Software pro zpracování dat z voltametrických měření

Bc. Oldřich HOLÝ

Master's thesis

Data processing software for voltametric measurements

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.

Abstract:

Thesis deals with development of application for automatic voltammetry data analysis. The theme was established mainly because of application development, which can compensate available measuring equipment manufacturer's software. Available software is unavailable to do batch file processing and evaluate measured data at all. Also there is no proper complete data visualisation. It leads to complicated and slow analysis in case of large data sets. Main principle of voltammetry is dependence observation of current passing through the working electrode, which is submerged in analysed solution on potential applied from external source to the electrode. An analyte expression in analysed solution is the current peak in the voltamogram. For the peak location, its base and height the appropriate mathematical methods are brought in. Basic requirements and data structure of input data format are defined before the application development. Python, the programming language is chosen to program the application, with the use of the Kivy graphic library and Matplotlib graphing library for data visualisation. The main control script, which forms the logic part of application, is created. Basic graphic user interface is separated in its own script. Scripts for configuration, data processing and mathematical analysis are further created. The functional application as the output of this work is able to handle the batch file processing with the analysis results bulk view and with both graphic and numeric data export possibilities. The data structure configuration profiles of measuring equipment manufacturer's software, which is used on the Department of Technologies and Measurement by the University of West Bohemia, are created in advantage. Results graphic presentation is clearly displayed with two under each other placed graphs. The upper one is used as a quick summary preview of individual measures repeatability allowing user detection of bad measures or outliers. Lower graph allows one by one sample analysis, showing the base and the height of detected peaks. Summary numeric data results of all analysed voltammetric lines are displayed further.

Keywords

Voltametrická měření, analýza dat, vývoj software, proudový peak, grafické uživatelské rozhraní, GUI, dávkové zpracování souborů

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 5. 2019

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Robert Vik, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Applied Electrical Engineering / Applied Electrical Engineering