Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Магистрант a3FR97 кафедры ядерной физики - pismo.netnado.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Магистрант... 1 238.3kb.
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» магистрант... 1 206.56kb.
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Магистрант... 1 339.25kb.
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Магистрант... 1 242.39kb.
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Магистрант 1 184.94kb.
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Магистрант... 2 243.38kb.
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Магистрант... 9 801.87kb.
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Магистранта... 1 256.44kb.
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Аспирант... 1 430.25kb.
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Магистрантки... 1 258.67kb.
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Магистранта... 7 1022.66kb.
Главная Общее Дело Творчество Что делать За Собор Светлых Сил! 1 62.15kb.
Урок литературы «Война глазами детей» 1 78.68kb.
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Магистрант a3FR97 кафедры - страница №1/1

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Выпускная работа по


«Основам информационных технологий»



Магистрант a3FR97

кафедры ядерной физики

Ткачёв Валентин Валентинович

Руководители:

к.т.н., доцент Пряхин Анатолий Евгеньевич,

доцент Кожич Павел Павлович

Минск – 2010 г.

Оглавление


Оглавление 2

Список обозначений ко всей выпускной работе 3

Реферат на тему «Применение ИТ в ядерной физике» 4

4


Введение 4

5


Глава 1 Обзор литературы 6

9


Глава 2 Методика эксперимента 10

2.1 Теория метода 10

2.2 Экспериментальная установка 12

12


Глава 3 Обсуждение результатов 13

15


Заключение 16

16


Список литературы к реферату 17

Предметный указатель к реферату. 18

Интернет-ресурсы в предметной области исследования. 19

Действующий личный сайт в WWW 21

Граф научных интересов 22

Тестовые вопросы по основам информационных технологий 24

Презентация магистерской диссертации. 25

Список литературы к выпускной работе. 26

Приложение А 27



Список обозначений ко всей выпускной работе


ИТ - информационные (компьютерные) технологии - технологии и методы использования компьютеров и программного обеспечения для хранения, преобразования, защиты, обработки, передачи и получения информации.

ЯМР – ядерный магнитный резонанс

Реферат на тему «Применение ИТ в ядерной физике»

Введение


Современный период развития цивилизованного общества характеризует процесс информатизации. Информатизация — это процесс, особенность которого состоит в том, что доминирующим видом деятельности является сбор, накопление, продуцирование, обработка, хранение, передача и использование информации, осуществляемые на основе современных средств микропроцессорной и вычислительной техники, а также на базе разнообразных средств информационного обмена. Информатизация даёт интеграцию информационных технологий в научные и производственные виды деятельности, инициирующую развитие всех сфер общественного производства, интеллектуализацию трудовой деятельности.

В данном реферате будет рассмотрено применение ИТ в ядерной физике на примере измерения влагосодержания масложировых продуктов методом ядерного магнитного резонанса.

Качество выпускаемых промышленностью масложировых продуктов определяется их влагосодержанием и контролируется при выпуске продукции. Чем чаще происходит контроль влагосодержания и точнее метод его измерения, тем конкурентоспособнее выпускаемая продукция.

Для измерения влагосодержания масложировых продуктов применяется много методов. Они основаны на разных принципах: на физических свойствах вещества, на применении реактивов связывающихся с водой, на потере массы или на поглощении тепла при нагревании, на свойствах переизлучения микроволновых волн и т.д. Все эти методы имеют такие недостатки, как большое время измерения, используется специальная подготовка образца, большинство методов требуют использования сложной и дорогостоящей аппаратуры.

Метод импульсного ядерного магнитного резонанса выделяется рядом преимуществ среди перечисленных методов. К ним относятся: быстрота проведения измерений (т.е. высокая экспрессность), простота аппаратуры и ее доступность, не используется специальная подготовка образца, а так же метод является методом неразрушающего контроля. Обычно этот метод применяется для измерения влажности семян. Была поставлена задача проверить применимость этого метода к масложировым продуктам.

Методика измерения влагосодержания масложировых продуктов методом импульсного ядерного магнитного резонанса основана на примении ИТ технологий, которые позволяют выделить из общего сигнала, даваемого всеми протонами образца, сигнал протонов воды. Эта возможность возникает благодаря времени релаксации связанной воды входящей в состав масложировых продуктов, которое намного меньше времени релаксации сухой составляющей. Если выбрать правильные промежутки времени между сигналами, то можно определить содержание воды в продуктах.

Цель работы –проверить возможность измерения влажности масложировых продуктов методом импульсного ядерного магнитного резонанса на лабораторной установке.

Глава 1 Обзор литературы


Существует много методов определения влажности веществ. Не все из них подходят для определения влажности масложировых продуктов, введу тех или иных особенностей (например, агрегатного состояния). Поэтому рассмотрим только те методы, которые применимы в данном случае.


Химические методы[1] количественного определения воды основаны на проведении воспроизводимых реакций и реакций, основанных на соотношении реагентов в химических реакциях, и определении образующегося продукта или избытка реагента известных концентраций. По избыткам реагента или образованному продукту и определяется содержание воды в веществе.

Гравиметрические методы[2] основаны а) на измерении потери массы образца после его нагревания при атмосферном или пониженном давлении или б) на измерении массы конденсированной воды, выделившейся из нагретого образца, либо массы воды, адсорбированной высушивающим агентом. Процесс сушки происходит в специальной сушильной камере.

Все термические методы [3], построены на дифференциальном термическом анализе, который похож на гравиметрические методы, только, вместо регистрации изменения массы образца или выделившейся из образца воды, проводятся тепловые измерения. В термокамере находится эталон и исследуемый образец. До тех пор, пока в образце не происходит превращений, сопровождающихся поглощением или выделением тепла, температура эталона и образца остаётся одинаковой. Т.е. термические методы представляют собой методы изучения переходов, происходящих под действием тепла (испарение свободной и связанной воды).



Методы разделения представляют дистилляцию[4] и экстракцию[5]. Дистилляция использует методику, требующую измельчения образца и растворения в относительно большом объёме переносчика воды (посредника). Влага диффундирует из образца в переносчика. Далее нагревают смесь до начала кипения и конденсируют образующийся пар. Конденсат собирают в приёмник и измеряют объём воды. В сравнении с гравиметрическими методами, дистилляция позволяет добиться значительно меньшей температуры для удаления влаги из образца, что позволяет определить содержание воды в более мягких условиях. Экстракция представляет собой метод извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя. Для извлечения из раствора применяются растворители, не смешивающиеся с этим раствором, но в которых вещество растворяется лучше, чем в первом растворителе. Количество воды, извлечённой при экстракции, может быть найдено химическим путём или измерением каких-либо физических свойств растворителя, например плотности.

Спектрофотометрические методы[6] подразделяются на спектрофотометрию в видимой области, спектрофотометрию в ближней ультрафиолетовой области и спектрофотометрию в дальней ультрафиолетовой области. В этих методах образец измельчается и растворяется в специальном растворителе (который реагирует только с водой). Затем получившийся раствор облучается излучением в видимом или в уф-диапозоне. Раствор начинает переизлучать и по испускаемому излучению определяется содержание воды в образце.

Инфракрасная спектроскопия[7] представляет собой метод, основанный на сильном поглощении в инфракрасной области спектра в соединениях с гидроксильными группами общей формулы ROH. Образец измельчается и растворяется в специальном растворителе, после чего облучается и делаются выводы о влагосодержании образца

В инструментальные методы[4] входит большое разнообразие ультразвуковых и микроволновых методов. Особенностью инструментальных методов является большое разнообразие устройства аппаратуры приборов на основе одного метода. В основном используется свойство изменения излучения при прохождении через вещество или отражения от его поверхности.



Физические методы используют различные свойства веществ. Криоскопия[8] использует свойство понижения точки замерзания веществ.

Акустический метод[9] использует зависимость скорости звука от свойств среды, через которую он проходит. Диэлькометрический метод[1] основан на отличии между относительными диэлектрическими проницаемостями органической основы и масла с одной стороны и воды – с другой.

Методы ядерного магнитного резонанса[4] (ЯМР). Эти метод основан на поглощении или испускании энергии при переходах ядра между различными спиновыми (зеемановскими) уровнями. Метод ЯМР выделяется рядом своих преимуществ:

  • Не обязательна однородность образца (образец может быть из кусочков вещества)

  • При определении влажности, влияние связанной и несвязанной воды взаимоисключается (т.е. нет влияния сконденсированной влаги)

  • Нет зависимости от массы образцов (влияние только на уровень сигнала, но не на показание влажности)

  • Относительная простота конструкции и её доступность по цене

  • Небольшие габариты

  • Высокая экспрессность

  • Возможность измерения влажности прямо на конвейере (введу быстроты и неразрушающего контроля)

За счёт выше описанных преимуществ метод импульсного ЯМР выделяется из всех выше рассмотренных методов.




Глава 2 Методика эксперимента

2.1 Теория метода


В основе ядерного магнитного резонанса лежат магнитные свойства атомного ядра. Атомное ядро содержит электрически заряженные частицы (протоны), которые совершают орбитальные движения. Движение этих заряженных частиц индуцирует магнитный момент ядра, что даёт возможность взаимодействия ядра с внешним магнитным полем. Термин резонанс означает, что при экспериментальном наблюдении явления производится настройка на собственную частоту магнитной системы, соответствующую в рассматриваемом случае частоте гироскопической прецессии магнитного момента системы во внешнем постоянном магнитном поле (частота Лармора).

Для разных атомов будут разные моменты. Но так получилось, что лучше всего наблюдаются магнитные моменты от ядер водорода (или протонов). Поэтому мы будем работать только с магнитными моментами, которые дают протоны.

Магнитные моменты ядер в веществе направлены в разные стороны и при помещении во внешнее магнитное поле выстраиваются в нём в одном направлении. Скорость выстраивания для различных веществ будет разной и во всех случаях будет иметь экспоненциальную зависимость (рисунок 2.1). Для воды магнитные моменты будут выстраиваться намного быстрее, чем для всех остальных веществ. А зная это, мы можем из общего сигнала, даваемого магнитными моментами всего образца выделить сигнал, даваемый магнитными моментами воды и определить влагосодержание образца. Т.е. руководствуясь рассуждениями в [10] для определения влажности семян, по аналогии определяется влажность масложировых продуктов. На рисунке 2.1 приведена огибающая сигналов (амплитуд) магнитного момента (АΣ), полученная для масложировых продуктов.
Рисунок 2.1[13] - Огибающая амплитуд магнитнитных моментов: АΣ – регистрируемая огибающая; АH20 –огибающая воды; Асух. – огибающая сухой составляющей.
Медленно спадающую компоненту (Асух., рисунок 2.1) можно отождествить с сигналом, полученным от протонов масложировой составляющей. А быстро спадающую компоненту (АH20, рисунок 2.1) с сигналом от протонов воды.

В конечном итоге для определения влагосодержания масложировых продуктов нам необходимо знать две начальные амплитуды сигнала: с вкладом протонов воды (АΣ0 = АH20 0 + Асух.0) и без них (Асух.0).




2.2 Экспериментальная установка


лабораторная установка (ЯМР релаксометр), на котором проводились все измерения представлен на рисунке (рисунок 2.2).

Ампула с образцом масложировой продукции помещалась в высокочастотную катушку. После чего, переключая тумблеры на программаторе, регистрировались сигналы магнитных моментов ядер на экране осциллографа. Данные заносились в *.txt файлы.

После накопления необходимого количества данных, они обрабатывались с применением ИТ технологий (а именно пакета MathCAD).И по обработанным данным находились численные значения влагосодержания образцов.

Рисунок 2.2 - Структурная схема лабораторной установки



Глава 3 Обсуждение результатов

Амплитуда магнитных моментов затухает по экспоненте, поэтому использовалась аппроксимация экспоненциальной функцией. Эта задача может быть решена в пакете MathCAD с помощью операции expfit(vx, vy, vg1), которая обеспечивает подбор параметров функции y(x) = a∙exp(b∙x) + c, наилучшим образом описывающей совокупность экспериментальных точек:



(3.1)


где vx - вектор времён задержки, vy вектор значений магнитных моментов <Аt>, а vg1 – начальное приближение.

На рисунке 3.1 показана аппроксимация экспоненциальной функцией для образца № 1.



Рисунок 3.1 – Аппроксимация экспоненциальной функцией для образца № 1

Зная, что эта экспонента является суммой быстро спадающей и медленно спадающей экспонент, мы можем вычислить влажность каждого образца.

Образцы масложировой продукции были закуплены в обычном магазине и отданы на кафедру сертификации продукции БГТУ, где в сушильном шкафу по стандартизированной методике были измерены их влажности. В Таблица 3.1 представлены влагосодержания образцов измеренные в сушильном шкафу и на лабораторной установке. Образцы №1 и №7 выбирались как эталоны для расчётов.

При сравнении экспериментальных результатов с результатами полученными с помощью сушильного шкафа (таблицы 3.1) видно, что отклонение полученных влажностей на новой установке от полученных по стандартизированной методике не превышает 1,2 %, т.е. присутствует возможность проверять влажность масложировых продуктов методом импульсного ЯМР.
Таблица 3.1 – Влагосодержания образцов измеренные в сушильном шкафу и на лабораторной установке.

№ образца

Название продукции

Влагосодержание η, %

Влагосодержание η, %

1

Масло сливочное «Славянское»

27,5

эталон

2

Маргарин «Нёман»

27,0

0.279

3

Масло сливочное «Домашнее»

26,3

0.258

4

Масло сливочное «Крестьянское»

24,8

0.256

5

Масло сливочное «Славянские традиции»

24,6

0.234

6

Масло растительное льняное

0,9

0.019

7

Масло растительное подсолнечное

0,7

этолон





Заключение


В ходе работы была изготовлена лабораторная установка с новыми возможностями и расширена лабораторная работа. Влагосодержание полученное для образцов на этой установке имеет максимальное отклонение 1,2 % от влагосодержания полученного в сушильном шкафу по стандартизированной методике. Из этих результатов видно, что присутствует возможность измерения влажности масложировых продуктов методом импульсного ЯМР.

Подобные измерения в промышленных условиях можно проводить на серийных релаксометрах с использованием полученной методики. Серийные релаксометры являются компактными и доступными.

Применение компьютерных программ существенно упрощает процесс обработки, визуализации и анализа экспериментальных данных. Так программа MathCAD позволила оптимальным образом аппроксимировать амплитуды магнитных моментов протонов. Использование программы MathCAD так же способствовало графическому представлению результатов исследования и существенному облегчению понимания. Таким образом, использование ИТ технологий позволяет визуализировать данные, упростить их обработку и облегчить понимание результатов.


Список литературы к реферату


  1. Берлинер, М.А. Измерения влажности. Изд. 2-е, перераб. и доп/ М.А. Берлинер. - М.: «Энергия», 1973. – 401с.

  2. Ничуговский, Г.Ф. Определение влажности химических веществ/ Г. Ф. Ничуговский. – Л.: «Химия», 1977. – 200 с.

  3. Коренман, И.М. Методы количественного анализа/ И.М. Коренман. - М.: «Химия», 1989. – 128 с.

  4. Сийрде, Э.К. Дистилляция/ Э.К. Сийрде. – П.: «Химия», 1971 – 216 с.

  5. Трейбал, Р. Жидкостная экстракция/ Р. Трейбал. – М.: «Химия», 1966. – 724с.

  6. Артуров, Н.Н. Спектрофотометрия/ Н.Н. Артуров. – М.: «Энергия», 1985. – 199 с.

  7. Юхневич, Г.В. Инфракрасная спектроскопия воды/ Г.В. Юхневич. – В.: «Наука», 1973. – 209с.

  8. Рабек, Я. Экспериментальные методы в химии полимеров: в 2-х частях. Пер. с англ./ Я. Рабек. - М.: Мир, 1983.—384 с., ил. - ч. 1

  9. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий/ И. С. Вайншток, В. Г. Герасимов, А. К. Гурвич, А. Л. Дорофеев. – М.: «Машиностроение», 1976. – 328с.

  10. Кулеш, Ю.Г. Применение импульсного метода ЯМР для измерения влажности и содержания масла в семенах масленичных культур/ Ю.Г. Кулеш, А.М. Черницын// Физиология растений – 1971. - т.18, вып. 5. - с.1038 – 1040

  11. Колобков, И.А. Приёмо-передающее устройство учебного импульсного спектрометра ЯМР дип. студент 5 курса: 1-31.04.01 / И.А. Колобков. – Мн., 2010. – 37с.

Предметный указатель к реферату.





M

MathCAD 12, 13, 16

а

аппроксимация 13



Г

Гравиметрические методы 6

и

инструментальные методы 7



И

Инфракрасная спектроскопия 7

м

магнитный момент ядра 10



М

Методы разделения 6

Методы ядерного магнитного резонанса 8

С

Спектрофотометрические методы 7



т

термические методы 6

Ф

Физические методы 8



Х

Химические методы 6

Я

ЯМР 3, 8, 12, 14, 16





Интернет-ресурсы в предметной области исследования.



http://www.google.com

Наиболее известная поисковая система Google. Позволяет производить простой поиск по ключевым словам, возможен вариант расширенного поиска по группам (среди книг, музыкальных файлов или видеофайлов, новостей и т.д.), особым признакам (определение, тип файла) и т.д.



http://www.vak.org.by

Официальный сайт Высшей Аттестационной Комиссии (ВАК) Республики Беларусь. Содержит нормативно-правовую информацию о научно-исследовательской деятельности, информацию о требованиях к диссертационным работам и присуждении ученых степеней и званий, краткие паспорта специальностей и программы-минимумы кандидатских экзаменов по специальностям. Кроме того, представлены доступные для скачивания файлы нормативных документов и шаблоны регистрационных форм.


http://www.sciencedirect.com

Официальный сайт издательства Elsevier. Содержит базу и поисковую систему по названиям и оглавлениям научных журналов этого издательства. Поиск информации может осуществляться как по ключевым словам, так и по названию статьи, номеру и названию журнала, по фамилиям авторов и т.п. Для организаций, подписанных на издания Elsevier, предоставлен доступ к полным текстам статей, для обычных посетителей – только к рефератам. Кроме того, содержится также информация для авторов об оформлении статей.


http://journals.aip.org

Сайт содержит статьи в таких международных журналах, как Applied Physics Letters, Journal of Applied Physics, Applied Physics Reviews и др. Обладает удобной поисковой системой.


http://www.scirus.com

Удобная наиболее полная поисковая система научных материалов, использующая информацию более чем с 450 миллионов научных Web-страниц (не только журнальных статей, но и других научных страниц, патентов, научных конференций и т.п.). Ищет глубже других поисковых систем, показывая таким образом нужную информацию.


http://www.arxiv.org

Архив статей из различных областей наук, таких как физика, математика, биология, статистика и пр. При этом статьи находятся в свободном доступе. Финансирование и поддержка Корнельского Университета.


http://www.mathcad.com

Официальный сайт разработчика программного пакета MathCAD.



http://www.lib.org.by

Сайт Белорусской научной Библиотеки. Содержит множество доступных в электронном варианте книг по различным областям естествознания.




Действующий личный сайт в WWW



http://www.T3RAN13.narod.ru

Граф научных интересов

Магистрантки физического факультета Ткачёв В.В.

Специальность «физика»

Смежные специальности

01.04.02 – теоретическая физика

1. Теория элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий.




01.04.23 – физика высоких энергий

1. Физика ядерных реакций и процессов взаимодействия элементарных частиц с атомными ядрами при высоких энергиях.




Основная

специальность

01.04.16 – физика атомного ядра и элементарных частиц

1. Ядерные реакции. Формальная квантовая теория рассеяния волн и частиц.

2. Физические основы создания и функционирования ядерно-энергетических устройств и приборов.






Сопутствующие

специальности

Удалено ВАК



01.04.13 – электрофизика, электрофизические установки, техн.( доб. Т.В.)

1. Электрофизические устройства для плазмохимического, металлургического, корпускулярно-лучевого, ультразвукового и электромагнитного воздействия на материалы, включая системы их электропитания, управления и автоматизации. Накопители и коммутаторы электромагнитной энергии различных типов.



Тестовые вопросы по основам информационных технологий





Какой из элементов отвечает за вывравнивание



WIDTH

BORDER

ALIGN

CELLSPACING







Протокол HTTP бвл разработан в



CERN

НИИЯП

ИТМО

Microsoft




Презентация магистерской диссертации.

Презентацию магистерской диссертации, выполненную в пакете Microsoft Office PowerPoint, можно просмотреть, перейдя по ссылке http://www.T3RAN13.narod.ru/index.files/pres.ppt , а также ее слайды содержатся в приложении А.



Список литературы к выпускной работе.

1. Экслер, А. Microsoft Office 2003. Самый полный и понятный самоучитель / А. Экслер. – Москва : НТ Пресс, 2008. – 400 с., ил.

4. Кинкоф, Ш.В. Microsoft Office Excel 2003. Наглядное руководство / Ш.В. Кинкоф; пер. с англ. Н.В. Золотова. – Москва : НТ Пресс, 2007. – 416 с.

5. Кауфельд, Дж. Microsoft Office Access 2003 для «чайников» / Дж. Кауфельд; пер. с англ. – Москва, Санкт- Петербург, Киев : Диалектика, 2007. – 320 с.

6. Спека, М.В. Microsoft PowerPoint 2003 : самоучитель / М.В. Спека. - Москва, Санкт- Петербург, Киев : Диалектика, 2004. – 368 с. ил.

8. Шафрин, Ю.А. Информационные технологии: учеб. пособие: в 2 ч / Ю.А.Шафрин. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. – Ч.1: Основы информатики и ИТ – 316 с., ил.

9. Шафрин Ю.А. Информационные технологии: учеб. пособие: В 2 ч / Ю.А.Шафрин. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. – Ч.1: Офисная технология и ИТ – 336 с., ил.

10. Аленова, Н. Учебник по Html (хтмл) для чайников / Н. Аленова // Постройка.ру [Электронный ресурс]. – 2001-2007. – Режим доступа : http://www.postroika.ru/html. - Дата доступа : 22.12.2008.



Приложение А