Курсовая работа: Лабораторный КРС-спектрометр
· по команде от ЭВМ отрабатывает вращение двигателя;
· по команде от ЭВМ за калиброванное время подсчитывает число импульсов, поступающих на встроенный счетчик с преобразователя напряжение – частота AD652, и сохраняет это значение (интенсивность света) в своей памяти;
· По команде от ЭВМ передает сохраненное значение интенсивности через СОМ-порт;
Режим реального времени обеспечивается тем, что управляющая программа монопольно использует ресурсы микроконтроллера и не прерывается никакими другими процессами. А стабильность временных интервалов определяется кварцевым генератором на частоту 16 МГц, с помощью которого микроконтроллер способен программно-аппаратно формировать произвольные временные интервалы с точностью 10-5 .
Таким образом, благодаря разделению управления спектрометром на два уровня, происходящие в недрах Windows процессы не является помехой при сканировании спектра, поскольку критические во времени события микроконтроллер отслеживает автономно.
Немаловажным преимуществом такого подхода является также то, что функции взаимодействия с оборудованием на физическом уровне осуществляет независимый контроллер, связанный с компьютером через стандартный интерфейс. Это значит, что нет необходимости вскрывать компьютер и устанавливать в него дополнительный платы, способные его повредить.
2. Испытания КРС – спектрометра.
В ходе испытаний КРС – спектрометра были сняты спектры комбинационного рассеяния четыреххлористого углерода (рис. 5), ацетона (рис. 6) и дистиллированной воды (рис. 7). Поскольку опыты проводились лишь в целях испытания установки и не несут ничего нового, проанализируем только спектр четыреххлористого углерода. В таблице 1 приведены полученные, а также истинные значения комбинационных сдвигов этих молекул.
|
Молекула | Стоксовый сдвиг частоты | Антистоксовый сдвиг частоты | Истинный КР-сдвиг [5] |
|
CCl4
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
Таблица 1. значения комбинационных сдвигов для молекулы CCl4
Проанализируем полученные данные. Согласно положениям теории комбинационного рассеяния света, стоксовый и антистоксовый сдвиги частот должны быть симметричны относительно релеевской линии [2]. Как следует из полученных данных, отклонение от данного правила довольно стабильно (оно составляет 26 – 29 см-1 ) и, поэтому, не вызывает сомнения в том, что это линии КР. К тому же, если рассмотреть среднее значение стоксова и антистоксова сдвигов, то получим значения всего на 1,5 см-1 отличающиеся от истинных. Таким образом, мы получили спектральную картину, смещенную относительно истинной на несколько ангстрем. Такое смещение объясняется смещением счетного барабана спектрометра. В дальнейшем стоит задача исключения этой ошибки измерений.
По графикам приближенно была определена чувствительность данного метода получения спектра комбинационного рассеяния. В таблице 2 приведены минимально допустимые концентрации исследованных веществ, при которых сигнал КР еще будет заметен.
|
Вещество | CCl4 | CH3 – CO – CH3 | H2 O |
|
Минимально допустимая концентрация | 0,018% | 16% | 8% |
Таблица 2. Чувствительность метода.
Рисунок 5. Спектр четыреххлористого углерода (CCl4 ).
Рисунок 6. Спектр ацетона (CH3 – CO – CH3 )
Рисунок 7. Спектр дистиллированной воды (H2 O)
Заключение.
В результате выполнения курсовой работы было сделано следующее:
1. Разработан и собран автоматизированный КРС – спектрометр для наблюдения комбинационного рассеяния в жидкостях с двухуровневым управлением (компьютер – микроконтроллер).
2. Создано программное обеспечение для обоих уровней.