光谱仪使用说明书

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1、1 目录目录 第一章介绍2 1.1 产品概述.2 1.2 产品特点.2 第二章基本操作3 2.1 概述.3 2.2 软件整体说明.4 2.3 外触发操作.4 2.4 基础参数设置.5 2.4.1 积分时间5 2.4.2 平均次数7 2.4.3 平滑度8 2.5 运行状态设定.9 2.6 尺寸操作9 2.6.1 窗口最大化9 2.6.2 图像自适应9 2.6.3 垂直自适应.10 2.6.4 放大和缩小10 2.6.5 选择放大区域11 2.6.6 设置坐标12 2.6.7 移动图像13 2.7 标线.13 2.8 自动寻峰14 2.9 数据处理.15 2.9.1 存储暗电流16 2.9.2 存

2、储参考光谱16 2.9.3 显示原始图像16 2.9.4 扣除暗光谱16 2.9.5 吸光度18 2.9.6 透过率20 2.9.7 反射率21 2.9.8 其它22 2.10 光谱处理22 2.10.1 叠加活动光谱22 2.10.2 保存光谱数据23 2.10.3 叠加光谱数据.24 2.10.4 删除光谱数据25 2.10.5 保存光谱图像25 2.11 设备信息26 2.11.1 查看设备信息26 2.11.2 选择设备27 2 第一章介绍第一章介绍 1.1 产品概述产品概述 光谱分析软件(Spectral Analysis)是一个基于模块化设计和开发的光谱学软 件平台。该软件使用 V

3、C+开发，能够完美运行于 Windows2000 以上的 Windows 操作系统，兼有易维护、易升级等优点。该软件能够有效的控制光谱仪，并进行 光谱分析。软件使用渐进增量式开发模式，测试人员对每个新版本软件的正确性 和易用性进行严格测试，确保每个用户能够快速学会和方便使用，并保证用户得 到正确的光谱分析结果。 1.2 产品特点产品特点 (1).用户友好性。软件在开发和完善阶段充分考虑用户感受，避免软件出现 繁琐、复杂的操作。软件操作界面各个组件和文字的摆放位置、尺寸都遵循一定 标准，图形颜色和大小的设定都采纳了用户的意见。公司尽最大努力为用户带来 最方便的操作和最佳的视觉效果。 为满足客户需

4、求可以根据要求为用户量身定制 软件功能。 (2).多种数据采集方式。在软件运行过程中，可以随时对积分时间、平均次 数和平滑度等参数进行设置，通过设置采集数据的参数来对光谱进行分析。同时 在采集过程中可以对测得的光谱数据进行保存。数据采集速度快，频率设置空间 大，具体的采集速度和频率除了与用户设置的参数有关外，还依赖于操作系统和 硬件。 (3).控制多个设备。在使用软件过程中可以同时连接多个 USB 设备，并对每 一个设备独立控制，方便用户在设备之间进行切换。软件可以识别上位机与设备 断开或新增连接。 3 第第二二章基本操作章基本操作 2.1 概述概述 光谱分析软件在使用过程中需要对一些图标和按

5、钮进行控制， 本章主要描述 如何使用这些图标和按钮进行基本操作。 在进行某些操作之前是必须以其它操作 作为基础的。 如： 在测量透过率之前必须先保存暗电流和参考光源， 否则点击“透 过率曲线”按钮时将提示错误；如果在保存暗电流之前进行扣除暗电流的操作， 也将提示错误。基本操作中具体的要求将在本章进行说明。 2.2 软件整体说明软件整体说明 软件共分为 6 个区域：1、菜单栏；2、参数设定区域；3、工具栏；4、曲线 显示区域；5、信息显示区域；6、状态信息区域。其中菜单栏包含工具栏的操作， 并对工具栏的操作进行了扩展。 2.3 外触发操作外触发操作 首先，将连接线两端分别连接到光谱仪和外触发盒上

6、，然后将数据线两端分 别连接到电脑和光谱仪的 USB 接口上，打开软件此时外触发盒上绿灯闪烁、红 灯连续发光，否则，请检查连接线是否接好。参数设定区域中，系统默认状态为 4 内触发，即，点击下拉框，选择“外触发”，即 。此时参数设定区域中“积分时间”按钮变暗，不能 对积分时间进行更改， 工具栏中“运行”、 “暂停”和“单步运行”按钮为不可用状态。 如下图所示： 2.4 基础参数设置基础参数设置 基础参数包括积分时间、平均次数和平滑度 3 项，它们都在参数区域。 2.2.4.14.1 积分时间积分时间 积分时间也就是曝光时间，积分时间越高 CCD 所采集的光子数越多。所以 在检测信号微弱时若未看

7、到预期的曲线，可以将积分时间适当上调。积分时间最 小 4ms，最大 10s。操作者可以在后边的下拉框中选择时间的单位，可以选择毫 秒和秒。可以在编辑框中填写时间（要求是整数） ，也可以使用右侧的上下箭头 按钮进行调整，点击箭头每次增减量为整数 1。无论如何调整，最后的时间必须 在 4ms 和 10s 之间， 否则将被提示错误。 积分时间越小， 屏幕曲线刷新的就越快。 5 输入积分时间后按回车，或将光标移出，则积分时间设置生效。另外，修改积分 时间在下一次生效，如：将积分时间设为 10s，刚过 1s 就再次将积分时间设为 100ms，操作者将在 9s 后看到积分时间被调整为 100ms 的效果。

8、 从上图中可以看到，在积分时间为 1s 时信号特别微弱。 当积分时间为 10s 时信号明显增强当然，积分时间不是越大越好，积分时间 6 过大时噪声会升高而且信号可能会饱和。 当积分时间设置为 10s 时噪声明显变大，而且信号饱和会导致测量不准确。 2 2.4.2.4.2 平均次数平均次数 软件每次采集的数据波动比较大，平均次数保证了数据的相对稳定。如果平 均次数设置为 n， 则软件将采集 n 次数据逐点求和， 最后再逐点除以 n 求平均数。 平均次数只能设置成正整数，可以通过编辑框修改，修改完成之后需要按回车或 者将光标移出方可生效。也可以使用右侧的上下箭头调整，点击箭头每次增减量 为整数 1

9、。修改成功之后在界面的右下角会有刷新进度的提示，当刷新进度达到 100%时图像刷新一帧。平均次数越大图像波动就越小，但是图像刷新会变慢。 如：积分时间设置为 100ms，平均次数设置为 50，那么图像每 5s 刷新一次。 7 2 2.4.3.4.3 平滑度平滑度 增加平滑度可以减小曲线剧烈的波动，平滑度同样可以在编辑框中修改， 它 必须是非负整数，修改完成要按回车或将光标移出方可生效。也可以使用右侧的 上下箭头调整，点击箭头每次增减量为整数 1。如果将平滑度设置成 n，则需要 将曲线上的每一点与它左侧 n 个点和右侧 n 个点的值求和，结果除以(2n+1)，就 是该点的值。曲线平滑对减小噪声效

10、果较好，但同时会弱化曲线的特征，使曲线 失真。如图将平滑度设为 8，虽然曲线的波动变小了，但是原曲线的尖峰也不存 在了。 8 2.5 运行状态设定运行状态设定 在工具栏的左侧可以设定运行状态。表示运行，表示暂停， 表示单步运行。 软件打开默认运行状态，可以点击暂停数据采集，此时曲线显示最后一 次采集的数据。每点击一次单步运行采集一帧并显示。如果此时平均次数设置为 n，则点击一次单步运行之后将采集 n 帧数据并做 n 次平均处理后显示。 2.6 尺寸操作尺寸操作 如图红色方框标明区域是尺寸操作的工具,分别为：1、窗口最大化；2、图 像自适应；3、垂直自适应；4、放大；5、缩小；6、选择放大区域；

11、7、设置坐 标 8、移动图像 2 2.6.1.6.1 窗口最大化窗口最大化 点击“窗口最大化”按钮后,坐标轴的范围同初始界面一样，波长范围为 200-1100(nm)，强度为 0-16000(counts)。 2 2.6.2.6.2 图像自适应图像自适应 点击“图像自适应”按钮， 软件取当前帧的横纵坐标的最大和最小值做为坐标 轴的范围，此时能够看到最大的完整曲线。 9 2 2.6.3.6.3 垂直自适应垂直自适应 垂直自适应是取曲线纵坐标的最大和最小值作为坐标轴纵坐标的最大值和 最小值，横坐标不变。 2 2.6.4.6.4 放大和缩小放大和缩小 点击“放大”按钮，可以对图像进行放大查看。放大的

12、规则是首先将点放大 10 区域作为坐标轴的中心，然后再进行放大。 比如图像为下图，将红色圆圈区域做为放大区域进行放大。 放大之后就变成了下图。 缩小原理同放大相同。 可以使用鼠标的滚轮进行放大缩小：滚轮每向上转动一个格，相当于鼠标在 放大状态下点击一次；每向下转动一个格，相当于缩小状态下点击一次。在滚轮 转动时鼠标的位置影响着缩放时中心点的位置，原理同上。 2 2.6.5.6.5 选择放大区域选择放大区域 选择放大区域提供了更加灵活的放大功能。点击工具栏中的图标 6，鼠标进 入选择区域放大的状态。 11 如果曲线为上图所示的状态，想观看圆圈范围内的区域时。将鼠标放在该区 域，按住鼠标左键，移动

13、，抬起鼠标左键后即可。曲线变成如下状态。 此时在图像中的任意位置按住鼠标左键，将鼠标向左上角移动，曲线将恢复 到选择区域放大之前的状态。 注：选择放大时鼠标必须向右下方拖拽，返回上一状态时鼠标必须向左上方 拖拽。其它拖拽方式不起作用。拖拽时必须保证一定的高度和宽度，否则软件将 会把该操作当做误操作，不予处理。 2 2.6.6.6.6 设置坐标设置坐标 点击设置坐标按钮，出现如下对话框： 12 可对 X 轴、Y 轴坐标范围做修改。 2 2.6.7.6.7 移动图像移动图像 在工具栏中点击，可以实现移动功能。 2.7 标线标线 用鼠标点击标线，标线按钮被按下，此时可以设置标线。 13 鼠标在任意处

14、点击左键，出现一根虚线，鼠标点击其它位置时，虚线会跟着 移动（虚线的移动范围为曲线横坐标的最小值和最大值之间） 。在虚线位置变化 的过程中，下方状态栏的横纵坐标的强度也会变化。 2.8 自动寻峰自动寻峰 点击自动寻峰，出现如下对话框： 14 可根据自己的需求对谱线的显示信息、显示方式和图形进行更改。如下图所 示： 2.9 数据处理数据处理 数据处理部分包括：1、存储暗电流；2、存储参考光谱；3、显示原始图像； 4、扣除暗光谱；5、吸光度；6、透过率；7、反射率。 暗电流也称暗噪声，在没有光源射入光谱仪时光谱也会有一定的强度，这就 是暗电流。 2 2.9.1.9.1 存储暗电流存储暗电流 在工具

15、栏中点击按钮 1 即可保存暗噪声。 暗噪声将被记录在内存中以备后续 的计算和处理使用。还可以使用打开文件的方式加载暗噪声，这个将在以后的文 件操作中详细说明。 2 2.9.2.9.2 存储参考光谱存储参考光谱 选择一个光谱作为参考光谱， 点击按钮进行保存， 保存后的参考光谱 供吸光度、透过率和反射率使用。还可以使用打开文件的方式加载参考光谱， 这 15 个将在以后的文件操作中详细说明。 2 2.9.3.9.3 显示原始图像显示原始图像 点击按钮，可对执行扣除暗电流等操作之后的图像实施图像恢复功能。 2 2.9.4.9.4 扣除暗光谱扣除暗光谱 点击工具栏中的按钮 4，将采集到的数据逐点减掉已保

16、存的暗电流后显示。 在扣除暗电流操作之前必须先保存暗电流，否则会提示错误。 下图为在扣除暗电流之前未保存暗电流的情况： 下图为保存的暗电流，这是在没有任何入射光情况下保存的： 16 下图是有光照射的情况： 下图是扣除暗电流之后的曲线： 17 此时扣除暗电流的按钮处于被按下的状态 ，再点击一次即可恢复未扣除暗 电流的状态。 2 2.9.5.9.5 吸光度吸光度 可以点击工具栏中的按钮，但在进行吸光度计算之前，必须先保存暗 电流和参考光谱，否则将会提示错误。 如下图为未保存参考光源时点击按钮： 18 软件使用下面的等式计算每一个像素产生的吸光度。 DR DS A 10 log 其中： A=在波长处的吸光度。 R=参考光谱在波长处的强度。 D=暗电流在波长处的强度。 S=采样光源在波长处的强度。 如下图是某一参考光谱下的吸光度的曲线： 19 2 2.9.6.9.6 透过率透过率 点击工具栏中的按钮，可以查看透过率曲线。因为在计算中要用到暗 电流和参考光谱，所以计算透过率之前，需要先保存一个暗电流和参考