基于flash技术的NMR虚拟实验室的构建

摘要

随着虚拟仿真技术的发展和计算机网络技术的快速普及，虚拟仪器、虚拟实验以及虚拟实验室在高端制造、国防军工、能源、科研教学（尤其是实验教学、远程教育）、工业设计以及相关技能培训等方面备受关注，并成为国内外学者研究的热点。虚拟实验室凭借其共享性和高效性、交互性和自主性、开放性与协作性、真实性和沉浸性、经济性与安全性等优势，将拥有广阔的发展前景。
　　分析仪器已经成为虚拟实验技术的重要研究对象，但是，目前有关核磁共振波谱分析的虚拟实验室还鲜有报道，检索未找到完全符合“核磁共振波谱分析虚拟实验室”的文献。因此，开发核磁共振波谱分析(NMR)虚拟实验室有较大的现实意义和应用价值。基于此，本文运用模块化思想对NMR虚拟实验室进行总体设计，设计了开放式谱图库，并以flash为主要设计工具，采用面向对象的程序设计方法及与组件联用等高级应用技术，构建了多场景、高交互、易维护拓展的，集核磁测样分析与谱图解析为一体的NMR虚拟实验室。该构建模式及技术也将对其他大型分析仪器虚拟实验室的研究具有一定的借鉴意义。
　　利用ActionScript2.0语言程序设计平台及Flash CS3.0矢量图形系统，开发的NMR虚拟实验室，将虚拟仪器，虚拟实验操作，谱图绘出与谱图解析融为一体，完整的模拟了未知样品核磁共振波谱分析全过程。利用滤镜技术构建了仿3D、逼真的虚拟实验室场景，实现较强的沉浸感。虚拟仪器实现了各种功能模拟，用户可进行溶剂及样品选择、核磁管定位、将样品放入仪器、清洗及烘干核磁管等交互操作。操作过程中系统以提示框形式提供各项注意事项。
　　核磁谱图的查询、识别、解析，谱图库的设计是构建NMR虚拟实验室的关键环节。设计开放式谱图库，便于谱图库的拓展维护，可以自行添加、更改谱图库中谱图。谱图的解析功能能够实现对核磁谱图的扫描、识别、重绘，提取、筛选信息，基于逻辑与程序内部知识规则进行判断推理，准确提供化合物中结构单元。解析部分分为两种解析模式，一种是只依据谱图信息，另一种还必须结合分子式信息。系统还可以依据输入分子式信息进行结构单元确认。用户依据系统提供结构单元自行组装出化合物的分子结构。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 虚拟现实技术

1．1．1 虚拟现实技术简介

1．1．2 虚拟现实技术主要特征

1．1．3 虚拟现实技术分类

1．1．4 虚拟现实技术应用

1．2 虚拟实验室

1．2．1 虚拟实验室简介

1．2．2 虚拟实验室的国内外研究现状

1．2．3 虚拟实验室的发展趋势

2 虚拟实验室实现技术探讨

2．1 虚拟实验室实现模式

2．1．1 虚拟实验室实现模式比较

2．1．2 核磁波谱分析虚拟实验室实现模式选择

2．2 虚拟实验室实现技术

2．2．1 虚拟实验室实现技术比较

2．2．2 核磁波谱分析虚拟实验室开发技术选择

2．3 开发工具Flash技术

2．3．1 Flash技术简介

2．3．2 Flash版本的发展

2．3．3 核磁波谱分析虚拟实验室开发技术版本选择

3 核磁波谱分析虚拟实验室的开发及环境

3．1 开发技术支持系统

3．2 测试技术支持系统

3．3 应用技术支持系统

4 核磁波谱分析虚拟实验室开发前期理论探讨

4．1 开发前提及面向对象分析

4．2 核磁波谱分析仪简介

4．2．1 核磁波谱分析仪发展简介

4．2．2 核磁波谱分析仪组成

4．3 核磁波谱分析虚拟实验室总体设计

4．3．1 核磁波谱分析虚拟实验室的设计原则

4．3．2 核磁波谱分析虚拟实验室总体框架

5 核磁波谱分析虚拟实验室的场景及虚拟仪器的构建

5．1 虚拟实验室的场景的构建

5．2 虚拟仪器及设备的构建

5．2．1 虚拟仪器及设备的初步构建

5．2．2 虚拟仪器及设备的模块化控制

5．2．3 虚拟仪器及设备的层次化控制

5．3 交互操作的实现

5．3．1 样品及溶剂选择功能

5．3．2 核磁管定位、上样、清洗功能

5．3．3 操作提示功能

5．3．4 鼠标跟随功能

6 虚拟工作站的实现

6．1 虚拟工作站中主控菜单的构建方法

6．1．1 功能菜单项的模拟

6．1．2 条件设置对话框的模拟

6．2 谱图绘出功能的实现方法

7 虚实一体化谱图解析

7．1 核磁谱图的调入

7．2 数据转化

7．2．1 谱图的识别与重绘

7．2．2 数据的坐标转化

7．3 谱图信息筛选处理

7．3．1 提取峰点、峰谷信息

7．3．2 裂分峰数判断

7．3．3 积分数计算

7．4 分子式信息

7．5 组装分子结构

8 各种辅助功能的实现

8．1 谱图查询功能

8．2 知识学习功能

8．3 测试反馈功能

9 核磁共振波谱分析虚拟实验室的测试与评价

9．1 测试

9．1．1 传播

9．1．2 应用

9．2 评价

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢