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tutm
第51楼2009/03/11
您的这段叙述启发并促使我进一步思考。
1. 现在的光电传感器采集到的还是模拟信号，即使是CCD或PDA检测器输出的原始信号也还是光子累积的模拟信号。在A/D转换之前还是要经过模拟电路放大。现代的分光光度计中，模拟电路作用一点儿都不比老式仪器中的少，它的线性好坏和范围还是决定仪器性能的重要因素。信号转换为数字后，数字电路处理部分就像您所说的，可能不会是吸光度不准的原因了。
2. 从光路污染分析确实有点难，我进一步想，可以从两个方面来看。
（1）光路污染后，进入检测器的光照强度低于它线性范围，或超出（低于）放大电路的线性范围。您的本主题贴所讨论的实质也是属于这种情况，滤光片透过率下降，使检测器产生的光电流下降到不能忽略电路元器件产生的电噪声程度，因此形成检测噪声过大现象。此例中，电路本身没问题，但是光路污染使得整机吸光度不稳定了。
（2）污染物，比如说一个指纹，可以近似看做一种浓度很高的溶液，可能它的透光性能已不符合朗伯——比尔定律（非线性了）。那在测试时，即使待测溶液是光学线性的，但是测到的吸光度值已叠加了一个非线性的浓溶液吸收值在里面，那不知还能不能是线性的。这个想法也许是错误的，因为不能解释这时标准曲线还是直的，只是斜率变了。好像还是应该理解为污染物将光强抑制到电气元件的另一段线性范围去了，这样就与（1）的想法雷同了。
确实有点“晕”！anping 发表:非常感谢tutm先生的解答和导引。
的确、如果整机的测试范围（吸光度或透过率）线性好，应该说，测试结果的准确度应该没有问题。
但是、这个线性范围是如何实现的呢？我认为采用微机（包括单板机和PC机）处理数据的仪器这点可能问题不大。如果采用模拟电路处理数据的仪器（例如老式仪器），可能发生测试结果准确度不良的几率较高。比如、仪器的对数转换还是采用晶体管的P－N结的对数关系的那种仪器。所以此类仪器的线性调整是依赖某些电位器来实现。
另外、谈到影响线性关系的原因是光路污染的观点，我认为还有待商榷；因为光路的误差是可以通过基线校正来克服和矫正的。
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祥子
第54楼2009/03/12
那台机子并不老，该是一个典型的分光结构。过几天，我把它的电路图贴出来吧。
anping 发表:nemoium先生：请原谅我将您的原贴精简归类后再回答：
（1）20年前，我也遇到过采用电位器来调整吸光度线性的仪器，是很老式的采用模拟电路的那种仪器，可惜型号和机型忘记了。因此您遇到的那种仪器大概是那种比较简单或老式的仪器吧？
（2）当采用中性滤光片检验仪器的准确度发生偏差的情况时，与参比通道采用空气是没有关系的。因为在检测前，两个通道均做了基线校正，而且空气的吸收可以忽略不计；但是当样品通道放置了中性玻璃后，则产生了吸光度，这个吸光度与仪器的线性状态就有联系了。因此参比通道的变化对样品通道的影响可能是很微小的。
（3）非常同意您“不同的仪器电路是不同的”这个观点。因此线性校正方式也是不同的。
（4）不知您谈到的仪器是那类的，是简易型的吗？
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祥子
第59楼2009/03/12
tutm分析的非常在理。
根据tutm的思路，我也有些想法：
首先最后测量结果的线性如何，是仪器整体线性的体现。
1.光学系统的线性。我觉得主要体现在光电转换器的输出线性上。因为光电转换器一般都是利用光生电子，所以一般光电转换器工作点选在光强和感生电流关系曲线的线性范围。
2.待测溶液的光学线性。我觉得其实就是比尔定律的线性。比如稀溶液，而且入射光能量不是太强时，随着溶液的浓度增大，吸光度成比例增大，这是线性的。当溶液浓度增大到一定值时，或者入射光能量过强时，都会引起浓度和吸光度关系曲线的非线性。
3.指纹，我觉得更多的是使光能量减弱了，并不会引入非线性，把它看成高浓度溶液，有点牵强。
现在很多非线性问题都可以线性化处理。如下图
整条绿线是非线性的，但是如果分别研究I和II段，那就都是线性的。
用个图来说明，仪器的光度误差
其中：
E0是入射光能量，E是通过比色皿后的光能量。
I是光电转换的光生电流，K1是光强和电流的转换系数。
R固定电阻。K2是前置放大器的放大倍数。
可以看出，只有E0和E之间的关系是非线性的（指数关系）。
所以最后测量结果吸光度和浓度C是线性关系。
其实，我们直接测量，和最直接感受的是透过率，用一个抽象的概念吸光度表示，也是为了使非线性的指数关系，通过取对数而线性化。
注意，为了保证线性，K0,K1,K2,R,都必须是常数，只有这样，式1-1才成立。当这些系数中有一个由于某种原因变化时，就会产生误差。
其中光电转换系数K1容易随波长变化，摩尔吸收系数K0容易随浓度变化，都会引起测量误差。另外，模数转换的分辨率不够的话，也会产生较大量化误差。
K2和转换电流为电压的电阻R一般都可以认为是常数。
我以前遇到的那台仪器，使用的模数转换器是电压/频率转换器，我当时调的应该是调节输出频率的电位器，也许可以理解为在调节这个VFC的线性工作点。
思路还不是很清晰。tutm 发表:您的这段叙述启发并促使我进一步思考。
1. 现在的光电传感器采集到的还是模拟信号，即使是CCD或PDA检测器输出的原始信号也还是光子累积的模拟信号。在A/D转换之前还是要经过模拟电路放大。现代的分光光度计中，模拟电路作用一点儿都不比老式仪器中的少，它的线性好坏和范围还是决定仪器性能的重要因素。信号转换为数字后，数字电路处理部分就像您所说的，可能不会是吸光度不准的原因了。
2. 从光路污染分析确实有点难，我进一步想，可以从两个方面来看。
（1）光路污染后，进入检测器的光照强度低于它线性范围，或超出（低于）放大电路的线性范围。您的本主题贴所讨论的实质也是属于这种情况，滤光片透过率下降，使检测器产生的光电流下降到不能忽略电路元器件产生的电噪声程度，因此形成检测噪声过大现象。此例中，电路本身没问题，但是光路污染使得整机吸光度不稳定了。
（2）污染物，比如说一个指纹，可以近似看做一种浓度很高的溶液，可能它的透光性能已不符合朗伯——比尔定律（非线性了）。那在测试时，即使待测溶液是光学线性的，但是测到的吸光度值已叠加了一个非线性的浓溶液吸收值在里面，那不知还能不能是线性的。这个想法也许是错误的，因为不能解释这时标准曲线还是直的，只是斜率变了。好像还是应该理解为污染物将光强抑制到电气元件的另一段线性范围去了，这样就与（1）的想法雷同了。
确实有点“晕”！