
کاربرد طیف سنجی در شیمی آلی ال.دی فیلد
مشخصات این فایل
عنوان: طیف سنجی نشری قوس و جرقه
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 42
این مقاله درمورد طیف سنجی نشری قوس و جرقه می باشد .
قوس های dc آزاد سوز
معمولی ترین نوع قوس بکار گرفته شده در تجزیه طیف شیمیایی قوس dc است؛ که بطور مرسوم با آشکارپذیری و دقت کم مشخص می شود. گر چه در تخلیة قوس، یونش اساساً وجود دارد اما خطوط نشری اتم های خنثی برتری دارند. در واقع خطوط اتم خنثی، اغلب خطوط قوس نامیده می شوند؛ یا به عنوان خطوط نوع (I) در نامگذاری طیف بینی خوانده می شوند. بنابراین خط آرگون (I) ، خط آرگون خنثی است.
قوس dc از تخلیه پیوسته 1 تا 30 آمپری بین یک جفت الکترود فلزی یا گرافیتی حاصل میشود. دیاگرام ساده شدة مدار الکتریکی در شکل 9-1 نشان داده شده است.
قوس بیشتر مقاومت منفی از خود نشان می دهد، چون افزایش جریان قوس منجر به افت ولتاژ در گاف و کاهش در مقاومت قوس خواهد شد. .....(ادامه دارد)
تبخیر گزینشی
ویژگی دیگر تخلیه قوس dc است زیرا الکترودها به کندی به وسیله قوس گرم می شوند. بنابراین ابتدا فرارترین مواد و به دنبال آن مواد با نقطه جوش بالاتر تبخیر می شوند، شکل 9-4. در تجزیه قوس dc ، اغلب نمونه ها کاملاً می سوزند. برای نمونه های معمولی، این کار حداقل به چند دقیقه زمان نیاز دارد. زیرا بر اثر تغییرات شدید دما در حین سوزاندن، شدت خطوط به طور قابل ملاحظه ای با ماتریس نمونه تغییر می کند. همچنین به دلیل گزینشی بودن تبخیر، مزاحمت های طیفی به سادگی رخ می دهند.
اگر دورة نورگیری (زمان انتگرال گیری) درست انتخاب شود، تبخیر گزینشی می تواند مزاحمت ها را به حداقل برساند و نسبت خط به زمینه را بهبود بخشد. در روش تقطیر حامل، گاهی عنصری مثل گالیم که نقطة جوش پایینی دارد به عمد به نمونه .....(ادامه دارد)
منابع جرقه
سه نمودار ساده شده دو منبع جرقه با ولتاژ بالا در شکل 9-7 نشان داده شده است. برای تنظیم شکست در گاف جرقه تجزیه ای، از گاف کنترل (شکل 9-7 الف) یا سوییچ الکترونیکی (لوله تایراترون [1] شکل 9-7 ب ) استفاده گاف کنترل ثابت تنها پس از ایجاد ولتاژی ویژه در خازن (جرقه با ولتاژ آستانه ) جرقه زدن را امکان پذیر می کند، در حالیکه گاف دوار برای عملیات در آستانه زمان بکار می رود. منبع راه اندازی تایراترون شکل 9-7 ب میتواند هم در مد ولتاژ آستانه و هم در مدت زمان آستانه کار کند. همین که در گاف تجزیه ای شکست رخ داد، کانالی با چگالی جریان بالا بین دو الکترود برقرار می شود. تداوم جرقه معمولاً چند میکرو ثانیه است. شرایط به گونه ای تنظیم می شود که چند صد تخلیه در هر ثانیه رخ دهد،و برای .....(ادامه دارد)
شکست القا شده با لیزر
فن مرتبط جدیدتر، طیف بینی شکست القا شده با لیزر (LIBS) است که از لیزر برای شکست دی الکتریکی گاز مستقر در نقطه کانونی لیزر استفاده می کند. فرکانس اصلی 06/1 حاصل از لیزر Nd: YAG قادر است چگالی توان چندین MW cm-3 را ایجاد کند، که توان کافی برای شکست اکثر گازها، از جمله هوای محیط را داراست. جرقه ای کوچک که ایجاد می شود اتمها و یونهایی را در حالتهای برانگیخته ایجاد می کند که به مدت چند میکروثانیه به دنبال تپ لیزر نانو ثانیه، تابش می کنند. فنون تفکیک زمانی برای تمایز نشر پیوسته زمینه در طول تپ لیزری و بلافاصله پس از آن استفاده می شوند. این فن برای تجزیة ذرات غبار در هوای محیط به کار گرفته شده است. به علاوه سل های نمونه به گونه ای طراحی .....(ادامه دارد)
تجزیه سیلیکات های معدنی و سنگ ها
کاربرد عمده قوس dc در تجزیه مواد معدنی، خاک ها، سنگها و شهاب سنگها است. یک طرح عمومی برای این مواد، طرح آرنز[1] است که سازش خوبی بین صحت و سرعت تجزیه فراهم می کند و دارای مزیت تبخیر گزینشی برای کاهش اثرات ماتریس نیز است.
تقریباً همه سنگهای سیلیکاتی و مواد معدنی دارای فلزات قلیایی در سطح غلظتی بالای 5/0% هستند. فلزات قلیایی به سرعت در قوس جدا می شوند و به دلیل پتانسیل های یونش پایین اثر شدیدی روی مشخصه های قوس اعمال می کنند (مثلاً دما و چگالی الکترون) روش آرنز عناصر مورد اندازه گیری را به سه دسته تقسیم می کند :
عناصر قلیایی، گروه عناصر فرار، گروه عناصر غیرفرار. عناصر قلیایی و عناصر فرار
(As , Sb , Bi , In , Ge, Sn , Zn , T1 , Cu , Ag , Ga , Pd) در طی مرحله تقطیر قلیایی اندازه گیری می شوند. سدیم موجود در سنگها و مواد معدنی به عنوان استاندارد برای فلزات قلیایی دیگر به کار می رود. لیتیم به عنوان استاندارد داخلی برای سدیم استفاده می شود. در گروه فرار،ایندیم به صورت ایندیم اکسید به .....(ادامه دارد)
روش های کمی
ملاحظات اندازه گیری های کمی صحیح کاملاً مشابه با موارد بحث شده در فصل 8 برای نشر شعله و پلاسماست به جز اینکه معمولا به حل شدن نمونه نیازی نیست. در ابتدا باید خطوط تجزیه ای گزینش و در طول انجام روش مزاحمت ها کنترل شوند سپس روش شناسی ویژه ای که به کار گرفته خواهد شد باید انتخاب شود.
اغلب در منابع جرقه و قوس مرسوم،نگهداری شرایط تکرارپذیر منبع کاملاً مشکل است. شدت های نشر نیز شدیداً وابسته به نمونه اند، مخصوصاً برای نمونه های جامد. اغلب به این دلیل از استانداردهای خارجی استفاده می شود که ماتریس آن با ماتریس نمونه یکسان باشد و متأسفانه بدین منظور باید از ترکیب نمونه اطلاع داشته باشیم. بنابراین در اندازه گیری های قوس و جرقه اغلب از استانداردهای داخلی استفاده می کنیم.
در نسل جدید منابع جرقه (یک چهارم موجی،موقعیت ثابت و غیره) که قبلا مورد بحث قرار گرفتند، امکان به دست آوردن شرایط بسیار تکرارپذیر وجود دارد. با ترکیب چنین منابعی با روشهای تفکیک زمانی و فضایی، امکان به دست آوردن دقت و صحتی بیشتر از آنچه که قبلا به دست آمده وجود دارد. به علاوه یک سیستم تجاری (از شرکت شیمادوز) هم اکنون فنون جداسازی زمانی را برای اندازه گیری های شدت نشر به کار می گیرد. .....(ادامه دارد)
اندازه گیری فلزات در فولاد
جرقه ولتاژ بالا در صنایع فلزی آهنی به طور گسترده ای کاربرد دارد. طیف سنج های جرقه که نتایج سریع می دهند در صنعت ریخته گری کاربرد دارند. طیف سنج های مستقیم خوان اغلب برای اندازه گیری های چند عنصری به کار می روند. در صنعت فولاد تعیین ترکیب مواد مذاب با سرعت کافی قبل از ریخته گری مهم است. بنابراین نمونه هایی که از مواد مذاب برداشته می شود، پس از سرد شدن روش نقطه ای روی صفحه در معرض جرقه قرار می گیرند. اجزای اصلی یا فلزی افزوده شده به عنوان استاندارد داخلی استفاده می شوند. بیش از 20 عنصر به طور روزمره آشکارسازی .....(ادامه دارد)
منابع برانگیختگی قوس
قوس های dc آزاد سوز
تبخیر گزینشی
انواع دیگر قوس
قوس های ac و نوبتی
قوس ها به عنوان منابع نشری ایده آل
جرقه های ولتاژ بالا و دیگر منابع نشری
تخلیه جرقه با ولتاژ بالا
منابع جرقه
فرآیندهای تشکیل واپاشی جرقه
نتیجه گیری :
منابع برانگیختگی گوناگون
ریزردیاب لیزری
شکست القا شده با لیزر
تخلیه در فشار کاهش یافته
تخلیه کاتد توخالی
فیلم های نازک منفجر شونده
تخلیه فشردگی تتا
دستگاهوری و مشخصه های عملکرد آن
مشخصه های عملکرد
روش شناسی و کاربردها
روشهای کیفی و نیمه کمی
روش های کمی
کاربردها
اندازه گیری فلزات در فولاد
عنوان مقاله : " بررسی کفایت انواع تقاطع های همسطح میدانی و امکان سنجی استفاده از چراغ های ترافیکی جهت افزایش ظرفیت"
محل انتشار: دهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران تبریز
تعداد صفحات:8
نوع فایل : pdf
فرمت فایل: word(قابل ویرایش)تعداد صفحات100
فهرست مطالب
عنوان صفحه چکیده ز
فصل اول : مشخصات عمومی پردازنده های DSP 1
1-1) تحلیل سیستم های DSP 2
1-2) معماری پردازشگرهای دیجیتال 7
1-3) مشخصات پردازشگرهای DSP 11
1-4) بهبود کارایی پردازنده های DSP معمولی 15
1-5) ساختار SIMD 16
فصل دوم : معرفی پردازنده های DSP و سخت افزار لازم جهت کار با آنها 20
2-1) مقدمه 21
2-2) خانواده ی پردازنده های Texas Instrument 24
2-2-الف( خانواده ی TMS320C2000 29
2-2-ب ( سری C5000 31
2-2-ج( سری C6000 33
2-3) تجهیزات سخت افزاری جهت کار با پردازنده های دیجیتال 38
2-3- الف( نحوه ی راه اندازی و تست اولیه بورد های DSK 42
2-3-ب) EVM 43
2-3-ج) DVEM 44
2-3- د) بورد های TDK 45
2-4) خانواده ی پردازنده های Motorola یا به عبارتی Free scale 49
2-4- الف) سری DSP56000 49
2-4-ب) سری DSP56100 49
2-5) خانواده ی پردازنده ی Analog Devices 53
2-5- الف) پردازنده های سری BLACFIN 54
2-5- ب) پردازنده های سری SHARC 56
2-5- ج) پردازنده های سری Tiger SAHRC 58
فصل سوم : معرفی نرم افزارهای DSP 60
3-1) مقدمه 61
3-2) تقسیم بندی انواع نرم افزارهای DSP 62
3-3) مقدمه ای بر ابزارهای توسعه یافته ی DSP 63
3-3- الف) کامپایلر C 64
3-3- ب) اسمبلر 65
3-3- ج) پیوند دهنده 65
3-4) بقیه ابزارهای توسعه 67
3-5) نرم افزار Code Composer Studio 68
3-6)نرم افزار های با محیط گرا فیکی برای نوشتن کد 74
فصل چهارم : کاربردهای پردازنده های DSP 76
4-1) کاربردهایی از رادار 78
4-2) آماده کردن سیگنال آنالوگ برای برقراری ارتباط از طریق یک کانال مخابراتی 82
4-3) تحلیل سیگنال آنالوگ برای استفاده از شناسایی صدا در سیستم تلفن 83
4-4) کاربرد DSPدر پردازش سیگنال های زلزله ثبت شده در شبکه ملی لرزه نگاری ایران 84
4-5) لنز به عنوان یک ابزار قدرتمند برای محاسبه تبدیل فوریه جهت پردازش سیگنال های دریافتی 85
4-6) کاربرد پردازنده های DSP و تبدیل فوریه چند بعدی در تصویر برداری MRI 87
4-7) استفاده از پردازنده های DSP در تشخیص الگوی گاز 88
4-8) کاربرد پردازنده های DSP در پردازش تصویر 89
4-9) فیلترهای تطبیقی و نقش آنها در پردازش سیگنال های دیجیتال 89
4-10) توموگرافی 90
4-11)کاربرد پردازنده های DSPدر سیستم های قدرت و رله های حفاظتی 91
ضمیمه ی الف: شماتیک بورد DSP STARTER KIT (DSK)TMS320C6711.................................93
مراجع 116
با تشکر از:
اساتید عزیز و بزرگوارمان جناب آقای دکتر معروضی به خاطر راهنمایی¬های سازنده¬یشان در طول مدت زمان انجام پروژه و جناب آقای دکتراحدی اخلاقی که در رفع ایرادات این پایان نامه ما را یاری نمودند. همچنین شایسته است از تمام کسانی که در هر چه بهتر انجام شدن این پروژه از ما حمایت کردند مراتب قدردانی و سپاس را بجا آوریم.
تقدیم به:
پدران و مادران عزیزمان
چکیده:
دراین پایان نامه مراحل طراحی یک سیستم دیجیتال و کاربردهای آن شرح داده شده است.
در فصل اول با مشخص کردن نیازهای هر سیستم پردازشگر دیجیتال و مشخصات پردازنده های DSP لزوم استفاده از این نوع پردازنده ها، بیان شده است.
در فصل دوم به معرفی پردازنده های DSP و مقایسه آنها از جهات گوناگون پرداخته شده است و اجزای جانبی آنها برای تولید سیگنال های خارجی و ارتباط با محیط خارج مورد بررسی قرار گرفته است. پس از معرفی کارت های آموزشی و صنعتی با استفاده از مهندسی معکوس امکانات مورد نیاز برای طراحی یک سامانه حداقلی بیان شده است.
در فصل سوم با معرفی انواع نرم افزارهای پردازش سیگنال ها به صورت دیجیتال چگونگی یکپارچه کردن سیستم، به کمک دستورات پیوند دهنده شرح داده شده است که پس از این مرحله سیستم
آماده ی تحویل به مشتری است.
برای بیان نقش پردازنده های DSP در زندگی روزمره ، چندین مثال از کاربردهای بیشمار پردازش دیجیتال در فصل چهارم آورده شده است. این کاربرد ها را می توان به دو دسته آنالیز/ فیلتر اطلاعات و فرآیندهای کنترلی تقسیم بندی کرد. بنابراین هر کاربرد به سخت افزار و نرم افزار خاصی نیاز دارد که در این مجموعه تا حدودی معرفی شده اند.
فصل اول :
مشخصات عمومی پردازنده های DSP
مقدمه:
پردازش سیگنال های دیجیتال با استفاده از عملیات ریاضی قابل انجام است. در مقایسه، برنامه نویسی و پردازش منطقی روابط، تنها داده های ذخیره شده را مرتب می کند. این بدان معنی است که کامپیوترهای طراحی شده برای کاربردهای عمومی و تجارتی به منظور انجام محاسبات ریاضی، مانند الگوریتم های انجام تحلیل فوریه و فیلتر کردن مناسب و بهینه نیستند. پردازشگرهای دیجیتال وسایل میکروپروسسوری هستند که به طور مشخص برای انجام پردازش سیگنال های دیجیتال طراحی شده اند. پردازنده های DSP دسته ای از پردازنده های خاص
می باشند که بیشتر برای انجام بلادرنگ پردازش سیگنال های دیجیتال استفاده می شوند.
این پردازنده ها توانایی انجام چندین عملیات همزمان در یک سیکل دستورالعمل شامل چندین دسترسی به حافظه، تولید چندین آدرس با استفاده از اشاره گرها و انجام جمع و ضرب سخت افزاری به طور همزمان را دارا می باشند و سرعت بالای آن ها نیز به واسطه این ویژگی ها است. این وسایل به میزان بسیار زیادی در دهه اخیر رشد کرده اند و کاربردهای متنوعی از دستگاه های تلفن سیار تا ابزارهای علمی پیشرفته پیدا کرده اند. همچنین بعضی قابلیت اجرای منطق ممیز شناور (Floating point) به صورت سخت افزاری را دارند. در صورتی که سیگنال در بازه دینامیکی بزرگی متغیر با زمان باشد، این قابلیت بسیار مفید می باشد. اگر نمونه ها در زمان بین نمونه برداری ها نیاز به پردازش با سرعت بالا داشته باشند می توان از پردازنده های عملکرد بالا استفاده نمود. در این حالت پردازنده باید در سریع ترین زمان ممکن پردازش را به پایان برساند که این نیازمند کم بودن زمان سیکل دستورالعمل در پردازنده می باشد. از دیدگاه هزینه، ابعاد و طراحی آسان، تجهیزات جانبی پردازنده بسیار مهم
می باشند.
تجهیزات معمول روی پردازنده ها، پین های ورودی / خروجی، مدارهای واسط سریال و موازی، مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) و مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) می باشند. لحاظ کردن فاکتورهای فوق در طراحی و ساخت DSPها، موجب شده است که DSP های متنوعی موجود باشند. بدیهی است در چنین پردازشی باید بتوان اطلاعات نهفته در سیگنال را نیز استخراج کرد.
1-1) تحلیل سیستم های DSP :
سیستم نمونه DSP در شکل(1-1) نشان داده شده است. همان گونه که دیده می شود این سیستم ازسه بخش اصلی تشکیل گردیده است. بخش ابتدایی برای آماده سازی سیگنال و تبدیل آن به نوع دیجیتال و بخش انتهایی که نتایج حاصل از پردازش دیجیتالی را دوباره به شکل اولیه تغییر می دهد و قسمت مرکزی که پردازشگر دیجیتال را برای اجرای یک الگوریتم، یک برنامه و یا مجموعه ای از محاسبه های منطقی – ریاضی تشکیل می دهد. واحدهای ابتدایی و انتهای سیستم فوق مورد بحث ما نمی باشند و در این فصل به طور عمده به بخش اصلی پردازشگر پرداخته می شود.[1]
شکل (1-1) : دیاگرام بلوکی سیستم DSP نوعی[1]
اولین نکته قابل توجه این است که چگونه سیستم DSP طراحی می شود؟ چگونگی و روش طراحی سیستم را
می توان در شکل(1-2) مشاهده کرد. اولین قدم در این طراحی، تحلیل سیگنال ورودی و تعیین مشخصات آن مانند حداقل و حداکثر دامنه، پهنای باند، محتوای طیفی سیگنال و حدود تغییرات، نسبت سیگنال به نویز (SNR) آن است.
همان طور که سیگنال اصلی آنالوگ باشد، اولین مرحله، پیش پردازش سیگنال و تبدیل آن به شکل دیجیتالی است. میزان و نوع تقویت کننده ورودی، طراحی فیلتر ضدهمپوشانی، حداقل نرخ نمونه برداری و در نهایت طراحی مبدل آنالوگ به دیجیتال در مهمترین موارد این مرحله از طراحی سیستم پردازشگر دیجیتالی است.
سومین مرحله از طراحی سیستم پردازشگر، طراحی نرم افزاری – سخت افزاری پردازشگر دیجیتال است. محتوای طیفی سیگنال و SNR سیگنال ورودی و نیز مشخصات مورد نیاز در خروجی عملیات پردازش که می تواند آشکارسازی مولفه های فرکانس باشد و یا ممکن است بهبود خصوصیات SNR سیگنال مد نظر باشد، تابع انتقال سیستم DSP و الگوریتم های محاسبه آن را تعیین می کند.
در پردازش زمان – حقیقی پهنای باند سیگنال، سرعت پردازش و میزان بار پردازشی میان سخت افزار و نرم فزار را تعیین می کند. اکنون این سوال اساسی قابل مطرح است که تفاوت پردازشگرهای DSP و میکروپروسسورها چه هستند؟ همان طور که می دانیم کامپیوترهای دیجیتال بر مبنای میکروپروسسورها کار می کنند که با اجرای مراحل منطقی در آن ها، محاسبه و الگوریتم هایی انجام می یابد.
اما نوع محاسبه ها و سرعت انجام آن ها بسیار پایین تر از انتظاراتی نظیر انجام روباتیک، کنترل سریع ماشین ها، استخراج سریع پارامترها از سیگنال های زمان – حقیقی و امثال آن است. ولی به هر حال در دهه های اخیر نشان داده شده است که کامپیوترها به میزان بسیار زیادی در دو زمینه مدیریت و کار با داده، مانند پردازش متن ، مدیریت پایگاه داده و محاسبه های ریاضی مورد استفاده قرار می گیرد.
همه میکروپروسسورها کم و بیش هر دو وظیفه فوق را می توانند اجرا کنند، ولی بسیار مشکل و یا گران است که بتوان وسیله ای داشت که برای هر دو وظیفه بهینه باشد.[1]
در منابع قوس و جرقه تقریباً امکان برانگیختن همه عناصر پایدار در جدول تناوبی وجود دارد.
تخلیه قوس و جرقه به عنوان منابع برانگیختگی از دهه 1920 برای طیف سنجی نشری وکیفی و کمی استفاده شده است. بسیاری از پیشرفت های نوین برانگیختگی قوس و جرقه در طی سالهای جنگ، دهه 1940 به ویژه در پروژة منهتان اتفاق افتاد.
در منبع قوس dc ، 70 تا 80 عنصر برانگیخته می شود. کاربرد اصلی قوس، برای تجزیه کیفی و نیمه کمی است، زیرا دقت اندازه گیری های کمی چندان مطلوب نیست. منبع جرقة ولتاژ بالا، پر انرژی تر از قوس است؛ حتی گازهای نادر و هالوژن ها در تخلیه الکتریکی جرقه میتوانند برانگیخته شوند. دقت جرقه بیشتر از قوس dc است و برای اندازه گیری های کمی برتری دارد.
منابع برانگیختگی قوس
در این بخش مشخصه ها، مزایا و محدودیت های انواع گوناگونی از تخلیه های قوس نظیر قوس dc ، قوس ac ، قوس با اتمسفر کنترل شده و قوس پایدار شده با گاز مورد توجه قرار میگیرند.
قوس که در تجزیه طیف شیمیایی به کار می رود، تخلیه دی الکتریکی بین دو یا چند الکترود هدایت کننده است. یکی از الکترودها ،حاوی پودر نمونه، مخلوط جامد یا پس ماندة محلول است. شدت نشر در کل زمان قوس زنی که سوزاندن نامیده می شود، به صورت فوتوگرافیکی یا الکترونیکی انتگرال گیری می شود. قوس می تواند در هوا یا اتمسفری از گاز بی اثر آزادسوز باشد، یا به وسیله گاز پایدار شود. قوس های آزادسوز بیشتر برای تجزیه های طیف شیمیایی به کار گرفته می شوند. سه نوع قوس مورد استفاده قرار می گیرد: قوس dc ، قوس ac و قوس نوبتی یا تک جهتی.
منابع برانگیختگی قوس
قوس های dc آزاد سوز
تبخیر گزینشی
انواع دیگر قوس
قوس های ac و نوبتی
قوس ها به عنوان منابع نشری ایده آل
جرقه های ولتاژ بالا و دیگر منابع نشری
تخلیه جرقه با ولتاژ بالا
منابع جرقه
فرآیندهای تشکیل واپاشی جرقه
نتیجه گیری :
منابع برانگیختگی گوناگون
ریزردیاب لیزری
شکست القا شده با لیزر
تخلیه در فشار کاهش یافته
تخلیه کاتد توخالی
فیلم های نازک منفجر شونده
تخلیه فشردگی تتا
دستگاهوری و مشخصه های عملکرد آن
آشکارسازی عکاسی برای نشر قوس و جرقه
مشخصه های عملکرد
روش شناسی و کاربردها
روشهای کیفی و نیمه کمی
روش های کمی
کاربردها
تجزیه سیلیکات های معدنی و سنگ ها
اندازه گیری فلزات در فولاد
شامل 42 صفحه فایل word