光纤光谱仪作为精密的光学测量仪器，凭借其高精度、宽光谱范围和快速响应能力，在科研探索、工业质量控制、环境监测以及生物医学研究等领域有着重要的应用价值。其性能表现离不开一系列精心设计的参数，这些参数不仅定义了光谱仪的工作范围与极限，还直接关乎到测量数据的准确性、可靠性和适用性。接下来，我们将深入探讨光纤光谱仪各个参数的含义、重要性和测试方法。

 

1.光谱响应范围

• 含义：能探测到的最小波长到最大波长范围。
• 来源及影响：取决于光栅设计和图像传感器的光谱响应曲线。
• 测量或计算方法：通过规格书或软件查看。

2.光谱分辨率

• 含义：能够分辨的最小特征的能力。
• 来源及影响：通常由光谱仪的光学元件（例如光栅、狭缝、数值孔径）的性能决定。
• 测量或计算方法：采集汞氩谱线灯，读取峰值半高宽。

3.狭缝宽度

• 含义：入口狭缝的宽度，单位为 um 。
• 来源及影响：狭缝宽度宽，信号强，光谱分辨率低；狭缝宽度窄，信号弱，分辨率高。
• 测量或计算方法：物理测量。

4.像素分辨率

• 含义：指的是光谱仪在光谱数据中离散的数据点数量。
• 来源及影响：像素分辨率越高，意味着光谱中有更多的数据点，因此能够更细致地观察光谱中的细微变化。
• 测量或计算方法：例：200-800 nm，像素点数为2048的光谱仪，像素分辨率: (800 -200 ) / 2048 = 0.29 nm / pixel，像素分辨率越小，数据点间隔越小，数据点越多，光谱越精细。

5.积分时间

• 含义：传感器积累入射光产生的电荷的时间。
• 来源及影响：其积累的电荷和积分时间成正比，因此若入射光较弱，可以通过延长积分时间来积累足够的电荷。注意，但是积分时间越长，图像的传感器的暗输出也增加。
• 测量或计算方法：可自行设置。

6.波长重复性

• 含义：重复测同一个光源时的波长结果波动。
• 来源及影响：由机械设计决定。
• 测量或计算方法：重复测汞氩校准灯标准时的波长结果波动。

7.波长准确性

• 含义：分别测量不同波长段元素灯谱峰峰位，测量值与参考值的差值作为仪器在各波段的波长准确度。
• 来源及影响：取决于光谱仪的波长及校准设置。
• 测量或计算方法：汞氩校准灯标准波长和读取波长的差值。

8.波长温度依赖性

• 含义：光学和机械元器件受温度影响产生漂移，测量同一个光源时的波长结果随温度变化。
• 来源及影响：由内部材质温度膨胀决定。
• 测量或计算方法：在温箱温循测试汞氩灯标准光源。

9.杂散光

• 含义：由于散射光，光栅设计等导致对应某个波长的像素也会探测其他波长的光。
• 来源及影响：光谱仪中实际光束背离设计光路，超出设定光学元器件面积以及由于光学元器件表面粗糙引起的偏离光束。
• 测量或计算方法：滤光片法：通过采用长波通或者窄带通滤光片，通过测量滤光片截止波长以下的透过率，‌可以评估光谱仪的杂散光水平。

10.信噪比

• 含义：衡量在光谱测量中信号强度与背景噪声水平的比例。
• 来源及影响：来自环境、光源、电子设备等，信噪比的高低反映了光谱仪在信号测量方面的准确性和稳定性。
• 测量或计算方法：测量饱和信号各像素点的信号强度均值与背景噪声的比值。

11.动态范围

• 含义：光谱仪测量的信号强度的最大可测量范围与最小可测量范围之比。
• 来源及影响：光谱仪在处理不同强度信号时的能力。较大的动态范围意味着光谱仪能够同时处理强度相差较大的信号，从而更全面地捕获光谱中不同强度范围的信息。一般取决于光谱仪中传感器的读出噪声，与满肼容量，也取决于AD转化器位数。
• 测量或计算方法：最大可检测信号 (仪器饱和值-暗噪声基线) 比最小可检测信号（暗噪声标准差）。

tips: 信噪比和动态范围是两个不同但相关的参数，它们分别衡量了光谱仪在信号测量准确性和灵敏度方面的能力以及在处理不同信号强度范围时的适应能力。信噪比着重于信号和噪声之间的比例关系，而动态范围则关注光谱仪能够测量的信号强度范围的大小。

 

12.暗噪声

• 含义：光谱仪没有环境光进入的情况下的光谱。
• 来源及影响：电子噪声、宇宙射线、热噪声、电路自身设计产生的光谱。
• 测量或计算方法：没有光输入时测量暗光谱。

13.采样速率

• 含义：光谱仪每秒种内在最短积分时间内可以向外输出的光谱帧数。
• 来源及影响：影响检测速度。
• 测量或计算方法：可自行设置。

14.AD转化位数

• 含义：决定最大的强度值，如 16bit 就是 65535 。
• 来源及影响：高AD转化位数有助于提高动态范围及信噪比。
• 测量或计算方法：通过规格书或软件查看。

以上这些参数共同决定了光谱仪的性能和应用范围，用户在选择光谱仪时应根据具体的应用需求来权衡这些参数，同时也可以联系 Dimension-Labs 销售工程师帮助选型。

 

了解更多，请咨询维度光电。

官网：https://dimen‍sion-labs.com/

或扫描下方二维码关注我们，与我们联系。

 

往期文章-------------------------------------------------------------------------------

1.新品上市│声光调制器

2.助力激光应用 | 光斑分析仪

3.科研与工业测量利器 | 光电式激光功率计