信噪比用什麼儀器測量
❶ 最近要買一台紅外光譜儀,看了儀器的配置指標,其中的P-P指標一項是:優於8.68*10-6Abs,誰能告訴我
信噪比(signal-to-noise ratio,簡記為SNR ),顧名思義,就是信號值與雜訊值的比,這一比值當然是越高越好。可是,翻遍《GB/T 21186-2007 傅立葉變換紅外光譜儀》,《GB/T 6040-2002 紅外光譜分析方法通則》(見紅外光譜相關標准與檢定規程大合集)以及其他的一些行業性、地方性的檢定規程(國家級的傅里葉變換紅外光譜儀檢定規程至今還未出台),甚至中國葯典,愣是找不到關於信噪比的只言片語的定義。信噪比指標對紅外儀器性能的評判很重要,怎麼會找不找呢?且慢,注意標准中屢屢提到的「基線雜訊」(100%T線雜訊)XXXX:1或1:XXXX,還往往標了P-P或RMS,這不就是我們熟悉的信噪比的表示方法嗎?哈哈,總算找到你了。
艱難的看過標准上的描述(沒辦法,中國國標寫的水平就是高!?),為了各位同學能夠順利讀懂,我將它寫為白話現代漢語版:
紅外信噪比,是通過基線(100%T線)雜訊來表徵。也就是,在樣品室中不放樣品的情況下(空光路),測得一條假定理想的100%T透射光譜。信號,當然就是100%T了,如果沒有雜訊,那麼這條光譜將是一條嚴格的縱坐標為100%T的直線,但是,實際情況是雜訊總是存在的,這就使得這條光譜的各個波數點上的值不見得一定是100%T,可能高一些(比如100.1%T),也可能低一些(比如99.9%T)。P-P(峰-峰值)雜訊的意思就是說剛才測得的那條光譜在某一段波數區間內(比如2200~2100cm-1)的最大值與最小值之差,比如說是100.1%T-99.9%T=0.2%T。前面說了,信號是假定為100%T,那麼,根據信噪比的定義,信號值/雜訊值,比如100%T/0.2%T=500(注意此處單位相消,也就是說,信噪比用信號雜訊比值表示的話,是一個無量綱的數)。此時,我們可以說,這台紅外光譜儀的信噪比是500:1。換句話說,我們知道了P-P(峰-峰值)雜訊,我們也就自然知道了 P-P值信噪比;同理,我們知道了P-P值信噪比,比如500:1,那麼我們很自然的也能利用雜訊=信號/信噪比,即100%T/500=0.2%T,得到P-P雜訊值的大小為0.2%T。
有人說,為了避免小概率事件的發生(此君是彩票迷,鑒定完畢!),雜訊值應該用更具代表性和統計性的 RMS(均方根值)雜訊來表示。那啥是RMS呢?我不得不祭出萬惡的數學公式(霍金一部《時間簡史》,只用了一個公式。我這個小小的原創這么早就出公式了。我不如霍金。。。)
設{Y1, Y2, Y3, …YN}為給定波數區間內N個連續波數點對應的縱坐標值(按照前述條件下,為一系列%T透過率值),則這些值的均值為:
均方根(root mean square,簡記為RMS)偏差為:
如果不用公式,通俗地講,均方根值就是一組數的平方的平均值的平方根;均方根偏差就是一組數與這組數均值之差的平方的平均值的平方根。所以,你瞧,我早早放棄了只用文字敘述,還是看看萬惡的公式吧。顯然,用上式求得的一條光譜在某波數(橫坐標)區間內全部N個數據點縱坐標值的均方根偏差就作為了RMS雜訊的度量。
一般對紅外光譜來講,P-P(峰-峰值)雜訊會比RMS(均方根值)雜訊大5倍左右,換句話說,RMS雜訊的絕對數值更小,換算成信噪比時就更大,所以你發現用RMS值表示的信噪比往往看起來都很漂亮也就不奇怪了,因為它比P-P值表示的信噪比大了5倍(而且,顯然參與運算的波數點越多,這一倍數還會增加)。
上面的「基線雜訊」都是用了100%T基線,對應的是透射光譜的透過率表示形式;國際上越來越多的地方採用透射光譜的吸光度表示形式,此時的「基線」自然變成了0A基線。該「零基線」上的雜訊單位,顯然也就變成了A(吸光度單位,有時寫做AU)。此時,計算P- P雜訊和RMS雜訊的方法與前面完全一樣。但是,因為這些基線都是在樣品室中不放樣品的情況下(空光路)測得的,所以此時的信號應該是0A,如果直接計算信噪比的話,0/雜訊=0,顯然得不到明確的有意義數值。所以有很多同學這個地方就會糊塗了,由吸光度表示的基線雜訊值,怎麼得到信噪比?在此,zwyu 獨家奉獻推導過程(呵呵,反正市面上所有的資料里都沒寫,可能覺得太簡單了吧。):
前面講到,因為測量吸光度基線雜訊時,假定的信號就是 0A(相當於沒有信號),導致所有的計算歸零。那麼,繞開這一「歸零窘境」的關鍵就是不用0A,而採用等效的100%T,因為前面用100%T基線雜訊時計算信噪比已經證明是行得通的。所以,要做的工作就是將0A基線時的雜訊等效為100%T基線時的雜訊。由吸光度與透射率之間的轉換關系:
設此時信號為1(即100%),考慮到將A坐標下的雜訊A-0轉換到%T坐標下的雜訊1-T(為簡化起見,將100%記為1,T則不再乘100),則根據信噪比SNR的定義,
這里的A就是0A基線下給出的基線雜訊值(如果你怕將它和吸光度單位A混淆,請自行將公式中的變數A換為任意字母代替)。後面我會結合實例,驗證我這一推導公式。顯然A值越小,得到的信噪比越大,也就是說基線雜訊值越小越好,這也與我們的認知相一致。
看罷這粉墨登場的諸多款紅外光譜儀和它們的參數,我不知道諸位同學暈了嗎?反正,如本文開頭所述,玩了一輩子紅外光譜的翁老爺子暈了。。。
老爺子之所以會暈的原因,不是他老人家紅外經驗少,更不是看的不認真,而是——各個標准之間,各個紅外廠商的宣傳資料之間,對紅外信噪比實際測量時的諸多具體參數設置,根本不一致(用翁老爺子的原話就是「測定的條件不相同」)。或許,「因編者水平有限,難免會出現一些錯誤和疏漏」;或許,本來就是有人希望搞出這種不一致來以混淆視聽;或許,家家有本難念的經。。。總之,苦了各位同學了。
先拋開這些讓人糾結的具體參數,只看最終的結果。我們很容易發現,紅外廠商之間最通用的信噪比表示方法一般有兩種:5S(秒鍾)P-P值信噪比和1Min(分鍾)P-P值信噪比,但也有隻給出了5S P-P值信噪比(如Varian)或只給出了1Min P-P值信噪比(如Shimadzu)的例外。為了統一起見,需要知道5S和1Min P-P值信噪比之間的換算關系。
在這里,提前談一下掃描時間(在實際參數設置時,更直接的說,是掃描次數)這一參數對紅外信噪比的影響。因為測量紅外光譜時,檢測器雜訊佔了總雜訊的主要部分,而檢測器雜訊又與信號水平不成正比,或者說是雜訊是隨機的且與信號電平無關。那麼,我們很容易想到通過多次測量求均值的辦法來提高信噪比。而從數學上可以證明,n次測量平均的結果是信噪比可以提高到1次測量的倍。比如,4次疊加平均信噪比提高2倍,16次疊加平均信噪比提高4倍,32次疊加平均信噪比提高5.6倍,64次疊加平均信噪比提高8倍,128次疊加平均信噪比提高11.3倍。。。我們一般在使用紅外光譜儀(FTIR)進行測量時,常選的疊加平均次數是16或32,這也是因為此時能達到最經濟的效能。次數過少,信噪比提高的有限;次數過多,測量時間會很長,反而得不償失。而且注意這里說的是FTIR,對於光柵紅外來講,掃一次全譜甚至需要幾到幾十分鍾的時間,現代的實驗人員不會瘋狂到疊加平均多次從而花掉一天的時間來得到一張光譜。而對FTIR來說,掃一次全譜花掉的時間只有1S左右,完全可以多次掃描疊加平均來有效的提高信噪比。那麼,問題來了,1Min掃描相比5S掃描,多掃了多少次呢?或者說,1Min掃描,紅外光譜儀內部疊加掃描了多少次,5S掃描,又是疊加多少次呢?幸運的是,前述各廠家給出信噪比指標的時候,都使用的是解析度為4cm-1時的數據,也就是說,此時掃描時間和掃描次數基本上成一個簡單的正比關系。5S:60S=1:12,可以簡單的認為,1Min掃描的次數是5S掃描次數的12倍,套用前面給出的關系,也就是說,預期信噪比可以提高3.5倍。讓我們來看一下這兩個信噪比數據都給出了的廠家提供的數據:
Thermo/Nicolet公司的iS10:1Min P-P值信噪比:5S P-P值信噪比=35000:10000=3.5,完全符合我們的推論。
PE公司的Spectrum 100 :1Min P-P值信噪比:5S P-P值信噪比=36000:10500=3.4,基本符合。
Bruker 公司的TENSOR 37:1Min P-P值信噪比:5S P-P值信噪比=45000:8000=5.6,與我們的預期值偏差較大。我們注意到這兩個數據Bruker公司將它標為了「可達」,而不是「最少」(標為「最少」的,只有5S P-P值信噪比=6000:1這一個數據)。換句話說,1Min掃描信噪比能夠比5S掃描提高5.6倍,這只是可能發生的最好情況,而不是一定保證的數據 。由於我們前面給出的「n次測量平均的結果是信噪比可以提高到1次測量的倍」 這一結論已經是理想情況下的數值了,實際情況可能還達不到這一效果,那麼,Bruker公司的提高5.6倍,遠超理論上限值3.5倍的數據,又是怎麼來的呢?這就又不得不提到一個掃描速度的問題。前面說過,現代的FTIR掃一次全譜(4000~400cm-1)花掉的時間只有1S左右,當然,它有「左」也有「右」了。如果掃描一次正好需要1S時間,那麼,5S內,光譜儀共掃了5次,1Min內,共掃了60次,這就是我們前面用到的數據。但是,如果1次掃描需要花費的時間不止1S呢?比如說,是1.5S,那麼,光譜儀在5S內的完整掃描次數只有3次(還有1次未完成,不參與疊加平均),而在1Min時間內能夠正好完成40次掃描,理論上1Min掃描信噪比能提高3.7倍,比之前的3.5倍高了一些。更極端一點,假定完成1次掃描恰好需要2.51S,則5S內只能完成1次完整掃描(剩下的2.49S白忙乎了),而1Min內能夠完成23次完整掃描,理論上信噪比能提高4.8倍,比之前估計的3.5倍又提高了不少。但這與5.6倍還是有一定距離。到這兒,zwyu也解釋不下去了。但好在Bruker公司的宣傳資料也很明顯的提示我們了,5.6倍的提高只是「最好情況」,所以我們在這也不必再深究「為什麼」了,不過請正在使用TENSOR 37或27的朋友,告訴我一下在光譜解析度為4cm-1時,使用DTGS檢測器,其它參數全部使用默認設置,掃描4000~400cm-1全譜一次需要多長時間?連續掃描1Min又能掃描完成幾次?謝謝!
好了,不考慮Bruker數據的特殊情況,採用3.5倍這一比較正常的換算系數,我們可以很容易的得知:
Agilent/Varian公司的640-IR:5S P-P值信噪比=6000,1Min P-P值信噪比=6000*3.5=21000
Shimadzu公司的IRPrestige-21:5S P-P值信噪比=40000/3.5=11000,1Min P-P值信噪比=40000
順便看一下國產的FTIR
北京瑞利的WQF-510:5S P-P值信噪比=3000/3.5=850,1Min P-P值信噪比=3000(我看到的資料中只是給出了32次掃描的RMS值信噪比為15000:1,前面提過,RMS值信噪比一般是P-P值信噪比的5 倍,所以32次掃描的 P-P值信噪比為3000:1;又因為據我觀察,正常掃描情況,WQF-510用4cm-1解析度掃完4000~400cm-1全譜1次的時間絕對不止 1S,所以我們可以暫時認為其32次掃描時間接近於1Min)
天津港東的FTIR-650:5S P-P值信噪比=15000/3.5=4200,1Min P-P值信噪比=15000(我看到的資料中只寫有P-P值信噪比為15000:1,而沒有註明時間;寫了時間的那份資料里的信噪比數值又讓我崩潰且沒標明是P-P值。所以姑且認為這里的掃描時間是1Min,大家存疑也就是了。當然,也十分歡迎國產儀器的廠方專家前來指正)
朋友可以到行業內專業的網站進行交流學習!
分析測試網路網這塊做得不錯,氣相、液相、質譜、光譜、葯物分析、化學分析、食品分析。這方面的專家比較多,基本上問題都能得到解答,有問題可去那提問,網址網路搜下就有。
❷ 如何用示波器測量信噪比
信噪比,即SNR(Signal to Noise Ratio),又稱為訊噪比。狹義來講是指放大器的輸出信號的電壓與同時輸出的雜訊電壓的比,常常用分貝數表示,設備的信噪比越高表明它產生的雜音越少。一般來說,信噪比越大,說明混在信號里的雜訊越小,聲音回放的音質量越高,否則相反。信噪比一般不應該低於70dB,高保真音箱的信噪比應達到110dB以上。
以上信息出自http://ke..com/view/7271.htm
如果是用示波器測試功放,很好辦,把示波器分別接在信號輸入端和信號輸出端,分別測試在一個信號出入變數下,輸出端的變數的比值是多少。這個一般沒有什麼意義,這主要是維修的時候使用。
如果是測試音箱的信噪比,就需要有一個聲波和電信號轉換的裝置,什麼拾音器,高品質話筒等的東西,才能檢測。要不聲音怎麼能用測試電信號的示波器測試呢。如果有了這些設備,你就可以在音箱里播放聲音信號,通過全頻段的拾音器的信號拾取,按照第一步的方法去做,就能比較推算出信噪比了。
特別注意的是,一般的話筒都是對人聲波段比較敏感,對別的信號有衰減。想要測試音箱的信噪比,我覺得個人用戶,還是比較難的一件事。如果能在大學的聲波實驗室裡面就能進行了。
❸ 高效液相色譜的信噪比怎麼確定呢使用儀器本身的信噪比呢還是自己測量
信噪來比在高效液相色譜自儀中用於定量限(S/N=3:1)和檢測限(S/N=10:1)的確認,在方法學研究中,這兩個值需要自己確認。在保證基線平穩的情況下分析噪音,同進配製一定濃度的供試品溶液進行分析,找出信號值,得出信噪比,即可。
❹ 如何測試攝影機的像素
解析度楔形圖
1、解析度是衡量攝像機優劣的一個重要參數,指的是當攝像機攝取等間隔排列的黑白相間條紋時,在監視器上人眼能夠看到的最大線數,當超過這一線數時,屏幕上就只能看到灰濛蒙的一片而不能再分辨出黑白相間的線條。清晰度又分為水平解析度度和垂直解析度。
2、測試方法,攝像機拍攝綜合測試圖,用目視法觀察監視器上圖像中心楔上能分辨的最大線數或十組中心清晰度線段能分辨的最大線數。
3、測試時應注意
(1)要使用成像質量好的鏡頭,因為鏡頭的好壞影響最終的測試結果。
(2)顯示時使用黑白監視器,線數應在600線以上,如果使用彩色監視器,要將色飽和度旋紐調至最低,避免色度信號對亮度信號的干擾。
4、采購時應注意
(1)使用索尼、松下原裝攝像機做橫向對比,觀察兩種攝像機在分辨黑白線條組時差距;原裝機的性能指標真實可靠,通過對比,可以對要采購攝像機的清晰度指標得出正確的結論。
(2)購買單板機時,有時配套的鏡頭成像質量較差,除了要測試中心解析度外,還是測試四個角的解析度,不能出現模糊和變形,否則,就要更換較好的鏡頭。
二、最低照度指標要有相關的條件
1、最低照度的概念,攝像機產生的亮度輸出電平,是額定電平(700mv)的一半時,被攝物體的最小照度。
2、測試方法
十級灰度測試卡
(1)對比法:將攝像機置於暗室,選擇一部名廠的原裝攝像機作
對比,使用二個同種型號的手動光圈鏡頭,暗室內裝有調壓器控制的220V白熾燈,以調壓器調節電壓的高低來調節暗室內燈的明暗,電壓可以從0V調到220V,室內光照也可以從最暗調至最亮,將二部攝像機分別對准層次豐富的物體,調低室內的光亮度,直至看不清物體的暗部層次,或者將鏡頭光圈調小一級作對比,根據名廠的原裝攝像機標稱的最低照度值推測出待測攝像機的最低照度值。
(2)儀器法:同樣在暗室中測試,將攝像機對准十級灰度測試卡,調低室內的光亮度,直至攝像機輸出的視頻信號在示波器上的輻度降至350mv,再用測光表測量測試卡表面的照度值,計算出最低照度。
3、測試時應注意的是最低照度的數值與下列四個因素有關。
(1)鏡頭的光圈
(2)光源的色溫
(3)視頻信號的幅度
(4)反射率(目標的反射率和背景)
只有標明以上四個相關條件,測試出的最低照度才是有意義的,不能拋開上述四項測試條件而單純比較某品牌攝像機的照度標稱值和另一個品牌攝像機的照度標稱值去比較,否則根本不能得出哪部攝像機的低照度特性更好的結論。
4、采購時應注意
選擇照度攝像機:標稱的最低照度只能作參考,關鍵還是要根據使用場合的需要選用合適的攝像機。使用測光表測量現場的最低照度。在暗室中模擬現場的光照度環境,選擇不同的攝像機試驗或使用大口徑光圈的鏡頭,直至分辨清楚灰度測試卡的十級輪廓。
三、信噪比的高低和照度的關系
1、所謂「信噪比」指的是信號電壓對於雜訊電壓的比值,通常用符號S/N來表示。信噪比又分為亮度信噪比和色度信噪比。信噪比也是攝像機的一個主要參數。
當攝像機攝取較亮場景時,監視器顯示的畫面通常比較明快,觀察者不易看出畫面中的干擾噪點;而當攝像機攝取較暗的場景時,監視器顯示的畫面就比較昏暗,觀察者此時很容易看到畫面中雪花狀的干擾噪點。攝像機的信噪比越高,干擾噪點對畫面的影響就越小。
2、亮度信噪比的檢測方法
(1)簡單判別法
亮度信噪比:將鏡頭的光圈關閉,或蓋上鏡頭蓋,在監視器上觀察雪花狀的干擾噪點的多少。
色度信噪比:將攝像機對准白平衡測試卡,觀察帶有顏色的雜訊點的多少。
(2)對比法
將攝像機置於暗室,選擇一個名廠的原裝攝像機作對比,使用二個同樣型號的手動光圈鏡頭,將待測攝像機和原裝攝像機對准黑平衡測試卡,用調光器調節光照度的大小,直至畫面上明顯出現雪花狀的干擾噪點,比較雜訊點的密度和大小,估計信噪比的數值。
(3)儀器法
亮度信噪比:將攝像機對准十級灰度測試卡,調整光圈的大小,使攝像機輸出的視頻電平達到350mv,將信號接入視頻雜訊測量儀,在儀表盤直接讀取信噪比的讀數
3、測試時應注意
①濾波器的選擇,一般採用100KHZ的低通和fg高通,不採用視頻加權曲線。
②要考慮攝像機AGC和r校正的影響。
4、采購時應注意
由於視頻雜訊測量儀價格昂貴,國內廠家一般沒有這樣的設備,大的廠家使用示波器估計信噪比的大小,小的廠家目測攝像機的雪花點多少,隨便填寫一個數字,色度雜訊測量更是無從談起。
因此,在購買攝像機時,要根據使用地點的光照度條件選擇攝像機,使用測光表測量並記錄,使用場地在監控時段內的不同照度值。回到辦公室暗室中模擬使用場地的不同照度值,觀察哪一種攝像機的雜訊點多,增大鏡頭的光圈或使用大口徑通光量的鏡頭,或是增加使用地點的燈光亮度,直至監視器上顯示的圖像質量到可接受的程度,這就是你適合使用的攝像機。
❺ 您好,現在參與一項工作:檢測公共廣播系統的最高輸出電平、信噪比、頻寬,請問分別選擇什麼儀器好呢
主要要用頻譜分析儀。
❻ 當有雜訊加入時,信噪比比較低的情況下,如何進行信號檢測,什麼方法抗干擾
1、儀器的檢出限儀器檢出限是指在規定的儀器條件下,當儀器處於穩定狀態時,儀器本身存在專著的噪音引起測量讀屬數的漂移和波動。儀器檢出限的水平可對同類儀器之間的信噪比、檢測靈敏度、信號與噪音相區別的界限及分析方法進行測量所能達到的最低
❼ 什麼儀器可以檢測無線信號的信噪比,最好給一個具體型號。
那個東西復沒有可以測制試的把。只能通過一些數據計算。。
function y=snr(x1,x2);%x1是原始信號,x2是降噪後信號
N=length(x1);
y1=sum(x1.^2);
y2=sum((x1-x2).^2);
y=10*log((y1/y2));
❽ 信噪比是指信號功率與雜訊功率之比,檢測生物信號的儀器要求具有較 的信噪比
填空題嗎?那應該是填「高」咯
❾ 某儀器信噪比80dB,則雜訊電壓為信號電壓的幾分這一
萬
乘積
2 4
變極距(變間隙)型、變面積型型和變介電常數型
直熱式 旁熱式