25/09/11Ann an siostam tomhais sam bith - bho chonaltradh gun uèir gu togail dhealbhan didseatach - tha an co-mheas comharra-gu-fuaim (SNR) na chomharradh bunaiteach air càileachd. Co-dhiù a tha thu a’ dèanamh anailis air ìomhaighean teileasgop, a’ leasachadh chlàraidhean maicreafòn, no a’ fuasgladh dhuilgheadasan ceangal gun uèir, tha SNR ag innse dhut dè an ìre de dh’fhiosrachadh feumail a tha a’ seasamh a-mach bho fhuaim cùl-fhiosrachaidh nach eileas ag iarraidh.
Ach chan eil e an-còmhnaidh furasta SNR obrachadh a-mach gu ceart. A rèir an t-siostaim, is dòcha gum feumar beachdachadh air factaran a bharrachd leithid sruth dorcha, fuaim leughaidh, no binning piogsail. Bidh an stiùireadh seo gad thoirt tron teòiridh, na foirmlean bunaiteach, mearachdan cumanta, tagraidhean, agus dòighean practaigeach airson SNR a leasachadh, a’ dèanamh cinnteach gun urrainn dhut a chur an sàs gu ceart thar raon farsaing de cho-theacsan.
Dè a th’ ann an co-mheas comharra-gu-fuaim (SNR)?
Aig a chridhe, tha co-mheas comharra-ri-fuaim a’ tomhas a’ chàirdeis eadar neart comharra a tha thu ag iarraidh agus an fhuaim cùl-fhiosrachaidh a tha ga fhalach.
● Comharra = am fiosrachadh brìoghmhor (m.e., guth ann an gairm, rionnag ann an ìomhaigh teileasgop).
● Fuaim = luaineachdan air thuaiream, neo-mhiannach a bhios a’ saobhadh no a’ falach an t-soidhne (m.e., statach, fuaim mothachaidh, bacadh dealain).
Gu matamataigeach, tha SNR air a mhìneachadh mar:
Leis gum faod na co-mheasan sin atharrachadh thar iomadh òrdugh meudachd, mar as trice bidh SNR air a chur an cèill ann an deicibeilean (dB):
● SNR àrd (m.e., 40 dB): tha an comharra a’ faighinn làmh an uachdair, agus mar thoradh air sin tha fiosrachadh soilleir agus earbsach ann.
● SNR ìosal (m.e., 5 dB): bidh fuaim a’ cur cus cuideam air an t-soidhne, ga dhèanamh duilich eadar-mhìneachadh.
Mar a nì thu obrachadh a-mach SNR
Faodar co-mheas comharra-gu-fuaim obrachadh a-mach le diofar ìrean de chruinneas a rèir dè na stòran fuaim a tha air an gabhail a-steach. San earrann seo, thèid dà chruth a thoirt a-steach: aon a bheir cunntas air sruth dorcha agus aon a tha a’ gabhail ris gun gabh dearmad a dhèanamh air.
Nota: Feumaidh tu luachan fuaim neo-eisimeileach a chur ri chèile ann an ceàrnag. Tha gach stòr fuaim air a cheàrnadh, air a shuimeachadh, agus air freumh ceàrnagach an iomlain a ghabhail.
Co-mheas comharra-gu-fuaim le sruth dorcha
Seo an co-aontar a bu chòir a chleachdadh ann an suidheachaidhean far a bheil fuaim an t-sruth dhorcha mòr gu leòr airson a bhith feumach air a ghabhail a-steach:
Seo mìneachadh nan teirmean:
Comharra (e-): Is e seo an comharra a tha cudromach ann am foto-eileagtronan, leis a’ chomharra sruth dorcha air a thoirt air falbh.
Bidh an comharra Iomlan (e-) na àireamh de photoelectrons anns a’ piogsail air a bheil ùidh – chan e luach a’ phiogsail ann an aonadan de ìrean liath a th’ ann idir. Is e fuaim an photonshot an dàrna eisimpleir den Chomharra (e-), aig bonn na co-aontar.
Sruth dorcha (DC):An luach sruth dorcha airson a’ phicteil sin.
t: Ùine nochdaidh ann an diogan
σr:Leugh fuaim ann am modh camara.
Co-mheas comharra-gu-fuaim airson sruth dorcha neo-shuntasach
Ann an cùisean goirid (< 1 diog) amannan nochdaidh, a bharrachd air camarathan fuaraichte, àrd-choileanaidh, bidh fuaim sruth dorcha gu math nas ìsle na fuaim leughaidh, agus air a dhearmad gu sàbhailte.
Far a bheil teirmean a-rithist mar a chaidh am mìneachadh gu h-àrd, ach a-mhàin nach fheumar comharra an t-sruth dhorcha obrachadh a-mach agus a thoirt air falbh bhon chomharra oir bu chòir dha a bhith co-ionann ri neoni.
Teòrannan nan foirmlean seo agus teirmean a tha a dhìth
Cha toir na foirmlean mu choinneamh ach freagairtean ceart airson CCD agusCamaraichean CMOSBidh EMCCD agus innealan dianaichte a’ toirt a-steach stòran fuaim a bharrachd, agus mar sin chan urrainnear na co-aontaran seo a chleachdadh. Airson co-aontar co-mheas comharra-gu-fuaim nas coileanta a bheir cunntas air na tabhartasan sin agus feadhainn eile.
Is e teirm fuaim eile a tha (no a bha) cumanta ann an co-aontaran SNR an neo-aonfhoirmeachd freagairt-foto (PRNU), ris an canar uaireannan 'fuaim pàtran stèidhichte' (FPN). Tha seo a’ riochdachadh neo-chothromachd buannachd agus freagairt chomharran thar an sensor, a dh’ fhaodadh a bhith nas làidire aig comharran àrda ma tha iad mòr gu leòr, a’ lughdachadh SNR.
Ged a bha PRNU mòr gu leòr aig camarathan tràtha airson gum feumadh iad a bhith air an toirt a-steach, bha a’ mhòr-chuid de na camarathan as ùirecamarathan saidheansailaig a bheil PRNU ìosal gu leòr gus a chuibhreann a dhèanamh gu math nas ìsle na fuaim peilear foton, gu h-àraidh às deidh ceartachaidhean air bòrd a bhith air an cur an sàs. Mar sin, mar as trice thathas ga dhearmad ann an àireamhachadh SNR. Ach, tha PRNU fhathast cudromach airson cuid de chamarathan agus thagraidhean, agus tha e air a ghabhail a-steach anns a’ cho-aontar SNR nas adhartaiche airson iomlanachd. Tha seo a’ ciallachadh gu bheil na co-aontaran a chaidh a thoirt seachad feumail airson a’ mhòr-chuid de shiostaman CCD/CMOS ach cha bu chòir an làimhseachadh mar gum biodh iad iomchaidh gu h-uile-choitcheann.
Seòrsachan Fuaime ann an Àireamhachadh SNR
Chan eil obrachadh a-mach SNR dìreach mu bhith a’ dèanamh coimeas eadar comharra agus aon luach fuaim. Ann an cleachdadh, bidh grunn thùsan fuaim neo-eisimeileach a’ cur ris, agus tha e riatanach an tuigsinn.
Fuaim Peilear
● Tùs: ruighinn staitistigeil fotonan no dealanan.
● Sgèilean le freumh ceàrnagach a’ chomharra.
● Ceannasach ann an ìomhaighean le crìochan foton (reul-eòlas, maicreasgopaidh fluorescence).
Fuaim Teirmeach
● Canar fuaim Johnson–Nyquist ris cuideachd, air a chruthachadh le gluasad dealanach ann an resistors.
● A’ meudachadh le teòthachd agus leud-bann.
● Cudromach ann an eileagtronaig agus conaltradh gun uèir.
Fuaim an t-Sruth Dhorcha
● Atharrachadh air thuaiream ann an sruth dorcha taobh a-staigh mothachairean.
● Nas cudromaiche ann an nochdaidhean fada no lorgairean blàth.
● Air a lughdachadh le bhith a’ fuarachadh an sensor.
Leugh Fuaim
● Fuaim bho amplifiers agus tionndadh analogach gu didseatach.
● Stèidhichte gach leughadh, agus mar sin deatamach ann an rèimean comharran ìosal.
Fuaim Cainnteachaidh
● Air a thoirt a-steach le digiteachadh (cruinneachadh gu ìrean fa leth).
● Cudromach ann an siostaman le doimhneachd bheag (m.e., claisneachd 8-bit).
Fuaim Àrainneachdail/Siostaim
● EMI, crois-labhairt, tonn-solair cumhachd.
● Faodaidh e làmh an uachdair fhaighinn ma tha an dìon/talamhachadh bochd.
Cuidichidh tuigse air dè de na rudan sin as làidire le bhith a’ taghadh na foirmle agus an dòigh lughdachadh cheart.
Mearachdan cumanta ann a bhith a’ tomhas SNR
Tha e furasta iomadh dòigh ‘ath-ghoirid’ a lorg airson co-mheas comharra-gu-fuaim a thomhas ann an ìomhaighean. Mar as trice bidh iad sin nas lugha iom-fhillte na na co-aontaran mu choinneamh, a’ leigeil le bhith nas fhasa a tharraing bhon ìomhaigh fhèin seach a bhith feumach air eòlas air paramadairean camara leithid fuaim leughaidh, no an dà chuid. Gu mì-fhortanach, tha e coltach gu bheil gach aon de na dòighean sin ceàrr, agus gun toir iad gu toraidhean claon agus neo-chuideachail. Thathas a’ moladh gu làidir gum bu chòir na co-aontaran mu choinneamh (no an dreach adhartach) a chleachdadh anns a h-uile cùis.
Seo cuid de na geàrr-rathaidean meallta as cumanta:
1、Coimeas eadar dian an t-soidhne agus dian an cùl-fhiosrachaidh, ann an ìrean liath. Tha an dòigh-obrach seo a’ feuchainn ri cugallachd a’ chamara, neart an t-soidhne no co-mheas an t-soidhne ri fuaim a mheasadh le bhith a’ dèanamh coimeas eadar dian as àirde agus dian an cùl-fhiosrachaidh. Tha lochdan mòra san dòigh-obrach seo oir faodaidh buaidh atharrachaidh a’ chamara dian an cùl-fhiosrachaidh a shuidheachadh gu neo-riaghailteach, faodaidh buannachd dian an t-soidhne a shuidheachadh gu neo-riaghailteach, agus chan eil tabhartas fuaim sam bith anns an t-soidhne no anns a’ chùl-fhiosrachaidh air a thoirt fa-near.
2、A’ roinneadh mhullaichean nan comharran leis an claonadh àbhaisteach ann an raon de piogsail sa chùl-raon. No, a’ dèanamh coimeas eadar luachan nam mhullaichean agus an fhuaim lèirsinneach sa chùl-raon a chithear le pròifil loidhne. A’ gabhail ris gu bheil an co-shìneadh air a thoirt air falbh gu ceart bho na luachan mus tèid a roinn, is e an cunnart as motha san dòigh-obrach seo làthaireachd solas sa chùl-raon. Mar as trice bidh solas sam bith sa chùl-raon a’ faighinn làmh an uachdair air an fhuaim ann am piogsail sa chùl-raon. A bharrachd air an sin, chan eilear a’ beachdachadh idir air an fhuaim anns a’ chomharra a tha fo cheist, leithid fuaim losgaidh.
3、Comharra cuibheasach ann am piogsail a tha fo cheist an aghaidh claonadh àbhaisteach luachan piogsail: Tha coimeas no amharc air mar a dh’atharraicheas comharra aig a’ char as àirde thar piogsail faisg air làimh no frèamaichean leantainneach nas fhaisge air a bhith ceart na dòighean goirid eile, ach chan eil e coltach gun seachnaich e buaidhean eile a bhios a’ saobhadh luachan, leithid atharrachadh anns a’ chomharra nach eil a’ tighinn bho fhuaim. Faodaidh an dòigh seo a bhith neo-mhearachdach cuideachd air sgàth àireamhan ìosal piogsail anns a’ choimeas. Chan fhaodar dìochuimhneachadh mu bhith a’ toirt air falbh luach an fhrith-rathaid nas motha.
4、A’ tomhas SNR gun a bhith ag atharrachadh gu aonadan dian de photoelectrons, no gun a bhith a’ toirt air falbh an offset: Leis gur e fuaim peilear photon mar as trice an stòr fuaim as motha agus gu bheil e an urra ri eòlas air offset agus buannachd a’ chamara airson tomhas, chan eil e comasach àireamhachadh air ais gu photoelectrons a sheachnadh airson àireamhachadh SNR.
5、A’ breithneachadh SNR leis an t-sùil: Ged a dh’ fhaodadh e a bhith feumail ann an cuid de shuidheachaidhean a bhith a’ breithneachadh no a’ coimeas SNR leis an t-sùil, tha cnapan-starra ris nach robh dùil ann cuideachd. Faodaidh e a bhith nas duilghe a bhith a’ breithneachadh SNR ann am piogsail àrd-luach na ann am piogsail luach nas ìsle no cùl-fhiosrachaidh. Faodaidh buaidhean nas seòlta pàirt a ghabhail cuideachd: Mar eisimpleir, faodaidh diofar sgrùdairean coimpiutair ìomhaighean a thoirt seachad le eadar-dhealachadh gu math eadar-dhealaichte. A bharrachd air an sin, faodaidh taisbeanadh ìomhaighean aig diofar ìrean zoom ann am bathar-bog buaidh mhòr a thoirt air coltas lèirsinneach fuaim. Tha seo gu sònraichte duilich ma thathar a’ feuchainn ri coimeas a dhèanamh eadar camarathan le diofar mheudan piogsail àite nì. Mu dheireadh, faodaidh làthaireachd solas cùl-fhiosrachaidh oidhirp sam bith air SNR a mheasadh gu fradharcach a chuir às.
Tagraidhean SNR
Tha SNR na thomhas uile-choitcheann le iomadh cleachdadh:
● Clàradh Fuaime is Ciùil: A’ dearbhadh soilleireachd, raon fiùghantach, agus dìlseachd chlàraidhean.
● Conaltradh gun Uèir: Tha SNR ceangailte gu dìreach ri ìrean mearachd bit (BER) agus tro-chur dàta.
● Dealbhan Saidheansail: Ann an reul-eòlas, feumaidh SNR àrd a bhith ann airson rionnagan fann a lorg an aghaidh deàrrsadh speur sa chùl-raon.
● Uidheam Meidigeach: Bidh sganaidhean ECG, MRI, agus CT an urra ri SNR àrd gus comharran a dhealachadh bho fhuaim fiseòlasach.
● Camaraichean & Dealbhan-camara: Bidh camarathan luchd-cleachdaidh agus mothachairean CMOS saidheansail le chèile a’ cleachdadh SNR gus coileanadh a thomhas ann an solas ìosal.
A’ leasachadh SNR
Leis gur e tomhas cho cudromach a th’ ann an SNR, thathar a’ dèanamh oidhirp mhòr gus a leasachadh. Tha na ro-innleachdan a’ gabhail a-steach:
Modhan-obrach Bathar-cruaidh
● Cleachd mothachairean nas fheàrr le sruth dorcha nas ìsle.
● Cuir dìon agus talamh an sàs gus EMI a lùghdachadh.
● Lorgairean fionnar gus fuaim teirmeach a chumail fodha.
Modhan-obrach Bathar-bog
● Cuir sìoltachain didseatach an sàs gus triceadan nach eilear ag iarraidh a thoirt air falbh.
● Cleachd cuibheasachd thar iomadh frèam.
● Cleachd algorithmean lughdachadh fuaim ann an giullachd ìomhaighean no claisneachd.
Binning Pixel agus a’ bhuaidh a th’ aige air SNR
Tha buaidh binning air a’ cho-mheas comharra-ri-fuaim an urra ri teicneòlas camara agus giùlan an sensor, leis gum faod coileanadh fuaim camarathan binichte agus neo-binichte atharrachadh gu mòr.
Faodaidh camarathan CCD cosgais piogsail faisg air làimh a chur ri chèile ‘air a’ chip’. Chan eil fuaim an leughaidh ann ach aon uair, ged a thèid comharra an t-sruth dhorcha bho gach piogsail a chur ri chèile cuideachd.
Bidh a’ mhòr-chuid de chamarathan CMOS a’ dèanamh binning far-chip, a’ ciallachadh gu bheil luachan air an tomhas an toiseach (agus fuaim leughaidh air a thoirt a-steach), agus an uairsin air an cur ri chèile gu didseatach. Bidh fuaim leughaidh airson leithid de shuidheachaidhean ag àrdachadh tro iomadachadh le freumh ceàrnagach àireamh nam piogsail air an cur ri chèile, i.e. le factar 2 airson binning 2x2.
Leis gum faod giùlan fuaim mothachairean a bhith iom-fhillte, airson tagraidhean cainneachdail, thathar a’ moladh fuaim an fhrith-sheasamh, a’ bhuannachd, agus an leughaidh den chamara a thomhas ann am modh bined, agus na luachan sin a chleachdadh airson co-aontar co-mheas comharra-gu-fuaim.
Co-dhùnadh
’S e an co-mheas comharra-gu-fuaim (SNR) aon de na meatairean as cudromaiche ann an saidheans, innleadaireachd agus teicneòlas. Bho bhith a’ mìneachadh soilleireachd ann an gairmean fòn gu bhith a’ comasachadh lorg reul-chriosan fad às, tha SNR na bhunait airson càileachd shiostaman tomhais is conaltraidh. Chan e dìreach mu bhith a’ cuimhneachadh foirmlean a tha maighstireachd SNR - tha e mu dheidhinn tuigse fhaighinn air barailean, crìochan, agus co-rèiteachaidhean san t-saoghal fhìor. Bhon t-sealladh seo, faodaidh innleadairean agus luchd-rannsachaidh tomhasan nas earbsaiche a dhèanamh agus siostaman a dhealbhadh a bheir a-mach lèirsinn bhrìoghmhor eadhon ann an suidheachaidhean fuaimneach.
A bheil thu airson barrachd ionnsachadh? Thoir sùil air artaigilean co-cheangailte:
Tucsen Photonics Co., Ltd. Gach còir glèidhte. Nuair a bhios tu a’ toirt iomradh, feuch an cuir thu an stòr an cèill:www.tucsen.com
