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【原创】色谱进阶-谱图的数据处理1:模拟信号和数字信号

气相色谱(GC)

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    什么是模拟信号?

    模拟信号是指其幅度随时间而连续变化的信号。
    正弦信号(例如音叉振动发出声音的信号)是最典型的模拟信号,普通电视里的图像和语音信号,也是模拟信号。之所以称之为模拟信号,是因为它的变化规律与对应的物理量(例如声音)的变化规律是类比的关系,或者说用电信号模拟了该物理量的变化。
    来自检测器的信号,都是模拟信号。

    什么是数字信号?

    现代的计算机都是数字计算机,它只能处理“0”和“1”这样的二进制离散数据。用来表示离散数据的信号,通常是仅含高电平低电平的“方波”信号,也称数字信号。
    处理机本身就是一台微型计算机,对色谱信号是作为数字信号进行处理的。峰面积的积分,需要用数字信号来完成。


    模拟信号与数字信号的区别在哪里?

    模拟信号是连续信号,可以无限放大。数字信号是不连续的离散点,高度放大后可以看到是一个一个离散的点。
    或者说,对记录仪,你放大多少倍,都是光滑的曲线。对工作站,如果无限放大,可以看到都是一段一段的线段。其实这只是假象,真正的信号是这些线段的端点罢了。
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  • 皮皮鱼

    第1楼2009/04/20

    那么,来自检测器的模拟信号,是怎么变成数据处理机或者工作站上的数字信号的呢?原来这是模数转换的结果。

    数据处理机本身自含一个模数转换器,现代色谱则把模数转换器放在色谱仪内。总之,从检测器出来的信号,首先要经过模数转换器,变成数字信号。
    模数转换器是什么?朋友告诉我,它是一个电子元件,一大堆的与非门。什么是与非门?我也不知道,也不打算弄明白了。
    那么它像什么呢?就像水库,要知道水库的实时水位,怎么办?好办,我在水库的坝上从底部到顶部安装一排水管,联通水库内外。从下到上,分别编号。比如一共排了100万个,那么就分别编号为1-100万好了。然后我每小时看一次,看往外流水的最高的管子是哪一个,并记录下来。最后我把这些记录绘成一个连线图,就知道水库一段时间内的实时水位变化情况了。
    但是这么记录也有问题,问题来自两方面:1、本来水库水位可能的微小变化,因为不到一个管子的高度而被忽略了,被记录成一个高度了。2、每个小时记录一次,漏掉了中间时间的变化情况。所以本来连续变化的水位,包括水位高度和时间情况,都变成了离散的数据了。
    模数转换器就是这么一个东西,隔一段时间记录一次来自检测器的信号,而且是只记录一个大致值。把连续的模拟信号,都记录成了离散的数字信号了。
    不过这并不是个坏事情,因为我们的数据处理机和工作站,都只能处理数字信号。
    为了更好的表现出模拟信号的原样,水管高度做得越小越好,测量时间间隔越小越好。当然,这样做成本就更高,工作量就更大。

    最后需要说的是,如果水位超过了最高的水管或者低于最低的水管,那么测量的结果就永远是最高或者最低水位了。色谱上叫这个为模数转换器超载,上超载会出现特征的平头峰。当数据处理机或工作站发现这个问题时,会给出错误标示。例如岛津的CR-6A,会在用了最上面或者最下面的水管定位时,在相应色谱峰后面标示E,表示已经不准确了。

    现代色谱的模数转换器水管做得非常多,极少出现超载。

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  • KEN

    第2楼2009/04/20

    与非门可以简单地理解为一个检测器,但这个检测器的输出结果只有0和1两种。从而变成了数字信号。

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  • 苏幕遮

    第3楼2009/04/21

    与非门也就是逻辑电路,用简单的开关,电磁继电器,灯泡就能搭建起来。开关代表输入,灯泡代表输出。

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  • 0531lyg638

    第4楼2009/05/08

    叙述的很形象,通俗!高手!
    模数转换器在测量、控制仪器中是不可缺少的关键部件,它关系到整机的测量精度和控制精度,常用的有以下几种:逐次比较型、双积分型、V/F转换型等,美国AD、BB公司主导世界模数转换器发展的新潮流,色谱仪常用的有双积分型、V/F转换型,其主要技术指标:转换精度、转换时间(时间常数)、分辨率、线性范围、温度漂移等

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  • 0531lyg638

    第5楼2009/05/08

    不确切,与非门的输入、输出本身就是数字信号,不是“从而变成了数字信号”,你所说的有点像:电压比较器

    gzzdgx 发表:与非门可以简单地理解为一个检测器,但这个检测器的输出结果只有0和1两种。从而变成了数字信号。

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  • hongbing

    第7楼2009/06/19

    很形象 知道怎么回事了

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  • search666

    第8楼2009/11/02

    受益匪浅!谢谢了!

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  • pyk21803

    第9楼2012/05/03

    能够这样把A/D转换器的原理描述出来,有没有用专业术语,是不是电力电子专业出生的,还有关系么?反正已经是完全理解了A/D是怎么转换的,有什么缺点,这就够了。楼主威武

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  • qingfengyanmo

    第10楼2013/01/16

    很通俗,学习了,谢谢楼主!

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