Software pro zpracování dat z voltametrických měření

Abstract

Práce se zabývá vývojem software pro automatické vyhodnocení dat z voltametrických měření. Téma vzniklo zejména za účelem vytvoření programu, který by nahradil dostupný software výrobců měřicích zařízení, který však z naprosté většiny neumožňuje dávkově zpracovávat a vyhodnocovat naměřená data a chybí přehledné zobrazení všech výsledků měření. To v případě rozsáhlých souborů naměřených dat značně komplikuje a zpomaluje jejich analýzu. Základním principem voltametrických metod je sledování závislosti proudu procházejícího pracovní elektrodou ponořenou v analyzovaném roztoku na potenciálu, přiloženého na tuto elektrodu z vnějšího zdroje. Projevem analytu v analyzovaném roztoku je proudový peak ve výstupní závislosti procházejícího proudu, voltamogramu. Jsou navrženy vhodné metody matematické analýzy k zjišťování polohy, základny a velikosti peaků. Před vlastním vývojem programu jsou definovány jeho základní požadavky a definice struktury formátu vstupních dat. K naprogramování aplikace je vybrán programovací jazyk Python, s využitím grafické knihovny Kivy a knihovny Matplotlib pro vizualizaci dat formou grafů. Je vytvořen hlavní řídicí skript, který tvoří logickou část aplikace. Grafické uživatelské rozhraní je v základu odděleno ve vlastním skriptu. Dále jsou vytvořeny skripty pro konfiguraci parametrů programu z konfiguračního souboru, zpracování dat a vlastní matematickou analýzu. Výstupem práce je funkční program umožňující dávkové zpracování dat s hromadným zobrazením výsledků analýzy a možností exportu dat pro další využití v grafické i numerické podobě. Pro rychlé nastavení parametrů struktury dat jsou výhodně vytvořeny konfigurační profily formátů dat ze softwarů výrobců měřicích zařízení využívaných na Katedře technologií a měření FEL ZČU. Grafická prezentace výsledků je přehledně provedena formou dvou pod sebou umístěných grafů. Horní slouží jako rychlý náhled opakovatelnosti jednotlivých měření souhrnným zobrazením všech zpracovaných souborů dat s možností uživatelské detekce chybných měření a odlehlých hodnot. Spodní graf umožňuje analýzu jednotlivých vzorků se zobrazením základen a výšek zjištěných peaků. Dále jsou zobrazeny souhrnné numerické výsledky všech analyzovaných voltametrických křivek.