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信谱仪中动态范围和信号到噪声比的重要性
- 制造业
- 吸光度
- 高灵敏度光谱仪
光谱仪性能标准可能具有挑战性，以解释，虽然常见的词汇可以提供帮助。在这个技术提示中，我们考虑两个重要但经常误解的术语：动态范围和信噪比。
光谱是一种复杂的技术，有许多变化和细微差别来考虑，通常在术语中以不熟悉的术语构成，或者可以以不同的方式解释。在这种背景下，我们提供了动态范围的一些实际定义和信噪比（SNR），这是通常被引用的标准作为光谱仪性能的常见测量。
动态范围
在光谱学中，动态范围是光谱仪可以检测的最大和最小信号强度之间的比率。更具体地，动态范围是由最小可检测信号划分的最大可检测信号（即，近饱和）。最小可检测信号被定义为平均值等于基线噪声的信号。
对于我们的光谱仪，Ocean Insight在亚博最新网站多少单个采集方面报告动态范围，该系列被定义为最短的集成时间，提供最高的动态范围。整个系统的动态范围规范被定义为最大与最小信号的比率为最长集成时间的乘积和最大与最小集成时间的比率。
实际上，用户可以通过设置参考测量的集成时间来利用光谱仪的全动态范围，使得频谱峰值为80％至90％的数量计数。
信噪比（SNR）
信噪比（SNR）被定义为信号强度除以某个信号电平的噪声强度，这意味着它可以因测量而变化。由于系统噪声通常随着光子噪声而导致的信号的函数增加，因此SNR功能是单独的SNR值的曲线，而是与所获得的信号相比。海洋洞察报告的光谱仪SNR的值是最大可能的SNR值（在探测器中获得亚博最新网站多少饱和）。假设每个像素的SNR响应曲线是相同的。
SNR测量如下进行：选择宽带光源，使得光谱峰值在最低积分时间或在热噪声限制下方的积分时间差异几乎饱和（频谱也应具有低或近零的区域计数）。为了计算SNR，在没有光的情况下取100扫描并计算每个像素处的平均基线计数值，然后用光100扫描，并计算每个像素输出计数的平均值和标准偏差。然后通过以下等式给出SNR：
SNR.ρ=（s-d）/σρ
在哪里，
SNR =信噪比
s =样品的平均强度（用光）
d =黑暗的均值（没有光）
σ=样品的标准偏差（带灯）
ρ=像素数
要获得完整的SNR与信号图，请绘制计算的SNRρ值（噪声）与sρ- D.ρ（信号）。这将涵盖各种峰值（从黑暗到几乎饱和）。由于所有像素具有相同的响应曲线，因此SNR与信号图的数据可以来自所有不同像素。由于光子噪声是大信号值的最大噪声贡献，因此理想的图表应该具有近似y =ξx的形状。
通过使用不同类型的信号平均可以改善SNR。对于基于时间的平均，SNR将通过所使用的光谱扫描数量的平方根增加。例如，SNR为300：1，如果平均100扫描，则将成为3000：1。对于空间的平均（BoxCar），SNR将通过平均像素数的平方根增加。
几个其他途径改善SNR
- 增加光源输出。
- 使用大直径光纤将光传递到样品，从源捕获更多光。
- 增加探测器的集成时间。
- 利用该区域中的探测器的完整动态范围将输入灯频率限制为感兴趣的波长跨度。对于频谱的边缘尤其如此，这通常遭受较低的强度。
虽然这些方法对于获得精确数据是有用的，但它们可以使其令人困惑地比较不同的光谱仪。例如，Ocean Insi亚博最新网站多少ght报告其SNR值而不应用信号平均值。我们的许多竞争对手利用了在劣质光谱仪上人为地充气的信号平均值。
了解动态范围和SNR的术语只是熟悉光谱仪性能的所有参数的一小部分，并且朗诵如何在评估预期的系统性能时频谱仪规格通常只是一个起始场所。
通过动态范围和信噪比概述光谱仪
以下是探测器类型，动态范围和SNR的海洋洞察亚博最新网站多少光谱仪概述。虽然这些标准可以对应用程序的特定光谱仪模型的适用性提供一些洞察力，但是还有许多其他因素进入光谱仪选择。我们的应用工程师可以提供指导。
| 光谱仪 | 类型 | 探测器 | 动态范围 | SNR. | 例子 应用程序 |
| 火焰 | 一般用途 | 线性CCD阵列（两个选项） | 1300：1 | 250：1（S-Model） 300：1（T模型） |
基本实验室测量 |
| 海洋HDX. | 高灵敏度 | 后稀释的CCD图像传感器 | 12000：1 | 400：1 | 等离子体分析 低光应用 高OD液体的吸光度 |
| QE.pro | 高灵敏度 | 后稀释，TE冷却CCD阵列 | 85000：1 | 1000：1 | 低光应用包括： 荧光 DNA分析 拉曼 |
| Maya2000 Pro | 高灵敏度 | 后稀释的CCD图像传感器 | 15000：1 | 450：1 | 低光水平荧光和拉曼 溶液，固体和气体分析亚博提现能秒速到账 |
| STS. | 微穴仪器 | CMOS. | 4600：1 | 1500：1 | 低浓度吸光度 高强度激光分析 集成到其他设备中 |
| nirquest +. | NIR（900-2500nm） | Ingaas线性阵列（多个选项） | 15000：1（900-1700 nm版本） | 13000：1（900-1700 NM版本） | 湿度检测 碳氢化合物分析 聚合物鉴定 |
| 纳米克里斯特 | 短波IR（1350-2500nm） | MEMS PhotoDetector. | 纳 | 3000：1（传输） 1000：1（反射） |
验证 食物分析 |
| 火焰+ | 德尼尔（900-1700纳米） | 没有冷却Ingaas线性阵列 | 6000：1 | 6000：1 | 食物成分分析 塑料回收 Pharma QC. |
| 海洋fx. | 高速 | CMOS. | 5000：1 | 290：1 | 照明闪烁 高速流程应用 |
| 人力资源 | 高分辨率 | 线性CCD阵列 | 2000：1 | 250：1 | 激光表征 排放线分析 |
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