Модернізація програмного забезпечення для моделі портативного спектрометру ЯМР

Abstract

Мета. Модернізація програмного забезпечення, що забезпечує роботу портативного спеціалізованого спектрометру ядерного магнітного резонансу на ядрах водню ¹H, призначеного для дослідження зразків викопного вугілля, обробку та інтерпретацію результатів досліджень. Методика. Для досягнення мети використано універсальну мову програмування загального призначення Python, яка дала можливість працювати над розробкою всіх модулів програмного забезпечення для спеціалізованого спектрометру ЯМР. Результати. Для поліпшення роботи портативного спектрометру ЯМР створено нове програмне забезпечення, яке складається із трьох частин: інтерфейсу користувача, модуля керування приладом та розрахункового модуля. Кожен модуль має свої задачі та відповідає за виконання найбільш важливих функцій. Для зберігання даних експериментів та розрахунків буде використано структуровану систему зберігання даних, що утворює Базу Даних. Для побудови програмних модулів було враховано технічні характеристики та особливості роботи спеціалізованих спектрометрів ЯМР, що використовуються для дослідження викопного вугілля, які призначені для реєстрації ЯМР на протонах (¹H). В новому ПЗ було створено модуль розрахунку на мові програмування Python. Модуль розрахунку приладу може бути використаний як складова частина загального ПО, а також як самостійна програма. Надано опис алгоритму, за яким виконується обробка складних експериментальних спектрів. Оновлений інтерфейс користувача поліпшує та спрощує роботу оператора зі спектрометром. Наукова новизна. Для оснащення портативного ЯМР-спектрометра запропоновано використати єдину систему для побудови програмного забезпечення. Створений програмний продукт розроблено за допомогою мови програмування Python. Він буде враховувати всі потреби при реєстрації та обробці складних спектрів вугільних зразків. Розроблено програму, яка буде забезпечувати керування роботою дискретних та аналогових каналів виведення, та встановлювати параметри, що необхідні для запису, обробки та інтерпретації спектрів. Практична значимість. Модернізація програмного забезпечення, що підтримує роботу спеціалізованих спектрометрів ЯМР для дослідження вугільних зразків і, в тому числі, мобільного портативного ЯМР-спектрометра, який призначений для використання в умовах шахтної лабораторії, дозволить поліпшити виконання експрес-аналізу проб вугілля, покращить якість проведення аналізу та підвищить надійність рекомендацій, що надаються на основі проведеного аналізу, для виконання робіт з видобутку вугілля. Ключові слова: спектрометр, ядерний магнітний резонанс, вугілля, метан, автоматизація наукового експерименту, лабораторний прилад

Purpose. Modernization of the software, which provides the working process of a portable specialized nuclear magnetic resonance spectrometer on ¹H hydrogen nuclei, that are aimed for fossil coal samples study, processing and interpretation of research results. Methods. Was used universal general-purpose programming language Python. It made possible to work on the development of all software modules for a specialized NMR spectrometer. Results. To improve portable NMR spectrometer performance, was created new software. It includes three parts: user interface, instrument control module, and calculation module. Each module has its own tasks and responsible for performing program functions. To store the experiments and calculations data will be used structured data system, which forms Database. To build the software modules, we took into account technical characteristics and features of the specialized NMR spectrometers used for the fossil coal study, which are designed for recording NMR on protons (¹H). In the new software, calculation module was created on Python. It could be used as a component of the general software, as well as an independent program. Was given algorithm for processing complex experimental spectra. Originality. To equip a portable NMR spectrometer, proposed to use a single-building software. Program module is developed using Python. It will take into account all needs for registration and processing of complex spectra of coal samples. Developed program will provide control for of discrete and analog output channels operations and necessary parameters settings, processing and interpretation of spectra. Practical implication. Software modernization for specialized NMR spectrometers for coal samples study, including, mobile portable NMR spectrometer, which is used in mine laboratory, will allow to improve the performance of express analysis of coal samples. It will improve the quality of the analysis and increase the reliability of the recommendations provided on the basis of the analysis for coal mining operations. Keywords: spectrometer, nuclear magnetic resonance, coal, methane, automation of scientific experiment, laboratory device