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光谱仪计算软件的扫描采样能力

发布时间:2021-01-12 10:09:03         点击:77

创想光谱仪在扫描采样过程中,控制仪器按预定的采样波长间隔采样。为使所采得的光谱谱带强度信号和该光谱波长能一一对应,存入计算机,以便获得正确的光谱图。可把位置传感器来的脉冲序列,经接口送入计算机,一面作为中断信号启动A/D转换器,转换来自光电接收器的光强信号;另一面又作为波长位置的计数信号,一起存入计算机,这样就使二者相对应。

有的较简易的仪器不需操作者选择采样间隔,有的仪器则预先设有几种采样间隔,供测试时根据分辨率不同要求而选择,一般高分辨率的工作采样间隔要小。采样间隔小则数据增多,而微型计算机的存储器容量有限。因此,有的仪器具有判断功能,在设定扫描波长范围及选择采样间隔后,计算机判断是否超过所能存储数据点。如超过则拒绝执行,操作者可重新选择。

创想光谱仪可以实现多种扫描模式。采用光电记录的仪器,影响光谱测量精度的偶然误差源主要是接收器和放大系统的噪声。为减小噪声可以增大放大系统的时时常数,但同时要减慢扫描速度v,否则要引起光谱轮廓的严重畸变。为提高信噪比,利用计算机的功能,可以实现以下几种扫描模式:

(1)重复扫描、累加平均将所要测试的光谱段重复扫描多次,将每次扫描所得信号累加平均,可提高微弱光信号的信噪比。这是因为随机误差是正态分布的,测量次数增多,测量的标准偏差就减小,精度则提高。仪器从起始波长开始扫描,按选定的采样间隔依次采样,把各采样点的波长值和光强度数据依次一起送入对应的存储器。


到达终止波长后,在计算机控制下返回到起始波长,开始第二次重复扫描,所得信号一对应累加并存入对应的存储器。根据要求的扫描次数进行下去,可获得信噪比改善了的谱图。信噪比的提高是重复扫描次数的均方根倍。但是采用这种扫描模式来提高信噪比,要求仪器的波长扫描机构有很高的定(位精度和重复性,否则就要导致谱线半宽度的增大。其次是重复扫描很费时间。因此,常常只重复扫描信号微弱的一小段光谐,将弱信号从噪声中突疵出来就可以了。图所示是硫磺的喇曼光谱图中的喇曼频移为186cm附近的小峰,(曲线1中虚线圆内)经20次重复描累加平均后很清楚地可看到信噪比的改善。一般,仪器都设计成重复扫描次数是可选择的,让使用者在提高信噪比的程度和花费时间多少二者之间权衡后确定。

傅里叶变换红外光谱仪需要移动对干涉图进行采样,而商品仪器都是采用快扫描方式,因此每次扫描采得的干涉|图信号还是较弱的,都必须重复扫描累加以提高信噪比。

简易型的傅里叶变换红外光谐仪的重复扫描次数是固定的。在扫描过程中,由于突然的干扰使信号发生变化,累加到前次采样的数据上去会引起重大误差,因此,高性能的仪器不仅重复扫描次数可选择,计算机还能将当前采样和前次采样的数据进行相关性处理,发现不相关则能自动删除当前扫描采样的整组数据而重新扫描采样。


创想光谱仪

还有的分光光度计具有重复扫描的功能,不是为提高信噪比,而是为比较同一光谱段的不同光谐,这是重复重叠扫描的功能。不同的光谱可以是来自不同的样品,也可以是同一样品中随时间·而变臼的过程,从而显示出光谱

信意的变化。这种扫描模式不仅要求主机能在计算机控制下,在选定的测量光谱范围内按设定的重复次数自动扫描采样,一般地是边采样边将数据输出到外围记录仪上,不必将所有的光谱数据都存储在计算机内。这样就要求绘制谱图的记录仪的机械结构能使记录纸返回到所记录的起始波长位置,定位精度要高,重复性要好。在计算机控制下能随着光谱的重复扫描过程前进或退回,使同一波段的光谱按波长准确地套叠在一起。

图所示就是重复重叠扫描的光谱。显然,这种方式可节省计算机内存空间,但观察变化过程的相应光谱的时间分辨率不仅受仪器扫播速度的限制,还受记录仪记录时阔的限制。在运用通用微型计算机的光谱仪器里,则可以先进行重复扫描,把每次扫描的光谱数据都到导入。13数据后期加工阶段,再逐个光谱取出绘图并使之套叠在起。图所示就是利用绘图时套叠来比较信噪比改善的情况,同样的功能可用以比较重复扫描的光谱。

另外有的仪器有重复顺序扫描的功能。和前面的重复扫描方式一样,主机在选定的光谱范围内重复扫描采样。不同的是每次扫描记录的谐图不重叠在一起,而顺次地记录在记录纸上,得到和扫描次数相同的份数的谱图。选定这一扫描模式后,计算机-一边控制主机按要求的次数重复扫描,一边在每次扫描至终止波长后控制记录仪使记录纸前进适当距离后,再开始记录下一次扫描的谱图。

 

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