多元模塊化分子光譜系列虛擬實驗室的構(gòu)建.pdf

1、碩士學(xué)位論文多元模塊化分子光譜系列虛擬實驗室的構(gòu)建TheConstructionoftheMultiplemodularMolecularSpectrumSeriesVirtualLaboratory學(xué)號：21107227大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要虛擬現(xiàn)實技術(shù)的飛速發(fā)展，使得人們更廣泛的認(rèn)識到虛擬實驗技術(shù)在實驗教學(xué)、職業(yè)培訓(xùn)、科學(xué)研究等方面的重要應(yīng)用價值。在教育培訓(xùn)領(lǐng)

2、域，虛擬實驗室將學(xué)生和虛擬儀器通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起，以前所未有的方式為學(xué)生提供了一種嶄新的實驗學(xué)習(xí)方式。目前虛擬實驗系統(tǒng)采用的單一化構(gòu)建模式、方法、技術(shù)己很難滿足當(dāng)前社會的需求，這就對虛擬實驗室的構(gòu)建在功能性和技術(shù)性上提出了更高的要求。當(dāng)前虛擬實驗的構(gòu)建技術(shù)以三維技術(shù)為主體，其他技術(shù)的融合不僅可以很好的形成技術(shù)上的優(yōu)勢互補(bǔ)，更豐富了虛擬實驗系統(tǒng)的組成形式。以網(wǎng)絡(luò)平臺為載體，通過樣品信息的傳遞，將多個虛擬模塊整合為一套完整的綜合虛擬實驗，成

3、為未來虛擬實驗室向更廣泛領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。紅外光譜分析、紫外一可見光譜分析和分子熒光光譜分析作為分子光譜系列分析方法的重要內(nèi)容，其廣泛的應(yīng)用范圍和強(qiáng)大的拓展功能早己成為化學(xué)及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的實驗教學(xué)中最具代表意義的一部分。而光譜數(shù)據(jù)的圖形特征和濃度測定數(shù)據(jù)組成的線性方程作為實驗信息進(jìn)行傳遞具有數(shù)據(jù)處理的典型性。基于此，構(gòu)建一種模塊化網(wǎng)絡(luò)共享、二維技術(shù)與三維視覺沉浸感并存、擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲功能以及實時信息反饋的多元化虛擬實驗室，對于推動當(dāng)今

4、諸多專業(yè)領(lǐng)域的虛擬仿真技術(shù)具有很好的借鑒意義。本文在深入探討虛擬實驗室構(gòu)建技術(shù)的基礎(chǔ)上，綜合比較后確定了分子光譜系列虛擬實驗室的實現(xiàn)方法和開發(fā)路線。在紅外光譜分析中，采用多元模塊化設(shè)計思路，運用3dsMax進(jìn)行三維儀器場景建模，Virtools實現(xiàn)虛擬交互，F(xiàn)lash進(jìn)行二維紅外譜圖解析，數(shù)據(jù)庫結(jié)合網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)建開放式紅外譜圖庫，建立融合三維沉浸感與二維技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)多功能紅外光譜分析虛擬實驗室。在紫外光譜分析中，基于Virtools技

5、術(shù)，建立了食品檢驗和紫外漫反射系統(tǒng)三維模塊化紫外一可見光譜分析虛擬實驗室，使用戶真正體驗到虛擬儀器與現(xiàn)實生活的密切聯(lián)系，以及儀器在科研領(lǐng)域的重要應(yīng)用，在虛擬工作站的應(yīng)用上實現(xiàn)了濃度測定實驗數(shù)據(jù)隨機(jī)變化的突破。在分子熒光光譜分析中，采用Virtools技術(shù)，以維生素B2含量的測定為例對該分析方法進(jìn)行全過程三維仿真模擬，解決了譜圖繪制、峰形變化等技術(shù)問題。本論文依據(jù)多元模塊化設(shè)計開發(fā)的虛擬實驗室具備高仿真的三維交互場景，多功能一體化的操作體