由计算机营建的具有沉浸性、交互性、想象性的虚拟世界,正在改变着我们的工作和生活方式。作为虚拟环境的一部分,虚拟仪器(Ⅵ)和虚拟实验室(ⅤL)对科学研究、教育培训等领域产生了日益重要的影响。其中,纯软件形式的虚拟仪器(S-Ⅵ)及仿真虚拟实验室(E-ⅤL)更是以其出色的性价比正在成为研究中的热点。 构建虚拟仪器与虚拟实验室是一个复杂的过程,需要具备学习策略设计、场景设计和数学建模等多方面的知识。在对虚拟仪器和虚拟实验室进行深入分析的基础上,本文讨论了二者之间的关系,并确定了色谱虚拟仪器和虚拟实验室的构建模式。 本论文在对色谱分析过程的理论研究和实验的基础上,在Flash平台上运用ActionScript语言建立了场景式实时交互网络化色谱虚拟仪器与虚拟实验室。在气相色谱网络化虚拟仪器和虚拟实验室中,根据色谱柱效与载气流速及柱温之间的关系,以醇系物为考察对象,构建了不同分析条件下保留参数的预测模型;在液相色谱网络化虚拟仪器及虚拟实验室中,以水杨酸和乙酰水杨酸为考察对象,构建了不同色谱分析条件下保留参数的预测模型。并据此气、液相色谱分析过程中的数学模型优化了程序设计。在所建立的色谱网络化虚拟仪器和虚拟实验室上,可通过改变分析条件,动态实时交互绘制出不同分析条件下的色谱流出曲线,模拟实验中可计算获得最佳流速、最小塔板高度、相对保留值及定量分析等虚拟实验结果。虚拟实验中得到的各种模拟结果与真实实验值结果十分相近。 本论文已完成三种型号气相色谱仪器,两种型号液相色谱仪器的虚拟实验室的构建工作。所开发的网络色谱虚拟实验室可对实验过程进行完整展现,具有逼真的场景,并可按真实仪器操作过程进行各种模拟操作。这对于色谱仪器的操作培训、实验课程的网络学习具有较大的推广应用价值。 本论文建立的网络化色谱虚拟实验室曾在“第八届全国多媒体教育软件大奖赛”和“第四届全国多媒体课件大赛”获奖,这说明我们所做工作已得到专家的认可,具备应用前景。同时也为后续仪器分析虚拟仪器和虚拟实验室的开发做出了理论与实践的有益探索。作者在硕士期间完成论文三篇,一篇发表于国际会议论文集,一篇已被《计算机与应用化学》接收,另一篇已投《实验室研究与探索》杂志。