光谱采集校准：增益、偏移与串扰的处理
光谱采集校准：增益、偏移与串扰的处理
光谱采集技术在环境监测、工业检测等领域有着广泛的应用。为了确保光谱采集数据的准确性和可靠性，需要对采集系统进行精确的校准。本文将介绍光谱采集中的三个关键校准环节：增益与积分时间的校准、常数偏移的校正以及光谱串扰的处理。
增益与积分时间的校准
在校准过程中，使用“Basic_Counts”进行计算的原理是将传感器的原始值（Raw_Counts）转换为不依赖于增益（AGAIN）和积分时间（TINT）的参数设置的结果。这是因为在恒定条件下改变这些参数不应该改变传感器的真实响应。然而，模数转换器（ADC）的结果直接依赖于增益和积分时间，且在一定程度上与它们成正比。提高增益和积分时间可以改善信号与噪声之间的比例。
定义“Basic_Counts”的公式如下：
Basic_Counts = Raw_Counts / (Gain × Integration Time)
这个公式的目的是将原始计数值转换为一个基准值，这个基准值不受参数设置的影响，从而确保了不同设置下的测量结果可以相互比较。所有传感器的计算都是基于这些“Basic_Counts”进行的。
常数偏移的校正
如何处理和校正传感器测量过程中持续影响传感器的常数干扰信号，例如暗电流值、环境光照或信号交叉。每个传感器通道都有其特定的偏移特性，因此需要针对每个通道单独考虑偏移。
校正的第一步是测量偏移，这通常需要特殊的设备设置。推荐检查多个传感器以观察它们各自的批次和系列偏差。平均化是获取校正的近似典型值的一种方法，或者可以使用个别偏移作为单个设备校准的一部分。
第二步是基于偏移测量（和平均化）来计算或定义校正值。这些偏移校正值将通过简单的减法从感测过程中减少原始传感器值：
SensorCorrectedValueOffset=Basic_Counts−Basic_CountOffset
光谱串扰的处理
每个通道除了在对应设计峰值波长响应，还在近红外波段有响应。如何校准，涉及到光源中近红外能量的多少。
光谱串扰是指一个传感器通道对其他通道的光谱信号产生响应的现象。这种现象会影响光谱数据的准确性，因此需要进行校正。光谱串扰的校正通常需要使用已知光谱特性的标准光源进行测量，通过分析测量结果来确定串扰矩阵，然后使用该矩阵对采集到的光谱数据进行校正。
光谱采集校准是一个复杂但至关重要的过程，它直接影响到最终数据的准确性和可靠性。通过上述三个方面的校准，可以有效提高光谱采集系统的性能，为后续的数据分析和应用提供可靠的基础。