Преобразование и накопление сигналов

На практике осуществляется многоимпульсная (с промежутками I между импульсами в несколько секунд) последовательность с накоплением сигнала ССИ и фурье-преобразованием полученной интерферограммы на ЭВМ. Интерферограмма, представляющая су-пер-позицию ССИ, является функцией времени /(/) и зависит от спектра резонансных переходов ядер (ЯМР), который обозначим как функцию (v). Экспериментатора интересует обратная задача — получение спектра ЯМР, что достигается фурье-преобразованием временной функции в частотную [c.45]

Основной причиной популярности фурье-спектроско-пии является возможность улучшения отношения сигнал/шум. Обычно осуществляют несколько импульсных облучений и после каждого производят суммирование сигналов свободной индукции с помощью цифрового вычислительного устройства. Повышение отношения сигнал/шум растет пропорционально корню квадратному из числа накопленных сигналов, а затем накопленный сигнал подвергается Фурье-преобразованию и ЯМР-спектр содержит сигналы с улучшенным отношением к шуму. [c.90]

При напряжении, изменяющемся в пределах 20 В, разрешение АЦП, равное 12 бит, означает, что напряжение измеряется с шагом 10 000/(2 —1)=2,44 мВ. Получаемые при этом целые числа преобразуются в двоичные числа. Входные данньк с амплитудой, меньшей единичного шага (в нашем случа 2,44 мВ), вообще не воспринимаются АЦП. Длина слова АЦП, так же как и длина слова компьютера, является очень важной характеристикой, определяющей доступный динамический диапазон, т. е. способность детектировать слабые сигналы в присутствии сильных сигналов. В рассматриваемом примере 12-битового АЦП предел задается отношением интенсивностей 2 1 = ==4096 1 для АЦП с разрешением 4 бит это отношение составляет только 16 1. Поэтому желательно использовать весь динамический диапазон АЦП, с тем чтобы правильно описывать спал свободной индукции. С другой стороны, отсюда также следует, что при накоплении данных длина слова компьютера должна превосходить разрешение АЦП, в противном случае будет происходить переполнение памяти с последующей потерей информации, В этом состоит специфика эксперимента ФП-типа, которая следует из того факта, что спектр в частотной области является результатом преобразования полного сигнала спада свободной индукции. Если в стационарном режиме переполнение при накоплении (см. гл. III) влияет лишь на отдельный участок спектра, например на интенсивный пик растворителя, то в импульсной фурье-спектроскопии обрезание части сигнала спада свободной индукции возмущает сигнал во временном представлении, чтс может полностью исказить сигнал в частотном представлении. [c.336]

Регистрация спектров. Импульсный метод с преобразованием Фурье. Спектр получается в результате преобразования Фурье сигнала свободной индукции, возникающего после облучения образца мощными радиочастотными импульсами. Для повышения чувствительности отношения сигнал/шум применяется накопление сигналов в памяти ЭВМ. [c.207]

Преобразователем является фотодиодная матрица. Матрица включена в режиме накопления и осуществляет преобразование оптического сигнала в электрический аналоговый пропорционально величине светового потока за время накопления. Допускается регулирование интервала времени накопления и чувствительности по условиям освещенности рабочей сцены. Результат обработки изображения в цифровой форме выдается через [c.599]

Под действием лазерного излучения в веществах, прилегающих к зонду, возбуждается флуоресцентное свечение. По приемному световодному кабелю сигналы флуоресценции поступают в полихроматор, где происходит пространственное разделение спектра флуоресценции. На выходе полихроматора размещается линейка фотодиодов, где происходит преобразование оптического сигнала в электрический сигнал и накопление его. Через определенные промежутки времени производится считывание накопленных сигналов, которое после предварительного усиления, калибровки и преобразования в цифровой код поступают в ЭВМ, где производится обработка информации. [c.625]

Видеоимпульс заполняется импульсами несущей частоты 4 МГц от генератора калиброванной частоты, количество которых подсчитывается счетчиками. Цифровая информация в двоичном коде после десятиразрядного цифроаналогового преобразователя (ЦАП) выводится на двухкоординатный графопостроитель и/или в ЭВМ. Запись спектра в длинах волн обеспечивается синхронностью разверток монохроматора и графопостроителя. Блок преобразования сигналов формирует также импульсы стробы для АЦП, обеспечивает накопление сигнала и синхронизирует работу флуориметра со вспышками лазера. Блок управления монохроматором задает скорость и диапазон перестройки по шкале длин волн. Перевод дифракционной решетки осуществляется шаговым двигателем. [c.171]

Практические измерения времен Тх отдельных атомов углерода в не слишком сложных молекулах стали возможными только в результате использования импульсного режима с преобразованием Фурье сигнала свободной индукции. В отличие от обычных режимов ФС для измерения времен релаксации требуются специальные импульсные последовательности. В случае обычного накопления необходимо лишь последовательное облучение образца, которое возбуждается вслед за окончанием выборки данных. Интервал между импульсами обычно устанавливается постоянным в данном [c.222]

Главной причиной интереса к методам ФС являются их большие возможности в повышении отношения сигнал/ /шум. В принципе методика проста периодически подавать 90°-ные импульсы и когерентно складывать СИС с помощью цифрового вычислительного устройства или иного устройства для усреднения сигнала по времени. Известно, что в случае хаотического (белого) шума отношение сигнал/шум растет пропорционально квадратному корню из числа накопленных повторений сигнала. Затем накопленный сигнал подвергается преобразованию Фурье, причем улучшенное в результате накопления отношение сигнала к шуму, естественно, передается окончательному спектру. Следующие четыре раздела мы посвятим рассмотрению многих факторов, от которых зависит успех применения методов ФС для улучшения отношения сигнала к шуму. Использование метода ФС для изучения промежуточных продуктов и при измерении времен релаксации рассмотрено в разд. 5.6 [c.107]

Чтобы для накопления сигнала, фурье-преобразования и других видов обработки данных можно было воспользоваться цифровой ЭВМ, значения СИС должны регистрироваться в цифровой форме и в дискретных точках. Выясним теперь, как часто необходимо регистрировать точки сигнала, чтобы результат преобразования Фурье давал верное воспроизведение спектра. Из теории информации известно 148], что для правильной регистрации синусоидального сигнала в цифровой форме выборки его значений (стробирование) необходимо проводить по крайней мере дважды за каждый период синусоиды. В условиях, показанных на рис. 5.1, частоты в интересующем нас спектре достигают А Гц. При максимальной частоте в спектре, равной А, стробирование СИС следует выполнять частотой не меньше 2 А точек в секунду. [c.108]

ЯМР-спектроскопия с Фурье-преобразованием позволяет исследовать смесевые вулканизаты, содержащие насыщенные эластомеры. В спектре Н ЯМР алкильных протонов наблюдается столь сильное перекрывание сигналов, что изучение насыщенных полимеров этим методом невозможно, однако спектр С ЯМР позволяет получить хорошее разрешение сигналов. Наблюдается корреляция между шириной пиков, либо в единицах Н%, либо в более распространенных единицах полуширины /2 (ширины пика на половине его высоты ), с величиной npf,ys. Единственный недостаток применения метода ЯМР С - длительное время, необходимое для накопления сигнала. [c.515]

Так как для отдельной последовательности, состоящей из РЧ импульса и спада свободной индукции, необходимо примерно 1 с, то за 10 ООО с (2,5 ч) можно зарегистрировать 10 ООО накоплений и после фурье-преобразования иметь 100-кратное улучшение отношения сигнал/шум по сравнению с тем, которое достигается при одном накоплении. Правда, выигрыш в отношении сигнал/шум, если речь идет о регистрации большого числа отдельных линий и на регистрацию затрачивается время Та, будет не столь велик, как следовало бы ожидать из приведенных выше рассуждений. При медленном накоплении можно работать с передатчиком при небольшой полосе пропускания, а в фурье-спектроскопии ширина полосы пропускания задается полной шириной спектра в частотной области. Однако выигрыш в чувствительности все еще будет значительным. Количественно он определяется отношением ширины полосы пропускания в частотной области к ширине отдельной резонансной линии Л 01/2. [c.45]

ИК-спектры, представленные в цифровом виде, могут быть сглажены в процессе преобразования данных в ЭВМ с помощью усредняющего полинома со скользящей точкой [85]. Если полезный сигнал скрыт шумами, то для повышения отношения сигнал/шум можно использовать метод повторного сканирования с последующим накоплением данных (сгр. 120). [c.52]

Аналоге цифровое преобразование В большинстве систем накопления данных аналого цифровой преобразователь (АЦП) преобразует входной аналоговый сигнал в серию цифровых сигналов, представляющих профиль входного аналогового сигнала [c.47]

Импульсная спектроскопия значительно сокращает время, необходимое для получения спектра ЯМР спад индуцированного сигнала продолжается несколько секунд или долей секунды записанный в памяти ЭВМ, он преобразуется в спектр в частотном представлении за несколько секунд. Однако еще в большей мере преимущества импульсной методики становятся очевидными при необходимости накопления/полезных сигналов (слабая концентрация вещества, малая чувствительность для данного ядра и т. д.). Накопление спектров и сложение их в памяти ЭВМ позволяет улучшить соотношение сигнал шум в суммарном спектре в у/п раз, где и-число накоплений. В режиме развертки по частоте для накопления ста спектров в цифровом накопителе требовалось время порядка часа. В импульсном режиме накопление СИС обычно идет с частотой повторения 0,5-5 с, и для накопления ста спектров во временном представлении необходимо 1-10 мин, после чего следует Фурье-преобразование суммарного СИС в спектр в частотном представлении. [c.326]

В обоих режимах (стационарном и импульсном) для улучшения отношения сигнал/шум используется техника накопления. Развертки продолжительностью 50 или 250 с могут быть повторены несколько сот или даже тысяч раз. В импульсных методах с применением преобразования Фурье (ПФ) число импульсов может достигать миллиона при интервале между импульсами (или прохождениями) от 0,1 с до нескольких секунд. Известно, что отношение сигнал/шум увеличивается как корень квадратный из числа импульсов или прохождений. Преимущество импульсного метода сводится в конечном счете к тому, что требуется значительно меньше времени для проведения эксперимента, чем в непрерывном методе при условии равенства отношения сигнал/шум. Увеличение чувствительности в 10 раз дает экономию общего времени эксперимента в более чем 100 раз (рис. 1.2 и 1.3). [c.34]

Схема системы преобразования приведена на рис. 5.14. Видеосигнал х 1), поступающий от устройства накопления и несущий информацию о контролируемом объекте, преобразуется в частотно-модулированные (ЧМ) колебания. ЧМ-сигнал описывается следующим выражением [197, с. 16] [c.250]

Электронное интегрирование с промежуточной записью на магнитную пленку дифференциальной хроматограммы. Описан интегратор, который принимает измеряемый сигнал и превращает его в цифровые импульсы, накапливая их на магнитной ленте [65, 66]. Затем запись считывается и передается в узел расчета, с которого выдаются времена удерживания и площади пиков. Промежуточное накопление данных после преобразования напряжения в частоту существенно повышает точность и делает диапазон линейности регистратора весьма большим. [c.113]

При использовании цифровой ЭВМ для выполнения фурье-преобразования интерферограммы результаты получают в цифровом виде. Это позволяет проводить численные сравнения образцов различной морфологии при разных температурах такими методами, как, например, цифровое вычитание. Интегрирование и другие формы обработки данных также гораздо легче осуществляются при наличии встроенной ЭВМ. Такие преимущества, как высокое отношение сигнала к шуму, получаемое благодаря пропусканию большой энергии, мультиплексирование и накопление спектров рассмотрены в литературе [58—61]. [c.116]

Блок обработки данАых выполняет следующие функции прием входного частотного сигнала от первичного преобразователя, преобразование частотного сигнала в единицы влажности, накопление объема жидкости V брутто (если подключен счетчик нефти), вычисление и накопление объема чистой нефти нетто. Блок обработки данных работает в двух режимах градуировки и измерения. Градуировка заключается в подстройке блока на конкретный сорт измеряемой нефти перед монтажом влагомера. Частота выходного сигнала первичного преобразователя зависит от влажности эмульсии и от конкретного экземпляра первичного преобразователя. Поэтому перед монтажом необходимо определить зависимость частоты первичного преобразователя от влажности измеряемой эмульсии. Для определения этой зависимости следует измерить выходную частоту первичного преобразователя при пропускании через него водонефтяной эмульсии, взятой с места предполагаемого монтажа влагомера, с заранее известной влажностью. Эта операция выполняется на специальных градуировочных установках типа УПВН-2 или аналогичных. Частота и влажность связаны соотношением РГ=//К, где IV влажность,/- частота. К - коэффициент пропорциональности. В связи с тем, что соотношение =//К имеет нелинейный характер, необходимо определять значения частоты / и коэффициента К для разных значений влажности в диапазоне 0,1-100,0 %. Рекомендуемое количество значений влажности от 10 до 15. Известные значения/и К заносятся в память блока обработки данных в виде таблицы градуировки. [c.66]

Иногда необходимо произвести несколько тысяч накоплений (так, например, были получены некоторые спектры С, приведенные в следующих главах). Это можно выполнить и обычным сканированием, но за счет больших затрат времени. Выход можно найти, если воспользоваться тем обстоятельством, что спад сигнала свободной индукции после наложения ВЧ-импульса (см. разд. 1.9) содержит всю информацию о спектре медленного прохождения и является по существу его Фурье-преобразованнем. Этот сигнал может подаваться на накопитель и после окончания накопления можно выполнить его Фурье-преобразование в обычный спектр высокого разрешения, достигнув в результате экономии времени в 100—1000 раз [38]. В данной книге не приводятся спектры, полученные методом Фурье-спектроскопии, однако важное значение этого метода (в особенности для ЯМР-спектроскопии С в биополимерах) не вызывает сомнения. Более подробное описание читатель может найти в работе Эрнста и Андерсона [38], в гл. 2 книги Бови и гл. 3 книги Беккера, цитируемых ниже в списке дополнительной литературы. [c.63]

Кислород имеет три изотопа (99,759%), (0,0374%) и (0,2039%). Фракционная перегонка позволяет получить воду, обогащенную (до 97 атомных %) и (до 4 атомных %). Изотоп 0 используется как метка при изучении механизмов реакций кислородных соединений. Изотоп имеет ядерный спин <5/2), но вследствие низкого природного содержания для наблюдения спектров ядерного магнитного резонанса необходимо применять накопление сигнала или импульсный метод с преобразованием Фурье даже для обогащенных образцов. С помощью метода ЯМР можно отличить молекулы комплексно-связанной воды, например, в [Со(КНз)5Н20] + от молекулы в растворителе. [c.357]

ПОЛЯ Яо или частоты спектрометра. В некоторых случаях (см. ниже) это дает возможность производить накопление сигнала в отсутствие жесткой стабилизации условий резонанса, необходимой в экспериментах с фазовым детектором. К сожалению, диодный детектор обладает рядом недостатков. Широкая полоса пропускания дает низкое отношение сигнала к шуму. Характеристика диодного детектора нелинейна эффективность детектирования сигнала, превышающего 0,5 В, больше, чем сигналов меньше 0,5 В. Поэтому диодный детектор необходимо калибровать. Нечувствительность к фазе ВЧ-сигнала не позволяет применять его 1) в экспериментах с преобразованием Фурье, 2) во многих экспериментах с последовательностями КПМГ и 3) экспериментах с накоплением сигнала при 5/Ы < 1 [18]. [c.71]

Рис. 2.11. Применение импульсной последовательности 90°—Т—90° и преобразования Фурье для определения Т1 всех линий в спектре С-3,5-диметилциклогексен-2-она-1 (с подавлением по протонам). Каждый спектр получен путем 64-кратного накопления сигнала свободной индукции рабочая частота генератора 25,1 МГц [272].

В момент начала записи нулевой линии после ввода пробы нажимается клавища конец ввода пробы и поступает сигнал, который через аттенюатор проходит на усилитель. Переключатель предназначен для изменения чувствительности. Затем происходит преобразование усиленного сигнала с хроматографа в последовательность импульсов, частота которых изменяется по аналогии с выходным сигналом хроматографа. Корректор в процессе хроматографического анализа вычитает из текущего значения хроматографической функции нулевое , заложенное в память в начале анализа. Скорректированное значение поступает на вход суммирующего счетчика, предназначенного для накопления интеграла пика. Селектор осуществляет селекцию пиков по минимумам . Выходом селектора является сигнал минимум , по которому начинается печать интеграла предыдущего пика хроматограммы и [c.26]

Развитие АСНИ в значительной степени обязано совершенствованию инструментальной и вычислительной техники, разработке эффективных средств преобразования информации, проникновению микропроцессорной техники в аналитическое приборостроение. Так, применение ЭВ М в аналитическом приборостроении позволило разработать новую технику, обладающую рядом принципиальных преимуществ существенно повысилась точность и разрешающая способность приборрв благодаря применению современных методов идентификации увеличился на несколько порядков динамический диапазон регистрации входного сигнала существенно увеличилось отношение сигнала-шума за счет суммирования и усреднения спектров (для ЯМР-снектрометра), полученных с одного образца значительно увеличилась производительность прибора уменьшилась вероятность появления субъективных и непредсказуемых ошибок при обработке и интерпретации данных появилась возможность накопления и хранения экспериментальных данных, их последующей расшифровки и интерпретации. [c.182]

Рис. 21. Спектры поглощения прогестерона в гексафторбензоло, полученные Фурье-преобразованием сигнала спада свободной индукции, накопленного за 500 импульсов (а) и за одинаковое время стационарным методом (б).

МЕМ действительно имеет большие преимущества при обработке либо очень неполных данных, либо спектров, накопленных с коротким временем регистрации. Используя в этом случае преобразование Фурье, мы должны применять аподизацию. При этом какую бы взвешивающую функцию мы ни выбирали, она неизбежно будет уширять линии. Применяя МЕМ, мы подбираем модельный сигнал во временнбй области независимо от уровня шума, и проблема обрезания просто не возникает (рис. 2,23), Весьма возможио, что МЕМ окажется особенно полезным при обработке двумерных спектров, для которых часто используются довольно короткие времена регистрации [3]. Большинство современных спектрометров еще не оснащено программами для применения МЕМ нри обработке данных. Объем вычислений здесь больше, чем при использовании преобразования Фурье. Однако нет сомнений в том, что в скором времени такие программы станут доступными. [c.52]

После накопления нескольких прохождений спектра с облучением сигнала нужно записать столько же прохождений без облучения. Чтобы различие условий двух экспериментов было минимальным, обычно вместо выключения декаплера просто смещают его частоту так, чтобы она была существенно удалена от всех сигналов спектра. Это позволяет предельно снизить все чисто аппаратурные эффекты, и разность полученных спектров будет отражать только ЯЭО (однако существует эффект селективного переноса заселенности, который мы обсудим позже). Вычитание невозбуждеиного ССИ нз возбужденного и последующее преобразование Фурье даст нам спектр, в котором будут присутствовать только сигналы, не совпадающие в двух исходных ССИ (рис. 5.15). Обязательно будет присутствовать и пик самого облучавшегося сигнала. В разностном спектре ои инвертирован. [c.169]

Из обсуждения этого вопроса следует, что разумно уменьшить число прохождений для каждого инкремента ij до абсолютного минимума. Есть два обстоятельства, когда это становится невозможным. На некоторых спектрометрах попытки использовать процедуру Y LOPS при циклировании фазы могут вызывать появление дополнительных артефактов на это следует обрапггь внимание инженера по обслуживанию приборов. Важно, что реальная чувствительность эксперимента может оказаться слинпсом низкой и потребуется дополнительное накопление. На первый взгляд может показаться, что для сильных сигналов будет достаточно ограничиться только четырьмя прохождениями на инкремент, но в действительности это не так. Мы ие должны забывать, что все сигналы ССИ по имеют вклады в окончательный преобразованный спектр. Первый нз описанных выше экспериментов содержит в общей сложности 2600 прохождений. Это не совсем эквивалентно регистрации одномерного спектра с таким же числом прохождений нз-за того, что, как упоминалось выше, для более поздних шагов по ty сигнал будет меньше, а также из-за того, что весь сигнал распределен в двумерном спектре по большему числу пнков, но тем пе менее чувствительность довольно высока. Для протонного эксперимента на современном спектрометре с большой рабочей частотой обычно достаточно нескольких миллиграммов вещества средней молекулярной массы для того, чтобы пользоваться минимальным числом прохождений. Если вы будете улучшать разрешение или попытаетесь регистрировать малые коистанты, то чувствительность быстро упадет, поскольку нужно будет накопить много спектров, да еще к тому же для больших значений ty. Это пример [c.303]

В настоящее время разработаны такие приборы, на которых можно очень быстро регастрировать и спектры ЯМР 43 (при естественной концентрации >зС), даже если масса образца составляет всего лишь 20 мг. Наиболее очевидные пути повышения интенсивности сигнала заключаются в использовании более сильных магнитных полей (поскольку ос Вд) и методик многократного сканирования, которые благодаря накоплению и усреднению спектров позволяют снизить уровень фона. Усиление сигнала пропорционально квадратному корню из числа сканирований спектра так, 64-кратное сканирование обеспечивает 8-кратное усиление, но для усиления сигаала еще в 8 раз потребуется уже 4032 (т.е. всего 4096) сканирования. Спектроскопия ЯМР менее чувствительных ядер начала развиваться по сути дела только после разработки принципиально новых приборов - импульсных спектрометров ЯМР с фурье-преобразованием. [c.125]

Один из важнейших параметров сигнала, иоступаюшего от измерительных датчиков, — его динамический диапазон, который определяет необходимый диапазон изменен ия цвета системы отображения. В связи с тем что система преобразования обрабатывает стандартный видеосигнал, поступающий от устройства накопления (видикон, литокон и т. п.), динамический диапазон видеосигнала может быть априорно задан. Возвращаясь к устройствам преобразования, следует сказать, что динамический диапазон данной системы будет определяться разницей уровней черного и белого в запоминающем элементе системы накопления. [c.250]

В условиях сильного сужения 1 форма контура определяется только временем корреляции углового момента.) Поэтому для того чтобы ввделить уширяющий механизм, определяющий форму контура сигнала протонов в парах трифторуксусной кислоты, мы сравнивали спектры, снятые при трех значениях рабочей частоты 80, 270 и 360 МГц (спектрометры Уаг1шиа СГТ-20, Вгик г НХ-200 и ВгиЗиг Н-360 в импульсном режиме с Фурье-преобразованием и накоплением два последних прибора - с сверхпроводящим соленоидом). Поскольку известно, что частота мономер-димерной релаксации при температурах до 00°С заведомо больше 10 с [12], а разность химических сдвигов мономера и димера не превышает [c.231]

Экономию времени, достигаемую при импульсных экспериментах, можно использовать, с одной стороны, для когерентного сложения слабых периодически повторяющихся интерферограмм исследуемого соединения с помощью каких-либо электронных устройств для усреднения сигнала во времени (накопителей). Поскольку отношение сигнала к шуму растет пропорционально корню квадратному из числа повторений, то в результате накопления и последующего фурье-преобразования удается получить спектры высокого разрешения таких слабопо-глощающих ядер, как и др. при их естест- [c.53]

Перечисленные проблемы можно успешно решить за счет преобразования высокоомного исходного сигнала ИСЭ в низкоомный входной сигнал с использованием электронной схемы, расположенной непосредственно в корпусе электрода [75]. С этой точки зрения преимущество имеют ионоселективные сенсоры на основе полевых транзисторов, так как сенсоры этого типа дают низкоомный сигнал и без помощи дополнительной схемы. Для передачи сигнала ИСЭ на большие расстояния, что становится необходимым при использовании автоматических промышленных ион-анализаторов в режиме on-line или анализаторов, предназначенных для контроля за загрязнениями объектов окружающей среды, полезно переводить сигнал в цифровую форму. Этот прием позволяет предотвратить потери сигнала из-за накопления шумов [75]. [c.119]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология