Виртуальные приборы в физико-химическом эксперименте

Виртуальные приборы (virtual instruments) - компьютерные программы, исполняющие, с помощью компьютера и относительно несложного оборудования (аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, датчиков и исполнительных устройств), функции различных приборов. Виртуальные приборы используют как для замены обычных приборов, так и для реализации уникальных измерений, для которых нет обычных приборов.

Взаимодействие программы виртуального прибора с внешним миром в некоторых случаях может обеспечиваться стандартными устройствами персонального компьютера, например, звуковой платой, но в большинстве случаев необходимо специальное оборудование. Несложные осциллографы и генераторы сигналов, использующие звуковую плату, вполне пригодны для ознакомления с основами анализа сигналов. Еще одно имеющееся в персональном компьютере устройство - игровой порт может использоваться виртуальными приборами в качестве индикатора замыкания электрических цепей и служить исполнительным устройством, например, виртуального омметра.

Для программной реализации более сложных приборов к компьютеру необходимо подключить дополнительное оборудование. В реальном мире физические величины изменяются непрерывно, а компьютер оперирует цифровыми данными, поэтому наиболее важными из дополнительных устройств являются платы аналого-цифрового и цифроаналогового сопряжения. С их помощью виртуальные инструменты получают информацию от различных датчиков и генерируют сигналы произвольной формы для управления исполнительными устройствами. Виртуальные приборы не только выполняют измерения, они особенно полезны для проведения исследований, требующих сложных воздействий на изучаемые объекты, а также для анализа многомерных откликов непосредственно в ходе эксперимента.

На данном сайте возможности виртуальных приборов, работающих в режиме реального времени, показаны на примере метода потенциодинамической электрохимической импедансной спектроскопии (PotentioDynamic Electrochemical Impedance Spectroscopy, PDEIS). В методе PDEIS виртуальные приборы анализируют динамику частотных характеристик электрохимического отклика нестационарной межфазной границы, разделяющей твердое тело и жидкость, что позволяет характеризовать процессы, протекающие совместно и влияющие друг на друга.