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动态范围和信号与噪声比在光谱仪中的重要性
- 制造业
- 吸收性
- 高灵敏度光谱仪
尽管常见的词汇可以提供帮助，但光谱仪性能标准可能具有挑战性。在此技术提示中，我们考虑了两个重要但经常被误解的术语：动态范围和信号噪声比。
光谱学是一种复杂的技术，需要考虑许多变化和细微差别，通常以用户不熟悉或可以用不同方式来解释的术语构建。在这种背景下，我们提供了一些动态范围和信号与噪声比（SNR）的实用定义，这些定义通常被称为光谱仪性能的常见度量。
动态范围
在光谱学中，动态范围是光谱仪可以检测到的最大和最小信号强度之间的比率。更具体地说，动态范围是最大可检测的信号（即接近饱和）除以最小检测信号。最小可检测的信号定义为平均等于基线噪声的信号。
对于我们的光谱仪，Ocean Insight报亚博最新网站多少告了单个采集方面的动态范围，该范围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在最长集成时间和最大值与最小积分时间之比的最大值与最小信号之比的乘积。
实际上，用户可以通过为参考测量的集成时间设置集成时间来利用我们的光谱仪的完整动态范围，从而使光谱在全部计数的80％至90％处达到峰值。
信号与噪声比（SNR）
信号与噪声比（SNR）定义为信号强度除以一定信号水平的噪声强度，这意味着它可能从测量到测量。由于系统噪声通常是由于光子噪声引起的信号的函数而增加的，因此SNR函数是单个SNR值的图，而不是获得的信号。海洋见解报告的光谱仪SNR的值是最大可能的SNR值（在检测器时获得亚博最新网站多少饱和）。假定每个像素的SNR响应曲线相同。
SNR测量进行如下：选择宽带光源，以便光谱峰在最低的集成时间或远低于热噪声极限的集成时间几乎饱和（光谱也应具有低或接近零的面积计数）。要计算SNR，请在没有光的情况下进行100次扫描，并计算每个像素处的平均基线计数值，然后用光进行100扫描，并计算每个像素输出计数的平均值和标准偏差。然后由以下方程式给出SNR：
snrρ=（s - d）/σρ
在哪里，
SNR =信号与噪声比
S =样品的平均强度（带有光）
d =黑暗的平均值（没有光）
σ=样品的标准偏差（带有光）
ρ=像素编号
要获取完整的SNR与信号图，请绘制计算出的SNRρ值（噪声）与Sρ- dρ（信号）。这将涵盖广泛的峰值计数（从黑暗到接近饱和）。由于所有像素都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的像素。由于光子噪声是大信号值下最大的噪声贡献，因此理想的图应具有近似y =√x的形状。
可以通过使用不同类型的信号平均来改进SNR。对于基于时间的平均，SNR将通过所使用的光谱扫描数的平方根增加。例如，如果平均100张扫描，则为300：1的SNR将变为3000：1。对于基于空间的平均值（Boxcar），SNR将增加平均像素数的平方根。
其他几种改善SNR的途径
- 增加光源输出。
- 使用大直径纤维将光转移到样品中，以捕获更多的光源。
- 增加检测器的整合时间。
- 使用最重要的区域的检测器的完整动态范围，将传入的灯频谱限制在感兴趣的波长范围中。对于通常遭受较低强度的频谱边缘而言，尤其如此。
尽管这些方法对于获得精确的数据很有用，但它们可能会使比较不同的光谱仪感到困惑。例如，Ocean Insi亚博最新网站多少ght报告其SNR值，而无需应用信号平均。我们的许多竞争对手利用信号平均以人为地膨胀下频谱仪上的SNR值。
理解诸如动态范围和SNR之类的术语只是熟悉光谱仪性能的所有参数的一小部分，并且在评估预期的系统性能时，光谱仪规范通常只是一个起点。
通过动态范围和信号噪声比的光谱仪概述
以下是检测器类型，动态范围和SNR的海洋见解亚博最新网站多少光谱仪的概述。虽然这些标准可以对应用程序模型的适用性提供一些见解，但还有许多其他因素进入光谱仪。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 申请 |
| 火焰 | 一般用途 | 线性CCD数组（两个选项） | 1300：1 | 250：1（S模型） 300：1（T模型） |
基本实验室测量 |
| 海洋高清 | 高灵敏度 | 反固定的CCD图像传感器 | 12000：1 | 400：1 | 血浆分析 低光应用 高OD液体的吸收性 |
| QEPro | 高灵敏度 | 后退的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 | 反固定的CCD图像传感器 | 15000：1 | 450：1 | 低光荧光和拉曼 分析溶液，固体和气体亚博提现能秒速到账 |
| sts | 微光谱仪 | CMOS | 4600：1 | 1500：1 | 低浓度吸收性 高强度激光分析 集成到其他设备 |
| Nirquest+ | NIR（900-2500 nm） | INGAAS线性阵列（多个选项） | 15000：1（900-1700 nm版本） | 13000：1（900-1700 nm版本） | 水分检测 碳氢化合物分析 聚合物鉴定 |
| 纳米Quest | 短波IR（1350-2500 nm） | MEMS光电探测器 | NA | 3000：1（传输） 1000：1（反射） |
验证 食品分析 |
| 火焰 - nir+ | NIR（900-1700 nm） | 未冷却的Ingaas线性阵列 | 6000：1 | 6000：1 | 食品成分分析 塑料回收 Pharma QC |
| 海洋fx | 高速 | CMOS | 5000：1 | 290：1 | 闪烁的照明 高速流程应用 |
| 人力资源 | 高分辨率 | 线性CCD数组 | 2000：1 | 250：1 | 激光表征 排放线分析 |
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可用的选项
高灵敏度光谱仪
从12 119,00欧元起
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