LabOne 如何提升您的仪器使用体验

当搜索样品频率响应中的未知谐振点等特征时，通常会在较大频率范围内进行扫描以捕获谐振。然而，这会导致频率分辨率较低，掩盖了谐振曲线的特征。从23.10版本开始，LabOne参数扫描仪工具的X-Cursors功能使用户能够以更高分辨率聚焦特定测量点，同时保持大范围扫描结果显示在背景中，如GIF所示。

在MEMS、AFM、陀螺仪、传感器等应用中，需要谐振器的Q因子来建立闭环控制系统，如跟随音叉谐振轨迹的PLL。此外，Q因子决定了激光器和时钟发生器等振荡器的阻尼特性。因此，从测量的频率响应中快速准确地提取谐振器Q因子至关重要。LabOne中的参数扫描仪模块提供了Q因子提取的数学工具。通过测量谐振器的频率响应，可以在峰值周围设置光标并在数学选项卡中添加谐振参数。如图所示，该工具将测量曲线（实线）拟合到洛伦兹模型（虚线），并提取谐振参数，包括品质因子、谐振频率、-3dB或FWHM带宽，可独立分析幅度和相位。

当测量样品的频率响应时，无论是谐振器的传递函数还是电路的阻抗，通常需要同时获取波特图和奈奎斯特图。波特图（见上图）显示样品响应的幅度和相位随施加频率的变化，而奈奎斯特图（见下图）显示样品响应的虚部与实部的关系。同时采集这两个图可以将一个图中的关键点与另一个图中的对应点关联起来。从21.02版本开始，LabOne参数扫描仪工具中的XY图使您能够同步绘制奈奎斯特图与波特光谱图。奈奎斯特图可以自由配置，其比例可以通过"track"功能锁定，以真实的1:1比例显示奈奎斯特图。

经常会出现这样的情况：一个含有噪声的信号具有线性趋势，而您希望从波动中提取趋势的斜率和截距。例如，您可以增加照射在光电二极管上的光强度，并测量其产生的电流以获得其响应度，即小信号区间的电流随功率变化的斜率。另一个例子是信号中隐藏的频率分量，其中频率是从测量的相位随时间变化的斜率推导出来的。从LabOne 20.01开始，参数扫描仪和DAQ选项卡配备了线性拟合工具，可计算斜率、截距和线性质量（由决定系数R2给出），如左图所示。

当您需要从采集的原始数据中提取特征并跟踪测量信号的时间演变时，数据后处理是通常采用的策略——但这不会实时发生，使得在查看结果的同时在线调整实验设置变得困难。从LabOne 20.07开始包含的Trends功能允许您通过实时信号处理从原始测量中可视化信号特征。例如，趋势图（见下图）跟踪示波器中记录的脉冲的延迟和峰值（见上图）：这揭示了延迟的线性扫描（橙色曲线）和峰值的二次趋势（绿色曲线）。示波器、绘图仪、频谱分析仪和DAQ工具都受益于这个集成的Trends功能。

当时域信号在频域中使用傅里叶变换进行分析时，经常会出现频谱泄漏。这是由于时间轴上信号范围的限制造成的，可以通过使用时间窗函数对信号进行渐进归零来缓解。矩形窗、汉明窗、汉宁窗和布莱克曼-哈里斯窗等对称窗函数被广泛使用，因为它们提供了动态范围和频率分辨率之间不同水平的权衡。从LabOne 22.02开始，平顶窗也出现在LabOne的示波器、DAQ和频谱分析仪工具中，从而为频域信号分析增加了一个频谱泄漏控制的选择。特别是，平顶窗最小化了扇形损失，如果想从频谱中得到各正弦信号的幅度，这是可取的。

GIF显示了LabOne的频谱分析仪，可以选择不同的对称和非对称窗函数，以达到动态范围和频率分辨率之间的最佳平衡。

LabOne频谱分析仪是一个强大的工具，用于在频域分析测量信号，有助于测量边带、量化多个信号分量或表征各种噪声源。您可以在数百MHz的信号上放大到亚赫兹特征。

这个广泛适用的工具特别具有瀑布显示或频谱图功能，便于分析随时间变化的频谱。此外，可以执行多个频谱的触发采集，具有精确的定时，并将结果显示为二维彩色图。触发数据采集由LabOne数据采集（DAQ）工具提供，该工具最初是从一个名为Software Trigger的先前模块重新设计的。

这些功能对于测量瞬态现象（如NMR光谱中的自由感应衰减（FID）非常重要。触发采集在安装了UHF-AWG任意波形发生器选件的UHFLI上特别有用。这样的系统结合了脉冲生成、同步采集和强大的时域和频域分析软件，使其成为脉冲式测量的完美工具。

锁相放大器解调器中的低通滤波器允许您从信号中去除不需要的频率分量。如果滤波器带宽太宽，频率分量会从滤波器中泄漏出来，并确定信号的碗形直方图，由反正弦分布描述。对于适当调整的滤波器，直方图遵循钟形的正态分布。使用从LabOne 20.07开始包含的直方图拟合工具，可以将测量的直方图拟合到反正弦和高斯分布（见图）。这意味着您可以监控通过滤波器的泄漏，并调整滤波器带宽以确保直方图遵循正态分布。数学选项卡中的拟合误差指示您的测量与理想情况的接近程度。

您是否知道信号幅度R的统计行为由Rice分布捕获，而正交分量X和Y在进行正确测量时遵循高斯（正态）分布？在LabOne 20.01之后版本中，可以将测量的直方图拟合到预期模型，以将您的测量结果与理想情况进行比较。实时计算的参数，特别是拟合误差系数，表明了仪器的设置（如滤波器时间常数）是否合适。测量的直方图也可以保存，如右图所示。

成像是我们从事 扫描探针显微镜 (SPM) 和非线性成像（以CARS、SRS和太赫兹光谱为主要例子）工作的客户最重要的应用之一。

成像模式将任何测量信号转换为图像，并提供：

• 基于触发器检测到的起始事件和用户定义持续时间的"一行"的明确定义。
• 将记录的数据样本重新采样到所需的像素数，并进行适当的插值和/或平均。
• 将矩阵状数据存储在基于定义的行数的网格数据结构中。

所有这些都在 LabOne 数据采集工具（DAQ）中实现，并在用户界面和API上可用。凭借以触发方式在多个通道上可持续流式传输高达800 kSa/s的能力（取决于产品类别），LabOne服务器架构在数据采集能力方面非常强大：甚至视频速率（512*512像素/秒）也远低于传输速率限制。