
一辍裂效应 j拆魂肋缌台强压

}:抽'1”n●№I^●●…^-L
王|}响颠瞿位移的幽录

图6.1
Fig 6.1

学习模块的界面
The
scene

图6.2点击左边某一菜单后加载效果
Fig 6.2 The
scene

of study

after triggering



button

6.2测试模块
此项功能主要用于检验学生实验预习的情况,其具有随机性出题、可维护性题库、
智能计时和智能评价等特点,下面分别介绍一下这四个特点的实现:

f1)随机性出题。对于同一实验,如果给出的测试题目完全相同,不但影响了测试
功能的重用性,而且也失去了预习测试的意义;同时,如果测试题目数量过大,学生的

学习热情也会因此而受到影响。所谓随机性出题,就是从标准测试题库中随机抽取定量 的题目形成测试问卷。根据这个概念,我们针对每个具体的物理化学实验总结了若干与

大连理工大学硕士学位论文

实验紧密相关的问题,建立了相应的客观题库,然后通过程序设计,确定每次从题库中 抽取5道题目用作测试。

(2)可维护性题库。题库的可维护性包括两个方面:可修改和可扩充。由于实验仪 器和实验方法的更新,题库中可能会出现一些与当前实验不适的陈旧题目,这时候就需
要涉及题库的修改工作;扩充则是往题库中添加与当前实验相关的新题目。由于我们的

题库是建立在虚拟实验室之外的记事本文件中(见图6.3),所以此项功能的实现,主要是
基于F1ash动态读取外部文件的技术。

图6.3测试题库 F培6.3
Test BaSe

(3)智能计时。除了做题的准确率之外,测试时间也是检验学生预习质量的一个重 要标准,因此计时器是测试系统必不可少的组成。我们构建的计时器严格来说是一个倒
计时器,主要是限定学生做每道题目的时间。其智能化主要体现在两个方面:

①学生可以根据自己的预习情况输入设定每道题目的时间限制; ②测试采用翻页形式,每页仅包含一个题目,当计时器到达设定时间后,将自动 翻页,计时器重新开始计时,未答题目按错误处理。 (4)智能评价。学生完成测试后,系统会自动生成一份评价表,表中详细记录了学 生做对题目的数量及准确率,同时还会根据准确率给出相应的文字评价,指导学生下一 步的学习。
下图(图6.4)即是我们综合上述特点设计的预习测试功能模块:

—————————————二墅王坚立塑燮堑盟堑!!堂堡翌塑塑窒

图6.4预习测试功能模块
Fig.6.4 Module of Preparation Test

6.3

查询模块
谱图查询整体构建示意图如图6.5所示,查询界面上设置输入文本,客户输入要查

询的化合物,输入数据被保存到一个变量,点击查询按钮,系统调入外部xML数据,

并在这些数据搜索,当变量中的数据与Ⅺ沮数据中某一项相匹配,系统调入谱图库中
对应的谱图。本文构建了2种主要的查询方法:名称查询,分子式查询。
I(变蠡)=客户输入的物质名称

是否有匹配桐?厂———1曼型銮坠l

凛溅秽P翌厕

上 咝型里r、\
l调入谱圉摩中l

瑚L数据 谱图名称 谱图编号

,,,j-———~ (谱图库
谱图名称 谱图编号

I—’-’—....。..一

图6.5查询示意图 F嘻6.5
111e map of searching

68

大连理工大学硕士学位论文

名称查询与分子式查询的实现方法不同,名称查询方法是根据用户输入的数据,检 索一次ⅪⅥL文件中的数据,如果找到匹配的数据,将谱图库中对应的谱图调入软件内; 因为分子式相同而结构不同的化合物很多,所以本文通过两次检索ⅪⅥL文件中的数据 实现分子式查询,第一次检索谱图库中得到所有与用户输入分子式相同的化合物的中文 名称,第二次检索用户选取的化合物,如果找到匹配的数据,将谱图库中对应的谱图调
入软件内。

两种查询方法的flaSh8.O脚本语言格式相同,它们的主要差别是ⅪⅥL文件数据结 构不同,名称查询方法的ⅪⅥL文件数据结构如下图6.6所示:

-hexene>e6H1

2-hexene》C:6H12-4</n.ans-2一bexene>《细c>
图6.6 XML文件数据 XML
file

2—3</cis一2一hex掰1e></mc>

Fig.6.6 The da:tas Of

检索匹配的数据项是图6.6矩形内对应的项,检索匹配的数据的谱图名在谱图库中的编 号是图6.6圆内对应的项。名称查询分为中文,中文名和英文名两种查询途径。

分子式查询方法的Ⅺ帆文件数据结构如图6.7所示:

◎公
<分子式列袭>
吲C2H6>\/ <,C2H402>\/

《mc><lablc>历烷铆able>《,也£a斗c2H6.1砗/data>锄!Ilc>

r]

一 鬈琴臻瑟&…p渤舻刚瓯k>概> 品i冈;螽e>色酸qlable×data>c2H{02一l{:他协>《翩c> <mc×lal)le>伊嬲l=p酯蝴ab胁<da协>∞H弗2-2≮,如ta×『mc> 一
《分子式列表>


≮mc×J曲炒匕烷勖a龇津地埝耙H岳2聿/幽ta><细c>

图6.7

XML文件数据 XML
file

Fig.6.7 The datas of

第一次检索匹配的数据与图6.7中横向椭圆处的数据进行匹配,如果找到匹配的分子式, 则把<分子式></分子式>中间竖向椭圆处的化合物名显示在软件界面上的下拉列表框 内,第二次检索,如果客户所选的化合物与图中竖向椭圆处的数据相匹配,软件调入谱 图库中对应的谱图。每次检索的脚本语言相同。

基于承谱图智能解析的红外光谱VL的研究

6.4谱图解析模块
红外光谱法是一种应用广泛的化合物定性和结构分析方法,但是红外谱图的解析过 程复杂烦琐,利用计算机技术实现谱图的自动识别与解析无疑具有较大的应用价值。有 关红外谱图计算机自动解析已有较多的研究,但多基于联机谱图库,缺乏通用性;另外, 通过量子化学模拟计算及解析化合物红外谱图的研究更为复杂。利用计算机网络技术和 多媒体技术,开发出能够对光栅格式的红外谱图进行计算机扫描识别、并在谱图扫描过 程结束后,对采集的数据进行筛选分析,给出可能结构。 6.4.1光栅图的导入 从红外吸收光谱的光栅图中提取数据,首先要把光栅图调入系统。在F12Lsh的脚本 语言(ActionS嘶pt)中, FileReference类和BinIl印Da:ta类可以实现这个要求。导入谱 图的思路是:定义一个FileReference对象file,FileReference对象引用用户硬盘上的一 个文件并且具有一些属性,这些属性包含有关文件大小、类型、名称、创建日期、修改 日期和创建者类型的信息,本文在对象file的onSelect事件中引用本地磁盘上一个文件 的类型和名称,把该文件加载到一个MovieClipLoader对象mcLoader中,在对象 mcLoader的onLoadIllit事件中把加载的文件对象赋给一个对象holder mc,至此就把本 地磁盘中的一个光栅图调入naSh。用户对holder mc进行的操作也就是对光栅图的操作。 本文用open bt按钮的click事件响应FlaSh内部的FileReference对象丘le的upLoad事
件。并在upLoad事件中规定打开本地磁盘上的文件类型为木.jpg;母.gif.木.png;母.bmp。

6.4.2光栅图的识别与谱图重绘 导入的光栅谱图对于非专业人员来说只一条曲线,而对于红外分析人员来说,它表 达物质的结构信息,红外分析人员解析谱图的步骤一般是:依据谱图上峰的信息,结 合红外知识解析谱图,所以计算机自动解析红外谱图首先要提取谱图上的峰信息,本文 讨论的红外谱图源是光栅谱图,因此我们需要识别光栅谱图,把光栅谱图数据化,然后 分析数据,提取峰信息,结合红外知识解析谱图。下面分别讨论一下,首先讨论怎样把 光栅谱图数据化。 光栅图是由光栅点组成,本文采用鼠标Press事件调用BitIn印Da:ta.getPixel()方法 获得某点的颜色值,然后在整个光栅图上逐点判断点的颜色与选择的颜色是否一致,如 果一致就认为找到谱线上的点数据。 1.选取识别颜色,即谱线的颜色; 2.在ActionScript2.0脚本上编写识别语句,该语句由两个单独的循环组成,一个循
环纵向逐点扫描,另一个循横向逐点扫描; 具体步骤如下:

大连理工大学硕士学位论文

3.识别得到的点,相邻点连线,重现谱线 在F1aSh脚本语言中编写点识别语句,可以有两种实现方法,一个是两个循环嵌套, 内循环纵向准点扫描识别,外循环横向驻点扫描识别,另一个是两个单独的循环,本文 采用两个单独的循环,原因是由于计算机运算能力的强大,整个识别过程在很短时间内 就可以完成,识别和重新绘制矢量图的过程用户看不到,因此在横向逐点识别的过程中, 每间隔一段时间调用一次横向循环,整个识别和重绘谱图的过程生动地呈现给用户,
FlaSh中的全局函数set interval()每隔一段时间调用某函数或者对象,本文设置每间隔10 毫秒调用一次识别函数scamng()。

以上方法是理想状态下的识别思路,实际的光栅图可能有以下几种情况:(1)光栅图 上谱线的颜色可能不均匀,如:谱线上有的点颜色稍浅,有的点颜色稍深;(2)谱线上某
点处的颜色可能缺失;(3)光栅图上有干扰点。下面分别讨论以上情况的解决方法:

(1)本文采取颜色近似匹配解决谱线颜色不均匀问题。颜色越浅它的RGB值越大, 白色最大,为了减小误差,本文编写一个函数darkcolo玎),如表6.1所示:
表6.1 darkc010“)源代码 darkcolor()

Table6.1 The code of

该函数把点颜色的R,G,B值分别转化成16迸制的整数,然后相加并返回相加值,如

果识别点的darkcolorO返回值在选取颜色的darkcolor()值.幅度, 域在选取颜色的darkcolo“)值一20,

darkcolor()值+幅度之

间,则认为找到谱线上的点。本文经过多次对不同光栅谱图的识别,识别颜色的波动区 darkcolor()值+30之间时,识别效果较好。 (2)颜色缺失时,直接跳到下一个点的识别程序: (3)本文采用屏蔽可疑点解决颜色缺失问题。在软件的界面上构建一个橡皮擦,当点 击橡皮擦时,鼠标指针被一个小四方形代替,在可疑点处点击鼠标,可疑点要在矩形框 内,则整个矩形框内的点被屏蔽,识别颜色时跳过该区域。

基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

6.4.3提取谱图信息

在系统导入光栅图,光栅图数据化后,我们需要分析数据,从这些点数据中提取峰 信息,,峰的信息主要包括:峰的位置,峰的强度,峰的宽度,然后我们才能进入计算机 自动分析谱图部分。
a)提取峰信息

在二维平面坐标系中,当横坐标x不断增大,纵坐标y为某一定值时,函数y=坟x)表示 平面上的一条平行于x轴的直线;纵坐标y随横坐标x递增而不断发生变化时,平面上 显现的是一条曲线。本文在横坐标递增的情况下,分析纵坐标y的变化,提取红外谱图 曲线上的峰信息。识别谱图峰的步骤是:依次比较相邻三点的纵坐标y值。 ①当中间点的y值大于两侧点的y值时,峰点出现,该点的y值是峰的强度,x值
是峰的位置;

②当中间点的y值小于两侧点的y值时,谷点出现,该点的x值是峰谷的位置; ③半峰宽=I峰点的x值一谷点的x值I,式子中峰点和谷点相邻。
光栅图的识别与谱峰的判断都与点之间的间隔有关,本文设定两点之间的间隔为△

x,当△x越小,重绘谱图曲线的平滑度并与原谱图吻合程度越高,当lim△x—O时, 可以认为重绘谱图曲线是平滑的并与原谱图吻合,但是识别峰的噪声很大;当lim△x 一+∞时,无法识别谱图,更无法判断峰,因此要选择适当的间隔,本文设定的默认间 隔为1像素值。

,土/开始?‰盏嘉哪
。。

:灏嘲瞩j■一





o-莓



。一


。。

≮觥、l
∞∞
2000

/M
结束点

|f

冉冉上lj瞄

.,痒下箍描

觥i'爱
峨—掰'霸t

●船哆伸砖

柏帅帽蟪蝣



糟∞O



__‘‘。-_。一 o喇 {


i∞o

■,

em喇蜜擐 {

#丽F1

,两

£嘲蘸3=j囊甬匿jj£鳞醪::j:厕骥二i灞瞬鸶鼋霹j i蠹翻爵=j掰,例

图6.8识别辅助工具和参数设定
Fig 6.8 The Accessorial Tool Of recognition and parameter setting

大连理工大学硕士学位论文

红外谱图解析的依据是各个官能团的吸收峰,它们特征明显,因此要对识别后的峰 经行筛选,选出特征峰,吸收峰强弱划分:1.纵坐标为吸光度A,
A>20时是强峰。2.

纵坐标为透射率T%,T%<20%时为强峰。本文讨论的红外谱图解析的简便系统对纵坐 标为A和T%的红外光栅谱图都可以解析,只是在识别前,纵坐标为T%的光栅谱图开 始点设置在上方,结束点设置在下方,如图6.8所示;纵坐标为A的光栅谱图开始点与
结束点的位置与图6.8方向相反。

b)坐标转化



坐标是各种曲线定量化的标志,识别光栅谱图得到的数据单位是像素,而实际的红

外谱图坐标值是以波数(cmo)为单位,纵坐标以吸光度或者透射率为坐标单位,因此 首先需要进行坐标转换,然后再解析谱图。本文用ActionScript编写了一个pixel real() 实现了这个功能,经过峰识别和坐标转化后,谱图的峰信息存贮在事先定义的数组中, 信息,包括峰位置,峰强度,半峰宽。
6.4.4

用户不能直观看到,本文在软件界面上设置一个naSh内部的d删d组件,用来显示峰
自动解析
红外光谱(中红外)的工作范围一般在4000—400 cm.1,常见官能团都在这个区域

产生吸收带,按照红外光谱与分子结构的关系可将整个红外光谱分为基团频率区
(4000.1300

cm。1)和指纹区(1300.400 cm以)两个区域【鲫,基团频率区是官能团特征

峰出现较多的波数区段,而且受分子中其它部分的影响较小,是判断物质结构的主要依 据;指纹区的吸收光谱比较复杂,在判断时用于参考。红外吸收峰的位置与分子中官能
团的关系如表6.2所示:

表6.2
Table 6.2 The

红外吸收谱带包含的官能团信息

inf.omation

of IR

Spectr啪’s缸lction铲oups
可能存在的官能团

划分区域/cm‘1
4000.3000

吸收峰的位置/cm。1
3650.3200 3500-3100 3100.3000

酵、酚、酸中D—H的伸缩振动,三键相连的C—H伸缩振动

—-NH伸缩振动,三键相连的C—H伸缩振动
不饱和C—.H伸缩振动

3000.2500 2500.1900

3000.2500 2500一1900

饱和C—-H伸缩振动 C与C,C与N,N与N叁键,C=C=C,C=C=O,N《a0,叠
氮,异腈 双键伸缩振动区,c.H变形振动,c=0伸缩振动
C.O,C.N,C.F,C-P

1900.1350 1350.650

1900.1350 1350.650

C—S,P.0 Si.O,C=S,S=O,P=O等的伸缩振动;及

变形振动

基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

本文用naSh8.O的脚本编写一个函数palld啪(n:N啪ber),参数n代表吸收峰的位置,
函数由嵌套的条件语句组成,利用循环判断每个峰可能包含的官能团信息,以上脚本实 现对红外谱图的简单解析,适合初学红外的人员使用,要进一步分析得出化合物可能的 结构需要运用人工智能领域的技术,如专家系统,人工神经网络等,但是开发一个专门 的人工方面的解析系统,需要大量的人力和较长的开发周期。
6.5

小结
本节主要介绍了虚拟实验室的辅助模块:学习模块,测试模块,查询模块和谱图解

析模块的具体实现方法,这些模块虽然在整个虚拟实验室中是辅助模块,但是它们是完 整的虚拟实验室不可缺少的部分,有了它们,实验着不但可以锻炼实验动手能力,还可
以巩固知识。

大连理工大学硕士学位论文

7虚拟实验室与数据库通讯
实现虚拟实验室与数据库的通讯,把每位同学的测评结果存入数据库,老师或者管 理员可以随时掌握学生的实验预习结果,安排实际实验的学生名单;谱图分析模块的识
别和分析得到的数据存贮到数据库内,用户可以建立自己的谱图库。 Macromedia
Flaush

R锄。如g MX在Macromedia F12Lsh和、耽b应用服务器之间提供了连
hnemet

接,能让快速简单地创建IUch
Macromedia
F1ash Remoting

Applications与远程服务交换数据【621。本文使用

Mx把实现虚拟实验室需要保存的数据保存到后台数据库

zlims中mytest数据表里,其通讯过程如图7.1所示。

图7.1

flaSh、PHP和数据库的关系

Fi97.1 The relation of flash、PHP and datas

如果连接到应用服务器,就必须在FlaSh的影片剪辑第一帧加上FlashRemoting包含 Actionscript类的指令代码如下:
iII】【port II】I)【.remoting.木;
iIllporrt 111)【.印c.枣;

调试Flas}瓜emoting应用程序,需要使用NetDebug,naSh中导入NetDebug的脚本如下


importⅡⅨ.remoting.debug.NetDebug;

NetDebug-initialize();

利用Remotillg实现naush与服务器通信,必须在naSh中利用NetServices类创建一个连接服 务器的对象并为naSh指定PHP文件,本例为flash指定PHP文件是mytest.php,它的文件路 径是naSllservices/seⅣices/zLims/。
Var Var

gatewayUrl:String=”http:仇ocalhost/naShseⅣices儋ateway.php”;
sen,ice:Service=new

Service(gatewayUrl,null,’zlhs.mytest’);

基于IR谱图智能解析的红外光谱vL的研究

Fl嬲h通过PHP与数据库进行连接,PHP程序把传递过来的参数处理过以后,程序会 得到一些结果,如果把这些结果有选择地返回给FlaSh,那么FlaSh就会得到这些结果,并 且会当作FlaLsh中的一个变量来处理.就这样,FlaSh完成了同数据库的交互【621,本文数 据库使用Mysql。在外部的mytest.php文件中,指定naSh要交互的数据库及交互的方法 如读取,写入,修改等操作。以数据的保存为例PHP脚本如表7.1下:
表7.1 PHP文件中源代码

Tab】e7.1 The code of PHP矗Je

库中,设按钮的名称是saV咖,需要保存的是三个文本框pum_n锄e,dx和dy内的文本
数据, Flash中的脚本如表7.2下:
表7.2 flaSh源代码
Table7.2 The cOde Of flash file

在软件的界面上设置一个按钮,当按钮按下时,把需要保存的数据保存到后台数据

该脚本定义一个对象,该对象响应按钮save b廿l的click事件,当数据保存成功时,调 用halldleSave函数检验保存是否成功,如果成功则调试窗口输出handleSave ok!字符。

大连理工大学硕士学位论文

8虚拟实验室的测试与评价
开放式的红外光谱实验室的实现已经完成了对通用红外光谱实验和警用红外光谱 实验的仿真虚拟,但是,能否完成它的教学目标——让使用者能够接受并且有效使用,
还有待于进一步考察。下面将对这个问题进行阐述说明。
8.1

测试
网络虚拟实验室最终以软件的形式传播与使用。因此传播与应用是测试该软件的两

大环节,它的测试应该遵循软件测试的规律。 通用红外光谱虚拟实验室除了在本课题组内进行了不断地测试之外,同时还通过软 件比赛等活动进行了测试并出版;警用红外虚拟实验室除了在本课题组内进行了不断地 测试之外,还在辽宁省高等警官学校测试,使用。整个红外虚拟实验室需要进一步完善 之后,将在本校大规模使用,最后希望能够正式出版。
8.1.1

传播

本软件经压缩后体积较小,可通过电子邮件附件形式方便地传播。除了适合网络传 播之外,还可以单机运行且不需安装。
8.1.2应用

软件的应用是软件测试的核心部分。通过具有相关专业背景的使用者的测试和非专业 的使用者的测试才能得到比较全面的测试结果。测试不仅仅是为了寻找软件的错误,而且 对于软件的设计也是一个考验。 本软件已经初步应用于本校和辽宁省高等警官学校实验室,取得了良好的教学效 果;本软件还在第十一届全国多煤体教育软件大赛中获奖。 可以看出本软件在应用方面也具有鲜明的特点与优势,能够获得专家(专业与非专
业人士)的认可。

8.2评价
开放性的红外光谱实验室真正实现了虚拟实验的开放性,智能化,网络化,是前文 提出的虚拟实验室的实现模式研究的成功实践。其中的警用红外虚拟实验室为虚拟实验 在职业教育上的应用做了有益的探索。开放性的红外光谱实验室符合虚拟实验室的特征

要求——多媒体性、交互性、易使用、便于传播等。

基于瓜谱图智能解析的红外光谱VL的研究





本文利用计算机发展中的先进技术,将计算机仿真,计算机网络技术,数据库技术 结合起来,以模块化和开放性的设计思想构建2套虚拟化实验室。即通用红外光谱虚拟 实验室和警用红外光谱虚拟实验室。虚拟实验室把红外光谱分析的理论学习、测试、谱 图查询和实验模拟有机结合为一体。本文主要研究工作主要集中于3各方面: (1)开发出一套光栅红外谱图自动转换、识别与智能解析系统 本文采用F12Lsh 8.O及ActionScript 2.0编程技术实现了光栅红外谱图的自动识别、转
换,识别转换后重新绘制的矢量红外谱图与原光栅红外谱图的吻合程度高。系统自动提

取谱图上吸收峰的数据后,可依据吸收峰的数据信息自动解析谱图,解析结果比较准确, 并能将解析结果和谱图数据存入自建的谱图信息库,实现谱图库的自我扩充。 (2)构建了一套通用的红外光谱虚拟实验室软件 本文采用模块化,开放性的设计思想构建了一套通用的红外光谱虚拟实验室,可以 仿真完成包括固体、高粘度、低沸点等各种试样的红外光谱测定虚拟实验。本软件具有 通用性强、仿真度高,功能多、可扩充等特点。目前已经经过本校和其它高校的试用, 可满足仪器使用训练和实验教学方面的需要。
(3)构建了国内首套《红外光谱图像系统虚拟实验室》 本系统是国内首套开发的专用于司法鉴定中刑事物证分析的《红外光谱图像系统虚

拟实验室》。该系统是为辽宁高等警官学校的需要而专门研制的,主要用于司法鉴定中 各类物证材料样品的分析。该系统包括毒品和油漆的红外光谱分析鉴定,印章和签字笔 的红外图像分析鉴定。警用红外虚拟实验室按照真实实验的操作过程进行各种虚拟操
作,经过在辽宁高等警官学校的试用,满足了司法鉴定教学中物证分析实验教学方面的

需要。目前尚未见到同类系统出现。 随着计算机仿真、网络技术的发展,红外光谱虚拟实验室在实验仿真度,智能解析 谱图的准确度、深度等方面会有更广阔的研究空间。

大连理工大学硕士学位论文

参考文献
[1]徐学军.高校实验教学要加强学生创新能力的培养.经济师,2004年第4期 [2]潜立标.网络虚拟实验室的研究与开发.浙江工商职业学报,2005,4(2):5 [3]张盈,郑绍文.高职实验教学存在的问题与虚拟实验策略的实施.中国现代教育装
备.2007(7):48—49

[4]美国爱荷华州立大学虚拟实验室专家会议[EB/OL].
codata/conference/africaweb [5]James
P. Vary. Report of the
expert

http://www.codata.org/

Meeting

on

Virtual Laboratories.
Paris:UNESCO, 2000。

United Nations 3—5.

Educational,

Scientific

and

Cultural 0rganization,

[6]汪诗林,吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用[J].计算机工程与科学,2000(2):33
[7]李仁发,周祖德.虚拟实验室网络体系结构研究.系统仿真学报,2002,14(13):359—362. [8]朱敏,张际平.虚拟实验室及其教学应用.实验室研究与探索,2006,25(5):626—628. [9]郭建才.虚拟现实技术及其在远程教学中的应用.中国远程教育,1999,(6):46—47. [10]单美贤.虚拟实验室的发展方向.开放教育研究.2002,2:44—46. [11]http://jw.zzu.edu.cn/jpkc/ic/sjjx/xnsys/charpl/1—3.htm [12]Kin
Cheong Chu.Using Virtual Instrument to Develop 2004,


Real Time Web—Based Ldboratory.

Journal of Distance Education Technologies,

2(1):18—30
Garc, Virtual M. A. Labs Gomez—Nieto. for Design and Chemical 4l:

[13]

I.

Luque Ruiz, of in

E.

Lopez Espinosa, Chemical and

G.

Cerruela Systems:

Development Experiments 1075—1082.

Computer—Aided Undergraduate

Teaching

Graduate

Courses.J.Chem.Inf.Comput.Sci.2001,

[14]P.Martinez—Jimenez,A. Laboratories[J]. Journal [16]M
Couture,

Pontes—Pedrajas,J.
Education.

P010.Learning in Chemistry with Virtual 2003,

of Chemical

80(3):346—352.


Realism in the design process and credibility of

simulation—based virtual

laboratory.Journal of Computer Assisted Learning,V01ume 20,Issue l,Page 40—49,Feb 2004.

[16]刘志广,李健,

王海勇.面向对象技术构建虚拟有机化学虚拟实验平台.计算机与应用化

学.2007,24(9):1269—1272 [17]刘志广,

胡照琴,王海勇,李健.基于flash技术的电位分析仿真虚拟实验室的构建方法研究.

计算机与应用化学.2003,20(1):9卜93 [18]彭顺达,邓文生等.网络虚拟化学化工实验室应用研究.计算机与应用化学.2005,
22(10):938—942

[19]郭雷,霍剑青,王晓蒲.仿真物理实验教学系统的设计与实现.中国科学技术大学学报.2002,
32(3):373—380 [20]httD://www—mtl.mit.edu/~alamo/weblab/index.htm [21]http://chem.xmu.edu.cn/teach/hgjc/index.html [22]http://e—course.scau.edu.cn/tsinghua/0801007010000I/08/0I/007/0I/0000l/index.htm

一79—

基于R谱图智能解析的红外光谱vL的研究

[23]http://www.thesch001.com.cn/sandt/lab/index.jsp [24] http://analab.dlut.edu.cn/ [25]http://202.194.155.226/wlfzsy/xnsy.html#bot [26]http://2 11.86.58.23/sy/wangshang/eWb.asp [27]http://www.blogcn.com/userl7/histology/blog/27954104.htⅢl [28]http://course.szu.edu.cn/geneweb/manyou/1ab4.html [29] http://jpk.dqpi.net/aut02004/virtualab/index.htm

[30] http://聊哪2.zzu.edu.cn/j i epou/xuni.htm [31]宋象军.虚拟实验室在高校实验教学中的应用前景.实验技术与管.2005,20(1):0035—03. [32]http://web.mit.edu/. [33]Http://i lab.dlut.edu.cn [34]http://www.chem.ox.ac.uk/vrchemi stry/defaul t.html [35]http://www.biointeractive.org/. [36]http://www.pirelliaward.com/ed7一edf.html. [37] http://chemlab.byu.edu/home/index.htm [38]http://钠哪.model science.com/. [39]http://www.1aaphysics.org/. [40]DAN
CARNEVALE. A Virtual Laboratory Simulates Physics Experiments.

http://chronicle.com/free/2002/12/2002121601t.htm. [41]Har01
Laboratory. Hoffman,

Jerry Meisner.

Leading the Way

to

Virtual Learning:The

L从Physics

http://www.syllabus.com/article.asp?id=7765.

[42]http://ir.chem.cmu.edu/irproject/ [43]http://yjfu.yculblog.com/post一169466.html. [44]http://blog.163.c伽/yd520j314/blog/static/5974018420071131993165/

[45]吴超.仿真虚拟实验室的架构理论与实现方法研究:(硕士学位论文).大连:大连理工大学大
学,2004. [46]张凯,张滢等.网上虚拟实验室的开发.现代电子技术.2002,(11):2卜23. [47]王建新,裴慧民等.基于Internet的虚拟实验室平台架构设计.中南工业大学学

报.2002,33(5):530一533.
[48]梁保恩,徐冬梅等.基于VRML的网上三维虚拟实验室的研究.2003,(11):9—10. [49]周明秋.远程网络虚拟实验室支持技术的分析与比较.计算机时代,2004,(8):15—16. [50]《Macromediap [51]《ActionScript
F1ash@MX:Training from for Flash MX:The the

Source》; Peachpit Press;

June 18,

2002 Inc.

Definitive

Guide》;0’Reilly&Associates,

[52]王炎,胡大为,邰立峰.用F1ash开发有机化学实验cAI课件.计算机与应用化
学,2003,20(1):97—99. [53]http://www.flashempire.net/showthread.php?p=530661 [54]http://training.yesky.com/dekt/hot/medial3.htm

一80一

大连理工大学硕士学位论文

[55]张亚飞著Flash

ActionScript

X开发入门机械工业出版社

[56]http://www.adobe.com/cn/products/flash/ [57]辛剑,孟长功等.基础化学实验.北京:高等教育出版社,2004 [58]大连理工大学化学系基础化学实验中心.基础化学实验.大连:大连理工大学内部教材,200

[59]大沈明,张国林,谭志安等.物理化学实验教学改革与多媒体软件开发.实验室研究与探
索.2002,2l(6):24—25 [60]刘姝.基于红外光谱仪虚拟实验室的研究.沈阳工业大学硕士论文,2006 [61] Liu Zhiguang, Zhang Hua and Li Yaming.Instrumental Analysis. Dalian
Technology Press,2004 University of

[62]http://www.5uflash.com/Html/.jccz/235903255.html

一81—

基于IR谱图智能解析的红外光谱VL的研究

攻读硕士学位期间发表学术论文情况 一.已发表论文
1.刘志广,张桂云,张永策,吕保和.红外吸收光谱光栅图的自动识别与解析.计算机 系统应用.2009,已接收.
2.刘志广,武真,张永策,张桂云,李文彩,基于Vinools的动态GC虚拟实验室的

设计与实现.计算机工程与设计,已接收. 3.张桂云,李文彩,武真。网络化开放式的红外光谱虚拟实验室.大连理工大学研究 生网络学刊,2008,已接收. 4.李文彩,张桂云,武真。基于程序升温法保留时间预测的气一质联用系统虚拟实验室 的构建.大连理工大学研究生网络学刊,2008,已接收.

二.所获奖项
1.刘志广,张桂云.红外光谱虚拟实验室.第十一届全国多媒体教育软件大奖赛,优
秀奖.北京,2007.11.

三.参与出版
1.刘志广,张桂云,李文彩等.《红外光谱虚拟实验室》.2007.出版
2.刘志广,张桂云等.《本溪市化学工业学校项目》2007

3.刘志广,张桂云.李文彩等.《警用红外光谱虚拟实验室》.2008.待出版
4.刘志广,张桂云.李文彩等.《警用气相色谱虚拟实验室》.2008.待出版 5刘志广,张桂云.李文彩等.《警用质谱虚拟实验室》.2008.待出版

6刘志广,张桂云.李文彩等.《警用气质联用虚拟实验室》.2008.待出版

大连理工大学硕士学位论文





在论文即将完成之际,向曾经给予我帮助和支持的人们表示衷心的感谢。 首先感谢我的导师刘志广教授,本论文的所有研究工作从论文的选题、实现条件到 论文的写作等阶段都是在刘老师的悉心指导下完成的。在三年多的相处时间里,刘老师 以其严谨求实的治学态度、诲人不倦的敬业精神对我产生了重要影响;他渊博的知识、 开阔的视野以及敏锐的洞察力给了我深深的启迪。在此,谨向刘老师致以最衷心的感谢 和美好的祝愿! 感谢李国平老师,没有您的无私帮助和热情支持就不可能有本论文的研究成果。 感谢张永策,李健,王海勇师兄、胡照琴,杨二霞、刘素花师姐的帮助和关心,使 我能尽快熟悉研究生阶段的工作和学习,他们的认真和执着也感染了我,促使我研究生 期间专业水平得到了不断的提高。 感谢李文彩和武真同学,三年的朝夕相处,成就了我们之间最真挚的友谊,同时作 为学习上的合作伙伴,我们互相切磋、交流思想,我将永远怀念与之一起分析程序、交
流思想的日子。

感谢张良、阎娜和李玉芬等师妹在论文期间给予的帮助和支持 感谢康译友、方丽、马薇在论文后期所做的工作。 感谢我的同舍密友潘慧、王丽娜、吴礼丽同学,作为人生的知己,相互给予鼓励和
帮助。

感谢大连理工大学化研2005.2班的全体同学,怀念和你们共同度过的三年美好时
光。

感谢我的哥哥、姐姐和丈夫任立涛,感谢含辛茹苦把我培养长大的父母,你们无私
的爱是我前进的最大动力。


相关文章:
红外光谱法习题解答
(2)了解试样有关的资料;(3)谱图解析;(4)与标准谱图对照;(5)联机检索 5...解:在 IR 光谱中,频率位于 1350-650cm-1 的低频区称为指纹区.指纹区的主要...
红外光谱分析(IR)实验
本实验所演示的是傅立叶变换红外光谱仪(FTIR) 。所得的红外谱图的横坐标是波数 1 红外光谱分析(IR)实验 (或波长) ,纵坐标是吸光度。 三、仪器和试剂 1、...
仪器分析红外吸收光谱法习题及答案
仪器分析红外吸收光谱法习题及答案_工学_高等教育_教育专区。红外吸收光谱法一....(C=C)吸收带外,还应出现 ?(OH) 3000 因此在 IR 谱图上,除了出现 ?(C=...
红外吸收光谱(IR)的基本原理及应用
红外吸收光谱(IR)的基本原理及应用_化学_自然科学_...(图一) 、波长范围在 0.7 微米到大约 1000 微米...2、带的位置、相对强度和形状 红外光谱吸收带的...
仪器分析之红外吸收光谱法试题及答案
在分子的红外光谱实验中,并非每一种振动都能产生一种红外吸收带,常常是 实际...2.乳化剂 OP-10的化学名称为:烷基酚聚氧乙烯醚, 化学式: IR 谱图中标记峰...
波谱分析习题
谱分析习题_理学_高等教育_教育专区。有机化合物的波谱分析习题 1 基本概念与...28 下列 IR 光谱分别是正己烷、1-己烯和 1-己炔的红外谱图,请根据每个谱图...
IR红外光谱分析实验指导书
IR红外光谱分析实验指导书_理学_高等教育_教育专区。IR红外光谱分析实验指导书红外...4.中的选择,则要在采集背景图后,再打开试样窗口插入样品晶片,作样品谱图。 ...
红外谱图解析
红外谱图解析: (1) IR 谱利于反证 不利于确证 谱利于反证,不利于确证 如:﹥3000cm 无吸收峰→分子结构中无不饱和烃(或)及氢键。 1900~1600cm 无强吸收峰...
IR谱图
IR谱图_化学_自然科学_专业资料。一、常见化合物的特征红外吸收谱 * R-C≡CH...(2)反-2-辛烯红外光谱 解析:根据分子式,该化合物饱和度 U = 1+8+1/2(...
2016-06-11 波谱分析习题
谱分析实践习题红外,核磁,质谱,多谱联用 要求: 1、 2、 2 必须有理有据...IR 光谱图如下如下,试推断其可能的分子结构结构 核磁: 1、对氯苯乙醚的 H-...
更多相关标签:
ir红外光谱 | 红外光谱 | 红外光谱仪 | 傅里叶红外光谱仪 | 红外光谱分析 | 红外光谱特征峰 | 近红外光谱仪 | 近红外光谱 |