多元模塊化分子光譜系列虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建TheConstructionoftheMultiplemodularMolecularSpectrumSeriesVirtualLaboratory學(xué)號(hào)：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(shí)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得人們更廣泛的認(rèn)識(shí)到虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、職業(yè)培訓(xùn)、科學(xué)研究等方面的重要應(yīng)用價(jià)值。在教育培訓(xùn)領(lǐng)

2、域，虛擬實(shí)驗(yàn)室將學(xué)生和虛擬儀器通過(guò)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(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方式。目前虛擬實(shí)驗(yàn)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(huì)的需求，這就對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shì)互補(bǔ)，更豐富了虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成形式。以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為載體，通過(guò)樣品信息的傳遞，將多個(gè)虛擬模塊整合為一套完整的綜合虛擬實(shí)驗(yàn)，成

3、為未來(lái)虛擬實(shí)驗(yàn)室向更廣泛領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。紅外光譜分析、紫外一可見(jiàn)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(shí)驗(yàn)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(cè)定數(shù)據(jù)組成的線性方程作為實(shí)驗(yàn)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(jué)沉浸感并存、擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能以及實(shí)時(shí)信息反饋的多元化虛擬實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于推動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的實(shí)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(jì)思路，運(yùn)用3dsMax進(jìn)行三維儀器場(chǎng)景建模，Virtools實(shí)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(kù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)構(gòu)建開放式紅外譜圖庫(kù)，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(shí)驗(yàn)室。在紫外光譜分析中，基于Virtools技

5、術(shù)，建立了食品檢驗(yàn)和紫外漫反射系統(tǒng)三維模塊化紫外一可見(jiàn)光譜分析虛擬實(shí)驗(yàn)室，使用戶真正體驗(yàn)到虛擬儀器與現(xiàn)實(shí)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(shí)現(xiàn)了濃度測(cè)定實(shí)驗(yàn)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(cè)定為例對(duì)該分析方法進(jìn)行全過(guò)程三維仿真模擬，解決了譜圖繪制、峰形變化等技術(shù)問(wèn)題。本論文依據(jù)多元模塊化設(shè)計(jì)開發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)室具備高仿真的三維交互場(chǎng)景，多功能一體化的操作體