光谱仪用户手册

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光谱仪用户手册 (PDF)ContentsOverviewEU 符合性声明 (DoC)SafetyWarningUse of EquipmentServicingRequirementsUnpacking Packing ListDamage InspectionSpecificationsInstallationDevice OverviewI/O Expansion HeaderOssila Spectrometer软件连接设备窗口布局测量模式触发模式校准寻峰参数保存和加载示例：采用吸收光谱偏移和增益调整噪声源热噪声周期性噪声命令库命令格式设置命令列表查询命令列表示例代码维护故障排除相关产品光谱仪宽光谱范围 USB 供电紧凑且经济实惠

现已上市 £1150

了解更多1. 概述

Ossila USB 供电光谱仪旨在简化薄膜、溶液、纳米晶体、光子结构等的光学表征。紧凑的外壳与强大的电子设备相结合，提供快速、可靠且具有成本效益的设备。只需单击一下按钮即可使用我们免费的和直观的光谱软件，或通过使用一个简单的命令库将其完全集成到您的工作流程中，让您完全控制系统。

主要特点：

宽光谱范围 (320 nm – 1050 nm)高分辨率 16 位 ADCIntegration time from 50 µs to 10 sPrecision, compact 外壳 USB 供电，带 USB 类型 C 连接强大的 Arm Cortex M4 处理器每秒读数高达 100 帧内部和外部触发模式滚动集成模式通过简单的串行命令与我们的免费软件或接口一起使用外部快门触发器2 通用数字输出引脚什么是光谱仪？点击阅读我们的光谱仪应用说明。2。欧盟符合性声明 (DoC)

我们

公司名称：Ossila BV

邮寄地址：Biopartner 3 Building, Galileiweg 8

邮政编码：2333 BD Leiden

国家/地区：荷兰

电话号码：+31 (0)718 081020

电子邮件地址：info@ossila.com

声明此 DoC 由我们单独负责发布，属于以下产品：

产品：光谱仪 (G2001A1)

序列号: G2001A1 - xxxx

声明对象

光谱仪(G2001A1)

The上述声明对象 i符合相关的欧盟统一立法：

EMC 指令 2014/30/EU

RoHS 指令 2011/65/EU

签名：

姓名：James Kingsley 博士

地点：莱顿

日期：16/11 /2021

Декларацияза съответствие на ЕСПроизводителOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Декларира с цялата си от говорност, че посоченото оборудване съответства на приложимото законодателство на ЕС за хармонизиране, посо чено на предходната(-ите) страница(-и) на настоящия документ.[捷克]Prohlášení o shodě EUVýrobceOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Prohlašujeme na vlastní odpovědnost , že uvedené zařízeni je v souladu s příslušnými harmonizačními předpisy EU uvedenými na předchozích stranách tohoto dokumentu.[丹麦语]EU-overensstemme lseserklærin gProducentOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Erklærer herved, at vi alene er ansvarlige for, at det nævnte udstyr er i overensstemmelse med den release EUharmoniseringslovgivning, der er anført på den/ de foregående 边（ r) i dette dokument.[Deutsch]EU-KonformitätserklärungHerstellerOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Wir erklären in alleiniger Verantwortung, dass das aufgeführte Gerät konform mit der relevanten EUHarmonisierungsgeset 相关文件zgebung auf den vorangegagenen Seiten dieses Dokuments ist。 [Eesti keel] ELi vastavusavaldusTootjaOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Kinnitame oma ainuvastutusel, et loetletud seadmed on kooskõlas antud dokumendi eelmisel lehelküljel / eelmistel lehekülgedel ära toodud asjaomaste ELi ühtlustamise õigusaktidega。 BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Δηλώνουμε υπεύθυνα όnο αναφερόμενος εξοπλισμός συμμορφώνεται με τη σχεnκή νομοθεσία εναρμόνισης της ΕΕ που υπάρχει Declaración de conformidad UEFabricanteOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Decla ramos bajo nuestra única responsabilidad que el siguiente UE enumerada en las páginas enteriores de este documento 的相关立法的产品。[法语]Déclaration de conformité UEFabricantOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Déclarons sous notre seule responsabilit éque le材料提及符合法律规定 UE présentée sur la/les page(s) précédente(s) de ce document.[Hrvatski]E.U izjava o sukladnostiProizvođačOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Izjavljujemo na vlastitu odgovornost da je navedena oprema sukladna s mjerodavnim zakonodavstvom EU-a o usklađivanju koje je navedeno na prethodnoj(nim) stranici(ama) ovoga dokumenta.[意大利语]Dichiarazione di conformità UEProduttoreOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Si dichiara sotto la propria personale responsabilità che l\'apparecchiatura in elenco è conforme alla normativa di armonizzazione UE rilevan特indicata nelle pagine precedenti del presente documento.[Latviešu]ES atbils tības deklarācijaRažotājsOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Ar pilnu atbilclību paziņojam, ka uzskaitītais aprīkojums atbilst attiecī gajiem ES saskaņošanas tiesību aktiem, kas minēti iepriekšējās šī dokumenta lapās.[Lietuvių k.]ES atitikties deklaracijaGamintojasOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.atsakingai pareiškia, kad išvardinta įranga aktualius ES harmonizavimo teisės aktus, nurodytus an kstesniuose šio dokumento[马扎尔]EU-s megfelelőségi nyilatkozatGyártóOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Kizárólagos felelösségünk mellett kijelentjük, hogy a felsorolt eszköz megfelel az ezen dokumentum előző oldalán/oldalain található EU-s összehangolt jogszabályok vonatkozó rendelkezéseinek.[荷兰]EU-ConformiteitsverklaringFabrikantOssil a BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Verklaart onder onze uitsluitende verantwoordelijkheid dat de vermelde apparatuur in overeenstemming is met de releasee harmonisatiewetgeving van de EU op de vorige pagina(\'s) van dit document.[Norsk]EU-samsvarserklæ ringProdusentOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Erklærer under vårt eneansvar at utstyret oppført er i overholdelse med relevant EU-harmoniseringslavverk som står på de(n) forrige siden(e) i dette dokumentet.[波兰]Deklaracja zgodności Unii EuropejskiejProducentOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Lei登，荷兰。awiono na poprzednich stronach niniejszego dokumentu.[Port tuguês]Declaração de Conformidade UEFabricanteOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Declara sob sua responsabilidade que o equipamento indicado está em conformidade com a欧盟相关协调立法mencionada na(s) página(s) anterior(es) deste documento.[罗马]Declaraţie de conformitate UEProducătorOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL。幼稚的legislaţiei UE de armonizare applicable prezentate la pagina/paginile anterioare a/ale acestui document.[斯洛文斯基]Vyhlásenie o zhode pre EÚVýrobcaOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Na vlastnú zodpovednosť prehla suje, že uvedené zariadenie je v súlade s príslušnými právnymi predpismi EÚ o harmonizácii uvedenými na predchádzajúcich stranách tohto dokumentu.[Slovenščina]Izjava EU o skladnostiProizvajalecOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.s polno odgovornostjo izjavlja, da je navedena oprema skladna z veljavno uskladitveno zakonodajo EU, navedeno na prejšnji strani/prejšnjih straneh tega dokumenta .[Suomi]EU-vaatimustenm ukaisuusvakuutusValmistajaOssila BV , Biopartner 3 大楼, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL yhdenmukaistamista koskevien EU-säädösten vaatimusten mukaisia.[Svenska]EU-försäkran om överensstämmelseTillverkareOssila BV, Biopartner 3 building, Galileiweg 8, 2333 BD Leiden, NL.Vi intygar härmed att den utrustning som förtecknas överensstämmer med relemata förordningar gällande EUharmonisering som fmns på föregående阅读更多3。安全 3.1 警告请勿将电源连接到光谱仪的 USB 端口。它只能通过 USB ty 连接到 PC 的 USB 端口pe-C 电缆。光谱仪数字引脚的最大输入/输出电压为 5V。3.2 设备使用

Ossila 光谱仪设计为按照说明使用。它旨在在以下条件下使用：

室内实验室环境（污染度 2）。海拔高达 2000 米。温度为 5°C 至 40°C； 31°C 时最大相对湿度为 80%。3.3 维修

如果需要维修，请将设备退回 Ossila Ltd。如果发生以下情况，保修将失效：

任何其他人进行了修改或维修比 Ossila 工程师。该装置因使用不当而受到化学损坏。该装置在与该装置相关的用户文档中规定的使用参数之外运行。该装置因事故、误用、污染、不当使用而无法运行维护、修改或其他外部原因。 4．要求

Ossila Spectrometer 软件的最低计算机规格为 pr在表 4.1 中提供。

表 4.1。 Ossila Spectrometer 软件要求。

操作系统Windows 10CPU 双核 2.0 GHzRAM2 GBA 可用硬盘空间 300 MB 显示器分辨率 1280 x 960 连接 USB 2.05。开箱5.1 装箱单

Ossila Spectrometer 包含的标准物品有：

Ossila Spectrometer.USB type-A 到 type-C 数据线。USB 记忆棒预装了用户手册，质量控制数据和软件安装程序。图 5.1 Ossila 光谱仪。图5.2 USB A 型到 C 型电缆。5.2 损坏检查

检查组件是否有运输损坏的迹象。如果发生损坏，请直接联系 Ossila 采取进一步措施。运输包装将带有震动指示器，以显示包裹在运输过程中是否有任何错误处理。

6.规格

Ossila Spectrometer 技术规格如表 6.1 所示。

表 6.1。光谱仪规格。

尺寸

宽度：78 mm

高度：38 mm

深度：78 mm

重量150 g波长范围320 nm - 1050 nm光栅闪耀波长500 nmResolution (FWHM)2.5 nmOptical inputSMA 905 fiber or free spaceEntrance slit width25 µmConnection typeUSB type-CCommunication protocolSerial-over-USBDark noise* 500:1Detector type / pixelsCCD / 1600Analog-to-digital converter16-bit , 500 kSPS 数据传输速度*高达 100 FPS（取决于 PC）杂散光 < 0.2 %

* 在 50 µs 积分时间下测量，无光谱平均。

7.安装在您的 PC 上安装 Ossila 光谱仪软件。运行提供的 USB 记忆棒上的文件\"Ossila-Spectrometer-Installer-vX-X-X-X.exe”。按照屏幕上的说明安装软件。使用提供的 USB type-A 到 USB type- 将设备连接到您的 PC C 线。Ossila Spectrometer 软件也可以从我们的软件和驱动程序页面下载。8。设备概览图8.1哈rdware overview.Spectrometer入口。该光谱仪具有一个 25 µm 入口狭缝和一个紫外硅窗口，以防止光学室受到污染。光谱仪可以是光纤耦合 (SMA905) 或自由空间耦合。USB C 型插座。光谱仪接收电源并通过 USB 电缆与 PC 通信。电源 LED。当光谱仪电子设备处于活动状态时，LED 打开 I/O 扩展接头。用于包括外部/滚动触发器和快门输出在内的功能。8.1 I/O 扩展接头

扩展接头允许光谱仪使用 5V 信号与其他设备连接。可以将跳线插入接头端口。端口根据图 8.2 进行标记。请注意，端口 1 旁边有一个缩进。请注意，端口 1 旁边有一个缩进。

图 8.2 外部接口标头。

表 8.1. I/O 扩展标头说明。

PortDescriptionDirection1Ground。连接到系统接地。使用此端口对齐设备之间的接地电平。Output2External trigger。此端口上的 5V 上升沿将触发使用当前设备设置的采集。Input3Rolling shutter。此引脚上的 5V 上升沿将开始积分，随后的下降沿将结束积分（即积分时间是输入保持高电平的时间）。采集将在下降沿后读出。Input4Shutter fire。此端口可用于控制外部快门。在采集期间为高电平（5V），否则为接地。请注意，在连续采集期间，此端口将保持高电平（5V）。Output5Digital output 1. User controllable digital output.Output6Digital output 2. User controllable digital输出.Output警告：不要对任何输出端口施加电压。它可能会损坏 device.9。 Ossila Spectrometer Software9.1 连接设备

当软件启动时，用户将看到设备连接框。软件检测到的任何连接到计算机的 Ossila Spectrometer 设备都将出现在下拉框中。

图 9.1 设​​备连接菜单。

选择所需的设备并按\"连接”。如果在软件运行时设备断开连接，软件将尝试自动重新连接。如果无法重新连接，将出现一条警告消息，然后出现设备连接框。也可以从工具栏或\"系统”菜单打开连接窗口。

图 9.2 Ossila Spectrometer 软件主窗口。9.2 窗口布局

Ossila Spectrometer 软件窗口分为图 9.2 所示的区域。这些区域的功能简要概述如下。

9.2.1 菜单栏

访问与设备和软件设置相关的各种功能。

(I) FileRestart 会话——清除程序内存中的所有数据。打开——打开保存的光谱。可以一次导入多个已保存的光谱。保存已检查的光谱 - 将工作区中已检查的光谱保存到文件。切换自动保存 - 打开/关闭自动保存。打开时，新获取的光谱将自动保存到自动保存目录中。第一次在会话中激活自动保存时，将出现设置自动保存目录的提示。这也可以使用 Set 设置或更改自动保存目录选项。设置自动保存目录——设置/更改光谱将保存到的目录。退出——关闭程序(II) SystemConnect——（重新）连接到设备。重置校准——将波长校准返回到出厂设置。打开命令窗口——打开一个窗口，通过串行命令库直接与系统通信。可用命令在第 13 节中给出。图 9.3 命令窗口允许使用第 13 节中列出的命令与光谱仪直接通信。 (III) ExperimentContinuous Data Acquisition——开始连续测量。Single Shot Data Acquisition——进行单次测量。Stop Data Acquisition——停止电流测量。Get Background——采集背景光谱。Get Reference——采集参考光谱。请注意，必须先获取背景光谱。实验菜单中的功能都可以作为快速访问菜单上的按钮使用。(IV) 工具 使用所选光谱进行校准 – 将所选光谱传输到校准窗口中。详情请参见第 9.5 节。Find Peak Parameters——打开对话框以设置与峰值检测相关的参数。详见Section 9.6。 (V) ViewToggle Dark Theme – 将软件主题更改为深色模式。对于最小化敏感测量的计算机屏幕光很有用。显示每秒帧数 – 如果启用，从光谱仪读取光谱的速率将显示在状态栏中。光谱的额外处理，例如峰值检测，可以降低帧率。滚动到最近的光谱——启用后，工作区将自动滚动到新记录的光谱。禁用时，可以滚动工作区（如果工作区中存在足够的光谱），以便先前记录d 光谱可以在采集过程中选中/取消选中。图 9.4 具有标准主题的软件窗口（左）和深色主题（右）。9.2.2 快速访问按钮和采集设置

用于访问常用功能的按钮。将鼠标光标悬停在按钮上以显示工具提示。按钮具有以下功能：

打开以前保存的光谱。保存选中的光谱。打开设备连接菜单。连续数据采集。单次数据采集。停止数据采集。固定新光谱.这会将所有新记录的光谱保留在工作区中。获取背景光谱。获取参考光谱。请注意，必须先获取背景光谱。

此区域也提供通常调整的采集设置。

(I) 积分时间

设置采集的积分时间。允许的范围是 50 µs 到 10 s（0.05 ms 到 10000 ms）。

(II) 延迟

在连续测量之间引入延迟。 0 秒的延迟将导致光谱仪尽可能快地进行采集。允许的最大延迟为 99。99 秒。该值在\"外部触发”和\"滚动积分”模式下被忽略。

(III) 累积

设置连续光谱的数量以求和。最大允许值为 20。

(IV) 平均

设置用于计算平均值的连续光谱的数量。最大允许值为99。

9.2.3 测量设置（一）触发

有3种触发方式可供选择：内部触发、外部触发和滚动积分。有关这些模式的说明，请参阅第 9.4 节。

(II) 测量

有 3 种测量类型可用。有关这些的完整描述，请参阅第 9.3 节。

9.2.4 图属性

用于自定义图的外观和启用/禁用峰检测功能。

(I) 峰

显示当前所选光谱上检测到的峰位置。

(II) 峰宽

显示当前所选光谱上检测到的峰宽。

(III) Autorange

自动缩放 y-显示实体的轴当前选定光谱的 irety。

(IV) 光谱颜色

显示当前选定光谱下的调色板填充，代表每个波长的光颜色的近似值。

(V) 网格

向绘图背景添加网格。

9.2.5 光标

显示当前光标（波长和强度）在绘图上的位置。

9.2.6 光谱工作区

当前光谱和任何固定光谱将在此工作区中可见。默认情况下，新光谱未固定（除非\"固定新光谱”按钮处于活动状态），这意味着后续光谱将覆盖当前光谱。为防止当前光谱在工作区中被覆盖，请在选中时单击\"保留上一个光谱”按钮。

可以通过单击光谱名称来选择光谱（支持选择多个光谱，但使用键盘上的 Shift 和 Ctrl 键）。选定的光谱以蓝色突出显示，可以使用\"删除”从工作区中删除e 选定光谱按钮。可以使用\"全部清除”按钮从工作区中删除所有光谱。

只有选中的光谱在图中可见。选中的光谱在其名称旁边的复选框中会有一个勾号。单击复选框可以选中和取消选中单个光谱。可以通过首先选择它们来检查多个光谱，然后使用\"Check All Selected”按钮检查它们。使用\"取消选中所有”按钮可以取消选中工作区中的所有光谱（即清除绘图）。

9.2.7 光谱属性

光谱属性框包含两个名为\"光谱”和\"数据”的选项卡.

(I) 光谱

\"光谱”选项卡包含当前选定光谱的详细信息（如果选择了多个光谱，则为最后选定的光谱）。可编辑字段包括光谱名称、注释和光谱在图中显示的颜色。信息字段包括拍摄时间、记录设备和测量参数

(II) 数据

\"数据”选项卡显示所选光谱的数值数据。如果光谱是在需要背景/参考光谱的测量类型中获取的，则背景/参考数据也将显示在此处。 ‘强度’字段显示处理后的数值，例如如果测量模式为吸收，它将显示吸光度数据。这不会在进行连续测量时更新。

9.2.8 状态栏

显示最近完成的操作、设备状态以及是否记录了背景和参考光谱。如果在工具菜单中启用，每秒帧数也将显示在此处。

9.2.9 绘图窗口

光谱工作区中所有选中的光谱都绘制在该区域中。导航（缩放和平移）是用鼠标执行的。鼠标界面行为有 2 个选项：1 键鼠标和 3 键鼠标。这可以通过右键单击绘图区域并选择\"鼠标”来选择模式”。

(I) 三键模式（默认）左键/中键单击并拖动 - 平移轴。滚轮 - 以光标位置为中心缩放绘图（缩放轴）。右键单击并拖动 – 缩放轴（左右移动缩放 x 轴，上下移动缩放 y 轴）。(II) 1-Button Mode左/中键单击并拖动 – 绘制感兴趣的区域，释放时绘图将缩放到所选区域。滚轮 - 以光标位置为中心缩放绘图（缩放轴）。右键单击并拖动 - 缩放轴（左右移动缩放 x 轴，上下移动缩放 y 轴... I) 强度

显示模数转换器的原始输出。这可以取 0 到 65534 之间的值。即使在完全黑暗的情况下，光谱也会有暗计数。

(II) Intensity (Background Corrected)

输出经过背景校正。用户必须首先获取背景光谱，该背景光谱将从在此模式下获取的任何后续绘图中减去。

(III) 强度（已校正灵敏度）

针对系统的光谱响应校正了光谱。系统光谱响应仅在 350 nm 和 1050 nm 之间测量。超出此范围的任何数据点都将使用可能不准确的插值校正。使用此模式前必须获取背景光谱。

(IV) 透射/反射

输出经过背景校正并按参考光谱缩放（划分）。必须存在背景和参考光谱才能选择此测量模式。

(V) 吸收

信号根据 log10( 1 / 传输) 计算。必须存在背景和参考光谱才能选择此测量模式。

触发模式

Ossila 光谱仪具有三种触发模式，可从\"Tr测量设置中的 igger\' 下拉框。

(I) 内部触发

采集的开始和结束时间由光谱仪处理。采集信号所花费的时间由积分时间决定。

(II) 外部触发

外部触发端口上的5V 上升沿将开始采集。采集信号所花费的时间由积分时间决定。

(III) 滚动积分

滚动积分端口上的 5V 上升沿将开始采集。当端口电压返回到 0V 时，采集将结束。如果电压在去抖时间内从 5V 变为 0V，则不会记录触发。

请注意，如果触发在采集过程中或频谱分析中到达，触发将被忽略

Debounce Time

外部触发和滚动积分模式具有用户可设置的去抖时间。较长的去抖时间将有助于消除经常发现的电气颤振zh 使用机械开关。但是，它会增加检测到信号和执行操作之间的时间。如果使用晶体管到晶体管逻辑 (TTL) 信号来控制这些功能，则可以减少去抖动时间以最大限度地减少这种延迟。可以使用命令窗口中的 命令设置去抖动时间。请注意，即使去抖时间为 0 µs，系统也最多需要 1.5 µs 来注册触发。CCD 刷新

CCD 刷新设置也会影响接收触发和接收触发之间的延迟收购开始。可以禁用读取前的 CCD 冲洗以最大程度地减少此延迟，但是只有在使用外部快门时才应这样做，并且可能会导致更高的背景计数。启用刷新后，检测触发和开始采集之间的延迟约为 40 µs。禁用冲洗后，此延迟减少到 15 µs。

9.5 校准

Ossila USB Spectromet呃在出厂时已针对波长进行了校准。随着时间的推移，可能需要重新校准系统。这可以由用户执行。出厂校准永久存储在系统内存中，因此如果需要，任何用户校准都可以恢复为出厂校准。下面给出了校准波长的过程。

记录光谱，最好是在已知波长处具有独特特征的光谱。在此示例中，紧凑型荧光灯 (CFL) 用于在光谱的可见部分校准系统。图 9.5 CFL 灯泡的光谱在可见区域显示出明显的峰值。在工作区中选择光谱（突出显示为蓝色）并从\"工具”菜单中选择\"使用选定光谱校准”。校准window 将打开并显示所选光谱。图 9.6 CFL 光谱校准窗口。校准程序将映射像素数使用多项式拟合到波长。将鼠标光标悬停在一个特征上以识别像素编号并将其输入到\"像素”列中。在\"波长 (nm)”列中输入此功能的波长。可以添加更多行，或者分别使用\"添加”和\"删除”按钮删除当前行。该图可以像主窗口一样缩放和滚动，以帮助识别像素。在\"像素”列中突出显示一个框，然后双击图表将自动用光标位置填充该框。至少应使用 2 个点进行校准，p软膏通常更适合。像素数和波长不需要按升序排列；但是，数据对必须是单调的（增加像素数会导致波长增加）。图 9.7 与像素相关的已知波长。单击校准按钮.进度条将出现在窗口的左上角。如果校准成功，将出现一个对话框，确认是否关闭校准窗口。新校准现已保存在设备上。任何新的光谱都将与新的波长校准一起显示。

通过从系统工具栏打开命令窗口并将 发送到设备，可以将校准重置为出厂值。9.6 峰值查找参数

软件最多可以识别一个光谱中的 20 个峰。使用 Plot Properties 菜单中的复选框启用此功能。启用\"Peaks”将在已识别的峰旁边显示峰位置，而\"Widths”将显示峰的全宽半峰。请注意，启用其中一个或两个峰值查找功能可能会降低数据速率。

峰值查找参数定义了识别峰值所需的条件。可以通过从\"工具”菜单中选择\"查找峰参数”来访问它们。峰应满足所有参数才能被识别。

图 9.8 寻峰参数设置。参数含义如下：Height – 从 0.Threshold 开始测量的峰的最小高度 –最大点与相邻点之间的最小垂直差。这通常用于识别非常窄的峰并且通常设置为 0.Prominence – 峰与其最高最小轮廓之间的垂直间隔，即对于对称峰，它是峰顶与底部之间的垂直距离，对于非对称峰是峰顶与其最高底部边缘之间的垂直距离。宽度 – 峰的最小宽度（以像素为单位）。

如果设置的参数导致识别出 20 个以上的峰，则将出现警告消息，寻峰功能将被禁用。

9.7 保存和加载

光谱可以手动或自动保存。手动保存光谱：

对于要保存的光谱，选中光谱名称左侧的复选框。打开\"文件”菜单并选择\"保存选中的光谱”。在对话框中，导航到目录您要保存到。单击\"保存”按钮。 f文件名将是光谱名称，后缀为采集时间戳。

每个光谱都保存为单独的逗号分隔变量 (CSV) 文件。这可以通过大多数电子表格、图形或文本编辑软件打开。文件结构包括包含设备和采集详细信息的标题，以及包含波长（以纳米为单位）、强度、背景和参考的四列。如果在采集中没有使用背景或参考光谱，这些列将为空。 \"强度”列显示处理后的数值，例如，如果测量模式为吸收，它将显示吸光度数据。

通过从文件菜单启用自动保存功能，可以自动保存光谱。第一次激活\"切换自动保存”功能时，将显示一个对话框以选择要将光谱保存到的目录。稍后可以使用工具菜单中的\"设置自动保存文件夹”功能更改此目录。仅有的保存在工作区中的光谱将被保存，因此有必要按下快速访问栏上的\"保留所有新光谱”按钮以保存每个新光谱。

图 9.9 选中的光谱将被保存。

以前保存的光谱可以使用\"文件”菜单中的\"打开”功能加​​载到软件中。将打开一个文件资源管理器对话框，可以选择多个文件进行导入。

10.示例：获取吸收光谱

这里我们将给出从薄膜记录示例吸收光谱的过程。

首先，将光谱仪连接到 PC 并打开 Ossila 光谱仪软件。我们建议在进行测量之前等待 30 分钟，让电子设备的温度稳定下来。

接下来，设置实验。吸收测量ents 需要将样品放置在光源和光谱仪之间。在这个例子中，我们将使用 Ossila 宽带白光源和 Ossila 传输支架（均单独出售）。然而，任何发射超过所需吸收光谱范围的光源就足够了，并且在光源和光谱仪之间固定样品的任何方法都是可以接受的。

图 10.1 吸​​收测量的实验布置。

如图 10.1 所示布置光谱仪、样品架和光源。最好在黑暗的房间（或覆盖整个设置）中执行这些测量，以尽量减少测量中的任何外部因素。

现在我们将确定一个n 适合测量的积分时间。确保样品架是空的，然后打开光源。运行连续采集并调整积分时间，直到最大信号读数约为 50000 次计数。请注意，CCD 响应在超过大约 60,000 次计数后变为非线性，这可能会影响测量。在这种情况下，30 毫秒的积分时间就足够了。

吸收测量特别容易受到噪声的影响，因为它们涉及 3 种不同光谱（背景、参考和信号）的组合。当它们合并时，单个光谱中的噪声会被放大。为了减少噪声的影响，我们可以使用平均功能。在这里，我们将其设置为平均 50 个光谱。现在，关闭光源，获取背景光谱。

打开光源，获取参考光谱。如果您正在测量基板（例如玻璃）上的薄膜的吸收，您应该将空白基板放在样品中进行参考测量时的位置。这将确保基板的任何吸收贡献都被排除在测量之外。注意光源发射的波长范围——这是吸收测量有效的范围。超出此范围的任何数据都将毫无意义。

图 10.2 背景和参考光谱.

现在，小心地将样本加载到位。在获取参考光谱和数据之间，设备的对准不得改变。如果使用光纤，此时不要重新排列它们的位置。

图 10.3 样品装入支架。

将测量类型更改为吸收。取消选中工作区中的背景和参考光谱。进行单次测量。吸收测量值通常在 0 到 4 之间，因此需要缩放 y 轴以查看光谱。这可以通过右键单击图并选择\"查看全部”来完成。样品的吸收光谱如图 10.4 所示。请注意，光源发射范围（约 370 nm – 850 nm）之外的数据显得非常嘈杂。这是因为如果没有光，则无法计算光的吸收吸收，因此应丢弃此数据。

图10.4吸收光谱.11。偏移和增益调整

偏移和增益是两个参数，它们决定了来自 CCD 的模拟电压在到达模数转换器之前如何进行调节。偏移量确定基线（即，非背景减去暗）信号计数，增益缩放 CCD 输出。这两个值均由 10 位数字电位器控制，用户可以在 0 到 1023 的值之间进行调整。偏移量是在校准过程中为每个光谱仪单独确定的。默认增益设置为 512 的中间值。在正常操作下不需要更改增益，但用户可能需要调整偏移量。

CCD 的输出基线电压为取决于温度。在低温下，基线可能会下降到 ADC 的测量底线以下。在这种情况下，应该减少偏移量（减少偏移量会增加基线位置）。这是evi由于暗信号大约有 400 个计数（这会因器件而略有不同），暗信号上的 RMS 噪声将接近 1 个计数。相反，在高温下，系统可能会显示高基线信号。增加偏移量将允许实现更高的动态范围。

图 11.1 显示了基线过低和过高的影响。该系统的设置使其在 10°C – 30°C 的温度范围内使用时无需调整。

图 11.1 使用 3 个不同偏移值获取的暗光谱：420（红色）- 偏移太低，降低了设备的动态范围，455（蓝色）- 偏移太高，信号被推低于 ADC 和 440（绿色）的检测范围 – 偏移量正确设置。

可以从 Ossila 光谱仪软件中调整偏移和增益值，方法是从工具栏的\"系统”菜单中打开命令窗口。 和命令可用于查询当前偏移量，和命令可用于设置新值。可以通过发送 来恢复默认值。图 11.2 查询当前偏移量（左）和设置偏移量（右）。 12.噪声源12.1 热噪声

CCD 的一个重要噪声源是热噪声。它本质上是随机的，并且随着积分时间和温度的增加而增加。图 12.1 显示了使用 3 种不同积分时间获取的暗光谱：50 µs（绿色）、500 ms（蓝色）和 5 s（红色）。对于低和中等积分时间 (< 1s)，热噪声占主导地位。热噪声不受减去背景光谱的影响（由于其随机性），但可以通过平均连续光谱来减少。

图 12.1 积分时间为 50 µs（绿色）、500 ms（蓝色）和 5 s（红色）的未校正暗光谱。

对于长积分时间，周期信号变得可见。这本身不是噪声，而是由像素的不同灵敏度引起的。因此可以通过减去背景来去除它信号。图 12.2 显示了 5 秒积分时间的未校正和背景校正暗信号。

图12.2未校正（红色) 和使用 5 秒积分获取的背景校正（绿色）暗光谱。12.2 周期性噪声

第二种类型的周期性信号可以在短积分时间（< 6 毫秒）下看到。它通常被热噪声遮盖，但是对许多光谱进行平均以抑制热噪声，信号变得可见。这是由于 CCD 的内部操作，特别是允许系统执行短积分的电子快门。对于给定的积分时间，该信号的位置和幅度是固定的，因此也可以通过执行背景减法将其移除。图 12.3 显示了暗 sp以 50 µs 的积分时间拍摄的 ectra，在没有（红色）和（绿色）背景校正的情况下平均超过 99 个光谱。

图 12.3 暗光谱，使用 50 µs 积分时间获取，并在没有（红色）和（绿色）背景扣除的情况下对 99 个光谱进行平均。

在执行敏感测量时使用背景校正是一种很好的做法。如果任何采集设置发生变化（即积分时间、累积或平均），应重新测量背景和参考光谱。

15。命令库

Ossila 光谱仪通过串行命令库与主机通信。当连接到 PC 时，系统将显示为 COM 端口，串行命令可以发送到该端口。本节德记录命令协议并列出可用命令。

13.1 命令格式

命令应以 ASCII 格式发送到光谱仪，光谱仪的响应也将采用 ASCII 格式，但光谱数据除外，它是作为无符号的 16 位二进制数发送。

发送到光谱仪的所有命令都有一个开始和结束分隔符（分别为\"”）。只有包含在这些定界符中的命令才会被设备确认。如果在定界符之间发送任何无效命令，系统将返回‘’。命令可以是设置命令或查询命令。

设置命令的格式为‘’，其中‘parameter’是要更改的设置，value是新值。新值将是浮点数、整数或布尔值（0 或 1）。浮点数可以用科学计数法发送（例如 123e4 或 123E4）。如果一个命令需要一个整数和一个浮点值e 发送后，系统会将数字四舍五入为整数。如果给出了允许范围之外的值，它将被强制进入允许范围。如果需要布尔值并发送非零浮点数（或 0 或 1 以外的整数），系统会将其解释为\"1”。如果设置命令成功执行，系统将回显该命令。此规则的例外是\"”、\"”和\"”命令，这些命令不会回显，但会在经过积分时间后返回光谱/光谱.

查询命令的格式为\"”。这些命令允许用户在不修改它们的情况下找到当前系统设置。如果一个查询命令被成功解释，系统将返回\'\'。13.2 设置命令ListCommandFunctionExpected Value设置积分时间。50到10E6之间的整数，代表积分时间按时间以微秒为单位。使用当前设置开始测量并返回光谱/光谱。0 到 232-1 之间的整数表示要获取的光谱数（0 是连续读数）。激活或停用在进行测量之前冲洗 CCD。整数。 0 停用，1 开始采集时激活一次，2 每次扫描前激活。默认情况下设置为 2，只能由专家用户更改。激活外部触发模式。0 到 232-1 之间的整数表示系统在返回之前响应外部触发的次数空闲状态（0 为无限制）。 激活滚动集成模式。0 到 232-1 之间的整数表示系统在返回空闲状态（0 为无限制）之前响应外部触发的次数。 设置波长校准的 X 阶多项式系数。 X可以是 0 到 5 之间的整数。Float。这可以以大约 15 位精度存储。将波长校准多项式恢复为出厂值。布尔值。 0 无效，1 恢复校准。设置系统的频谱增益。0 到 1023 之间的整数。数字越大，正增益越大。设置系统的频谱基准电平偏移system.Integer 介于 0 和 1023 之间。数字越大，负偏移量越大。 将增益和偏移量恢复为出厂值。布尔值。 0 无效，1 恢复值。 设置外部和滚动积分模式下触发器的去抖时间。0 到 1000000 之间的整数表示以微秒为单位的去抖时间。 转换数字输出引脚 X 打开或关闭。 X 可以是 1 或 2.Boolean。 0 关闭输出，1 打开输出。系统连接时，输出默认打开ed. 打开/关闭电源 LED。布尔值。 0 关闭 LED，1 打开 LED。当系统连接时，LED 默认亮起。13.2.1 解释返回的光谱

从光谱仪返回的光谱数据不同于所有其他数据，因为它不是 ASCII 格式。为了最大限度地提高传输速度，它以二进制 16 位整数格式返回。它还具有独特的开始和结束字符，用于检测设备和 PC 之间的数据何时损坏。光谱将由 0 到 65353 之间的 1600 个数字组成。这些数字前面是 65354 的值，后面是 65355 的值。光谱仪使用 16 位模数转换器将光信号数字化.这可以有 0 到 65355 之间的输出值，因此为了保护起始值和结束值，如果数据中的任何输出高于 65353，它会被强制降低到该值。这对系统的动态范围的影响可以忽略不计温度。因此，系统的光谱输出示例如下所示：

读取示例第 14 节给出了使用 Python 编程语言的频谱。

13.3 查询命令 ListCommandFunctionReturn返回积分时间。 其中值是 10 到 XXX 之间的整数，表示以微秒为单位的积分时间.返回 preflush 函数的状态。 其中值为 0（关闭）、1（第一次采集时刷新）或 2（每次采集时刷新）。返回多项式用于波长校准的 X 阶系数。 X 可以是 0 到 5 之间的整数。 其中 value 是阶数的校准多项式系数X（以浮点数形式返回）。返回频谱增益设置。 其中 value 是增益（以 0 到 1023 之间的整数形式返回）。返回频谱偏移设置。 其中 value 是偏移量（以 0 到 1023 之间的整数形式返回）。 返回外部和滚动集成触发器的去抖时间。 其中 value 是以微秒为单位的去抖时间。返回数字输出引脚 X 的状态。X 可以是 1 或 2。 其中值为 0（关闭）或 1（打开）。返回相对系统灵敏度X 的波长，其中 X 是 350 到 1050 之间的整数，表示以纳米为单位的波长。 其中值是一个浮点数，表示系统在 X nm 波长处的相对光谱灵敏度。要应用光谱校正，应该对校正值进行插值以给出平均光谱校正确保波长，测量强度乘以校正值。返回设备名称。返回固件编号。 其中值是固件版本（返回为浮动）。14。示例代码

以下代码是用Python编程语言编写的，展示了如何设置设备、读取和绘制光谱。

#需要PySerial库才能与光谱仪通信#确保它在运行此脚本之前已安装在您的系统上 import serial#我们将使用 NumPy 库处理光谱数据 import numpy as np# matplotlib 提供了一种简单的方法来绘制 dataimport matplotlib.pyplot as plt# 打开与光谱仪的串行连接# 在在这个例子中，光谱仪连接到 COM 端口 18#它可能是您计算机上的不同端口#在 Windows 中，您可以在设备管理器 = serial.Serial(\'COM18\')#我们可以使用 命令从设备读取当前积分时间#命令在发送到光谱仪之前需要转换为字节数组#这是使用 encode() 函数完成的。写入(\'\'.encode())#光谱仪会返回当前积分时间#我们可以用.readline()函数读取它的响应#decode()函数用于将响应转换为字符串response = s.readline().decode()# 如果我们打印响应，我们将看到 其中 xxx 是以微秒为单位的积分时间 print(response)# 可以使用 命令更改积分时间#这里我们设置为1毫秒（1000微秒）s.write(\'\'.encode())#如果成功response = s.readline().decode()#光谱仪将回显命令response = s.readline().decode()#响应将是 print(response)# 我们可以使用 命令从设备读取单个光谱。write(\'\'.encode())#有1600个像素要读取，每个像素由一个16位整数表示#还有2个开始/停止值要读取，每个也是16位#这给出了总数要读取的字节数为 (1600 + 2) * 2 = 3204# 我们可以使用 read(bytes) 函数指定要从光谱仪读取多少字节# 这次我们不会解码响应，因为它不是文本数据格式response = s.read(3204)# 相反，我们将使用 frombuffer() 函数将其放入 NumPy 数组中# 我们不希望将前 2 个或最后 2 个字节放入数组中# 这些是开始和停止数字而不是数据光谱的一部分 = np.frombuffer(response[2:3202], dtype=np.uint16)# 我们需要光谱数据对应的波长# 这可以使用 从设备中读取commands.write(\'\'.encode())# 响应将是一个由逗号分隔的 1600 个数字的列表# 这些将是文本格式，因此我们可以使用解码函数response = s.readline()。decode()# 可以使用 .fromstring() 函数将波长数据放入 NumPy 数组中wavelength = np.fromstring(response, sep=\',\')# 现在可以绘制波长与光谱数据的关系plt.plot(wavelength, spectrum) )#脚本完成后，关闭光谱仪的界面。close()15。维护

Ossila 光谱仪是一个密封装置，如果在推荐条件下使用，则无需维护。

16.故障排除

此处将详细介绍可能出现的最常见问题，但是，如果您遇到任何未详细说明的问题，请随时与我们联系。

表 16.1。 Ossila 光谱仪故障排除指南。

问题可能原因操作无法通过 USB 连接到系统USB 电缆可能未正确连接。确保 USB 电缆两端已牢固插入。USB 电缆可能未连接到正常工作USB 端口。尝试将系统连接到计算机上的不同 USB 端口之三。如果使用 USB 集线器，请尝试将设备直接插入 PC 上的端口。USB 电缆有缺陷。尝试使用不同的 USB 电缆。软件无法启动计算机上安装的 Windows 版本错误。将软件安装在Windows 10.The software has not installed properly.Try reinstalling the software.17. 电脑。相关产品宽带白光源182.00美元起UV Light SourceFrom $275.00Cuvette HolderFrom $194.00光谱传输支架150.00 美元起Optical FiberFrom $138.00Spectrometer CaseFrom $182.00光学面包板低至 $182.00

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