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分析化学数据解析中的微机应用

分析化学数据解析中的微机应用
分析化学数据解析中的微机应用
作者:邵利民 (编著)

图书详细信息:
ISBN:978-7-312-02859-5
定价:19.00元
版本:1
装帧:平装
出版年月:201107

图书简介:

  本书深入地介绍了一些常见化学计量学方法在分析化学复杂数据解析中的应用,包括傅里叶变换、曲线拟合、迭代法、插值、多元回归分析、主成分分析和化学因子分析等;通过数学原理的简要介绍,结合数据解析实例,阐明了各种化学计量学方法的性质、特点以及适用范围。此外,为方便研究者提高数据解析效率,本书还选择性地介绍了如何高效地使用微机操作系统以及MATLAB语言。
  本书可作为分析化学专业研究生和高年级本科生的教材,也可供相关领域的教师和科研人员参考。

前言:

  分析化学中的微机应用正在从常规性文档处理和资料获取等逐渐扩展到复杂实验数据的解析。这既是计算机软硬件性能提高的结果,也是当代分析化学发展的要求。
  分析化学学科发展迅速,通过对仪器分析手段不断地改进和创新,已经能够对复杂化学体系的多种化学性质进行测量,而且可以在短时间内测得大量数据。这些实验数据具有量大、信息丰富的优点,但同时也带来诸如结构复杂、干扰严重以及冗余信息多的问题。可以说,在当代分析化学中,测量到的信息不一定是可见的。在应用方面,如食品、医药、环境以及国土安全等,不仅要求分析仪器可靠、便携,而且要求数据分析快速、准确。在这种背景下,如果仍采用传统的简单数据分析方法,就无法充分发掘和利用包含在原始数据中的信息。因此,当代分析化学研究需要高级数据解析方法,这也是化学计量学——以数学和统计学方法研究化学问题的学科——日益得到重视的原因之一。
  化学计量学的广泛应用逐渐凸显了所谓的“黑箱”问题。一方面,数量众多、界面友好的工具软件极大地方便了高级数据解析方法的应用,但是研究人员使用这些软件时,绝大多数情况下只能关注实验数据的输入和计算结果的输出。另一方面,数据解析方法中较复杂的数学部分让人却步。这种只知道输入输出而不清楚方法性质的“黑箱”问题导致了高级数据解析方法的误用和滥用。对化学计量学而言,研究工作不仅仅是如何使用方法,更重要的是如何对数据解析结果进行阐释;越是高级、复杂的解析方法,我们越应当慎重对待其解析结果,因为计算出的结果不一定是真实的。为了避免“黑箱”问题,有必要深入理解这些高级数据解析方法的原理和性质,唯此,我们才能够选择合适的方法,较全面地发掘实验数据中的显性和隐性信息,合理地阐释数据分析结果,进一步提高数据解析的质量和结论的可靠性。此外,化学计量学专业人员只有深入掌握了方法的基本数学原理,才有可能进行创新。基于这样的事实,本书在介绍高级数据解析方法时涉及了较多的数学知识,并且强调了解析方法的纯数学结果与化学组分的具体化学信息之间的关系,这也是本书的指导思想。
  本书的主要内容是一些发展相对成熟的高级数据解析方法,如基于傅里叶变换的滤噪和信息提取、非线性最小二乘曲线拟合、多元回归分析、用于分析信号处理的主成分分析等等。考虑到分析化学专业人员的数学知识背景,本书对一些方法的数学原理和推导过程进行了必要的精简和重组,在确保严密性和完备性的前提下,做到尽量简化。另外,编著者结合自己的科研工作,选择了一些有代表性的数据分析实例说明这些数据解析方法的应用,期望通过这种方式,使读者能够在更高层次上理解这些方法的性质、特点和适用范围,同时又尽量避免其中相对难懂的数学部分可能对学习积极性造成的挫伤。为了提升分析化学研究中微机应用的可操作性和舒适度,从而最终提高工作效率和生产力,本书还简要介绍了计算机硬件方面的知识,包括模/数、数/模转换;并介绍了计算机应用方面的知识,包括操作系统和主流数据处理软件MATLAB语言的高效使用。
  显然,除本书涉及的内容之外还有很多优秀的数据解析方法,但本质上方法只是“用”,正确的应用以及对结果合理的阐释才是“体”,这也是编著者期望通过本书传达的一个观点。
       化学计量学是一门较新的交叉学科。一方面,其优点正逐渐为广大分析化学工作者所了解和接受;另一方面,在研究中应用化学计量学方法有一些“时尚”味道。编著者奢望通过本书降低数学方法在分析化学数据解析中的神秘性,减少只为“时尚”而研究的现象,就像兰(A. Lang)讽刺一些人对统计学方法的使用:He uses statistics as a drunken man uses lamp-post … for support rather than illumination.
  本书从构思到完成,历经数年。很多人提供了资料、帮助和支持,这里一并表示感谢。同时,本人感觉努力写好本书是对他们最好的报答。编著者深知自己水平有限,所以始终小心谨慎,在材料取舍、公式推导等方面都尽自己最大的努力。尽管如此,疏漏在所难免,恳请读者不吝赐教,以使本书内容更趋完善。最后,通过本书,我想表达一个愿望:希望我的儿子尽他所能,以认真、深刻的态度对待自己的工作和生活。

                                                      邵利民

                                                                                  2011年1月于中国科学技术大学

目录:

  前言

  第一章 高效使用MS Windows操作系统

  第二章 MATLAB语言

  第三章 微机化仪器分析系统

  第四章 傅里叶变换

  第五章 迭代法求解方程

  第六章 插值

  第七章 曲线拟合

  第八章 主成分分析

  第九章 化学因子分析

  第十章 计算机软件简介

  参考文献

 



Copyright 2011 中国科学技术大学出版社
合肥市金寨路96号