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如何改进噪音与信噪比?

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:仪器噪音是衡量红外仪器好坏的重要指标之一。仪器的噪音通常用透射率表示法或者吸光度表示法两种,本书中主要是用的吸光度表示法。噪音本身由于对于低吸光度样本的影响非常大,因此低吸光度样本测量则需要信噪比更高的仪器。但检测器的噪音与检测器的检测原件有关,和检测器的种类有关,由于不同的电子元件的检测灵敏度不同,在其他性能指标相同的情况下,MCT检测器的噪音比DTGS检测器的噪音低。

如何改进噪音与信噪比?

和几乎所有的电子产品的性能描述相同,仪器的噪音越小,仪器的性能也就越好,信噪比越高,仪器的性能也就越好。仪器噪音是衡量红外仪器好坏的重要指标之一。

红外线仪器的噪音是仪器本身固有的,是由其结构以及其电气性能决定的,但却在不同的波段有不同的表现。在本书所涉及的中红外光谱中,普遍高频端比低频端噪音小,中间波段噪音最小。

仪器的噪音通常用透射率表示法或者吸光度表示法两种,本书中主要是用的吸光度表示法。通常在光路没有样本的情况下,分别用相同的扫描次数扫描背景和样品,在0基线的情况下,测得峰/峰值来评价仪器的噪音,这种方法被称为零基线噪音,它实际上可以被看成是用吸光度表示的一种方法。

噪音本身由于对于低吸光度样本的影响非常大,因此低吸光度样本测量则需要信噪比更高的仪器。

从仪器采购的使用的角度上来看,用户总是想要在多种同类设备中通过比较各种性能参数找到最理想的产品,仪器的分辨率和信噪比就成了重要的性能参数指标,通过上面分析可以看到,只有在外部条件即相同的测试条件下才有可比性。但即便是这样,每种仪器在实际运用中允许用户可以进行的仪器参数设置是有限的,各不相同,用户需要在购买和使用之前了解它们对于仪器实际使用性能的影响,主要包括:

仪器测量时间t的平方根与仪器的信噪比成正比,在允许的情况下,仪器测量时间越长,相对来讲信噪比越高;

从理论上来讲,同一仪器在测量时间t、扫描速度、光通量E(所谓的光通量是指红外光进入样品室的光通量)等参数指标相等的情况,分辨率越高,则所得光谱的信噪比越高。对于本身样本低吸光度就很低的样气来讲,其关键应该是测到误差在允许范围内的样品值,因此此时追求过高的分辨率而导致信噪比无法容忍是不划算的;(www.xing528.com)

在完全相等的条件下,降低光谱的分辨率以提高光谱的信噪比,比增加扫描次数的效果要好;

光通量E与信噪比成正比;

通过第四章的分析我们可以看到,不同的切趾函数对光谱的分辨率有影响,实际上对光谱的信噪比也有影响。很多仪器都允许用户自己设置不同的切趾函数,从实际工程运用中,当分辨率比较低时,切趾函数对信噪比有一定影响,但当分辨率较高时,影响是非常低的,通常可以不考虑。

不管采用那种数据采集方式,测量时间t都应该是指数据采集的有效时间,同一仪器的数据采集方式是确定的,也就是说应该是由动镜的扫描速度决定的。显然在扫描速度一致的情况下,就意味着同样时间的扫描次数越多,分辨率也就越高。仪器的扫描速度是可以调整的,对于同一样气来讲各个厂家的仪器的动镜的扫描速度不经相同,这和红外仪所使用的检测器电子元件有很大关系。

从产品运用的角度上来看,红外线仪器中检测器的噪音是对生成的红外线光谱影响足最大的一个,好的仪器必然是检测器噪音低的哪一个。但检测器的噪音与检测器的检测原件有关,和检测器的种类有关,由于不同的电子元件的检测灵敏度不同,在其他性能指标相同的情况下,MCT检测器的噪音比DTGS检测器的噪音低。

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