我們在 OceanView 操作軟件中描述光譜數(shù)據(jù)采集參數(shù),從積分時間到掃描平均。使用 OceanView 采集和處理功能可以優(yōu)化實驗。
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問:我剛開始使用 OceanView,不知道如何最好地使用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集參數(shù)。我需要了解什么?
答:了解 OceanView 中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集參數(shù)將有助于確保您的光譜測量獲得最佳結(jié)果。即使您使用的是其中一種 OceanView 向?qū)?,也很重要,該向?qū)笇?dǎo)您完成特定的測量步驟(吸光度、顏色等),但仍需要您輸入大多數(shù)數(shù)據(jù)采集參數(shù)。
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只需提問。
這是您將設(shè)置的第一個參數(shù)。積分時間是光譜儀收集光子并與捕獲的信號強度相關(guān)的時間段。我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)信號強度在其全范圍的 80% 到 90% 之間時,測量效果最佳。在設(shè)置積分時間時,注意不要讓任何像素飽和,因為這些像素?zé)o法提供有用的數(shù)據(jù)。
小提示:在 OceanView 2.0.8 及更高的版本中,有一個便捷的功能 ,可以自動選擇適合您設(shè)置的積分時間。使用此功能,在 OceanView 的采集窗口中選擇 Automatic(自動)選項。
這個基于時間的平均功能規(guī)定了在 OceanView 收到光譜之前,設(shè)備驅(qū)動程序累積的離散光譜采集數(shù)量。值越大,信噪比(SNR)越高。SNR 將提高平均掃描次數(shù)的平方根。
小提示:為了傳達光譜儀的 ” 真 ” 信噪比,海洋光學(xué)報告了 SNR 參數(shù),而不應(yīng)用信號平均化。
滑動平均處理是一種在整個光譜數(shù)據(jù)中對一組相鄰檢測器像素進行平均的技術(shù)。例如,滑動平均為5 ,每個數(shù)據(jù)點向左側(cè)數(shù) 5 個像素點,右側(cè)數(shù) 5 個像素點。
滑動平滑數(shù)值越大,數(shù)據(jù)越平滑,信噪比越高。如果值過高,將導(dǎo)致光譜分辨率損失,峰值變平。信噪比(SNR)將提高平均像素數(shù)的平方根。
小提示:在我們的 技術(shù)中心的術(shù)語表部分,有更詳細(xì)的滑動平均的說明。
許多光譜儀具有少量的暗像素。暗像素是電活性 CCD 檢測器像素,已經(jīng)過物理涂覆以防任何光線進入。由于漏出,即使絕對沒有光,也會有少量電子從檢測器阱深中逸出。
為了消除因漏出造成的任何誤差,電子暗噪聲校正將計算連續(xù) 15 次掃描的這些暗像素的平均值,然后從光譜的所有像素中減去此平均值。盡管該算法規(guī)定了 15 次連續(xù)掃描的平均值,但只要第一個數(shù)據(jù)光譜可用,就會應(yīng)用校正系數(shù)。然后,隨著這些光譜的出現(xiàn),附加掃描次數(shù)就平均到校正系數(shù)中。保持最近 15 次掃描的運行平均值。
電子泄漏(electron leakage)量與積分時間的持續(xù)時間成正比。因此,每當(dāng)積分時間改變時,就會丟棄先前的校正系數(shù),然后我們開始完全根據(jù)新的積分時間計算新的校正系數(shù)。
所有海洋光學(xué)的光纖光譜儀都在工廠進行了校準(zhǔn),以最大程度地提高精度。所執(zhí)行的其中一項校準(zhǔn)是對檢測器非線性校正。此校準(zhǔn)由8個數(shù)字組成,用作 7 階多項式的系數(shù),用于調(diào)節(jié) CCD 檢測器對光子響應(yīng)不均勻的現(xiàn)象,因為檢測器像素阱中排放的電子更多。換句話講,半滿時 CCD 檢測器的效率可能為 30%,但是當(dāng)完全排空電子時,效率可能僅為 20%。
所謂 ” 效率 ” 是指進入的光子將電子從 CCD 阱排出的概率 ; 100% 效率意味著每個進入的光子將排出一個電子,而 50% 效率意味著進入的光子僅有 50% 的機會使電子排出。將 CCD 陣列的所有像素進行平均來進行非線性校準(zhǔn)。因此,我們假設(shè)所有像素的響應(yīng)速度大致相同。
小提示:檢測器線性不同于吸光度線性,后者與比爾定律相關(guān)。