nm波长处,血红蛋白的光吸收率比较低,那么反射光强

光电式脉搏波无线测量系统

东南大学王晨迪, 王衡，朱文琦

（东南大学生物科学与医学工程学院，江苏省南京市210096）

指导教师：汪丰副教授

摘要：本项目研制的光电式脉搏波无线测量系统包括脉搏波测量模块，无线收发模块和计算机分析处理软件三大部分。结合光电容积法的特点，充分利用了TI公司OPT101等芯片的特性，设计高通、低通、工频陷波器对输出信号进行处理；使用集成了模数转换的CC2430单片机芯片完成检测心率、无线通信等功能；计算机分析软件通过USB接口与无线接收模块交换数据，接收脉搏波信号，可动态实时观察脉搏波数据，并进行分析处理，通过本文提出的基于小波变换的阈值去噪改进算法，快速有效地分离脉搏波信号和噪声；依靠智能分析算法辅助医生进行各波段特征提取、进行节律异常，血管弹性和血液粘性等快速诊断，迅速关注异常脉搏波，指导用户了解自身健康状况和帮助医护人员进行下一步医疗措施。

关键词：光电脉搏波，传感器，无线传输，小波去噪，智能分析

Abstract: The photoelectric pulse wave wireless measurement system developed in this project includes pulse wave measurement module, wireless transceiver modules, and computer analysis software. Combined with the characteristics of photoelectric volume method, we have made full use of the OPT101 and other chips from TI company designing high-pass, low pass, power frequency notch filter to process the output signals; By the use of the integration of the analog-digital conversion of the CC2430 microcontroller chip, the heart rate detection, wireless communications and other functions have been accomplished; computer analysis software can exchange data with the wireless receiver module via USB interface to receive the pulse wave signal and fulfill dynamic real-time observation of pulse wave data and analyzed treatment. Using the proposed threshold denoising Algorithm based on wavelet transform, the pulse wave signal and noise can be separated quickly and effectively; the intelligence analysis algorithms can assist doctors with feature extraction, and rhythm abnormalities, blood vessel elasticity and blood viscosity and other rapid diagnosis and pay attention to abnormal pulse wave promptly, guiding the user to understand their own health status and help medical staff medical measures on the next step.

Key Words: Photoelectric pulse wave, sensors, wireless transmission, wavelet denoising, intelligent analysis

一、引言

脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象，脉搏波的波形幅度和形态，包含了反映心脏和血管状况的重要生理信息。光电脉搏波检测法能避开强烈的电磁干扰，具有很高的绝缘性，做到无创伤、稳定、尽可能少的不适应感和无过敏反应[1]。目前已有多种测量脉搏等身体特征的仪器，但由于现有仪器都太大，随身携带不方便，无法进行长期监测。因此，研制无线人体脉搏测量装置具有重要的实用意义，其优势在于：操作简单，携带方便，脉搏数据可无线输送到数据接收终端，并通过USB接口与计算机相连，适合长期监护和数据分析。

光电脉搏波的测量原理[2]为：根据朗伯比尔(Lamber Beer) 定律，物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比。当恒定波长的光照射到人体组织上时，通过人体组织吸收、反射衰减后测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。

脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的，在人体指尖，组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是

作者简介：王晨迪（1988-），女，福建福州人，学生，本科，生物信号处理；王衡（1987-），男，山东淄博人，学生，本科，生物信号处理；朱文琦（1987-），女，江苏常州人，学生，本科，生物信号处理；

恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的，可以忽略，因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的，那么在恒定波长的光源的照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。

二、测量系统总体结构

整个系统具体包括脉搏波测量模块，单片机主控模块和计算机分析处理软件三大部分。

1）脉搏波测量模块完成脉搏波信号的拾取、放大、滤波，检测电路中的前置放大器将光电传感器的检测信号适当放大后，送工频陷波器陷波，以防止可能出现的过强工频干扰阻塞系统放大通道。主放大器和末级放大器将信号放大，并经过滤波处理滤除基线漂移和运动伪迹等。

2）单片机主控模块包含用户端和服务器端两个子模块。前者将脉搏信号进行模数转换，通过单片机计算心率参数，并将原始信号通过无线方式传送给服务器端模块。后者通过USB口与计算机连接并交换数据。系统采样率为200Hz，无线数据传输速率为19.2kbps。本模块将采用TI公司CC2430芯片。

3）计算机分析处理软件。软件通过USB接口与无线接收模块交换数据，接收脉搏波信号，可动态实时观察脉搏波数据，并对数据进行分析处理；研究并实现从脉搏波信号中检测心率；可保存测量的脉搏波信号，并离线观察和分析信号。

工作流程如下：佩戴适合的光电检测装置，opt101发出一定波长红外波，传感器感受由脉搏反射回的光信号，将其转换成电信号，电信号再经过放大、增益、滤波之后传送到CC2430芯片中。进入芯片的信号经过ADC转换，由微处理器进行简单处理，经过计算后转换成脉率数据，存储在内存中。内存中数据通过USB或无线传输系统送进计算机中，进行进一步去噪与分析和显示。见图1。

三、测量系统具体模块设计

3.1 光电检测脉搏波的原理[1]

红外发光二极管发出的光照射到手指上，被手指组织的血液吸收和衰减后由传感器opt101接收，由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性脉动变化，它对光的吸收和衰减也是周期性脉动的，于是opt101输出信号的变化也就是周期性变化，反映了动脉血的变化，完成了变化的光信号到变化的电信号的转变。

按光的接收方式可分为透射式和反射式和透射式两种。透射式的光源与光敏接收器件的距离相等并且对称布置，从光源发出的光穿过皮肤进入深层组织，除被皮肤、色素、指甲、血液等吸收外，一部分由血液漫反射回，其余部分则透射出来；反射式的测量原理与透射式的基本相同，所不同的是测头当中的发射光源和光敏器件位于同一侧，接收的是漫反射回来的光。考虑到舒适度本系统采用了反射式来提取脉搏波。

3.2 脉搏波采集电路

根据对脉搏信号的采集要求，设计以下的脉搏波采集电路方案：主要由以下7大部分组成（见图2）：

①传感器：为了充分利用器件的效果，光源和光敏元件的选择是综合考虑的，考虑到在805nm波长处，血红蛋白的光吸收率比较低，那么反射光强较大，有利于光敏器件，故选用波长为805nm的红外发射管，落在光敏元件OPT101检测灵敏度较高的波段内。OPT101[2]将感光部件和放大器集成在同一个芯片内部，线性好、响应快，能检测到像脉搏波这样低频、微弱的生理信号。这种集成化的设计方式有效地克服了后端运算放大器空载电流输出对光敏部件输出电流的影响,而且芯片输出的电压信号可以通过外部的精密电阻进行调节。同时芯片的集成化设计有利于芯片适应整体的电路设计,而且能够减小系统的功耗。

②差分放大：前置放大是脉搏数据采集的关键环节。由于人体信号十分微弱，噪声背景强且信号源阻抗较大，因此，通常要求前置放大器具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、非线性度小、合适的频带和动态范围等性能，设计时一般都采用差分放大电路。采用TI公司的INA118精度较高而且功耗较小，放大倍数由单个电阻控制，共模抑制比较高。

③高通滤波电路：基线漂移和呼吸时脉搏波信号幅值的变化，从频谱上说，这些影响都可以归结为一个低频噪声干扰，这些噪声主要集中在0.015Hz-0.3Hz。设定高通截止频率为0.5Hz，留有一定的余量为防止元器件因精度不够而造成较大误差。

④一级放大；

⑤工频陷波电路：虽然前置放大电路对共模干扰具有较强的抑制作用，但部分工频干扰是以差模信号方式进入电路的，经过前面的前置放大、低、高通滤波和主放后，输出仍然存在较强的工频干扰，所以必须专门滤除。本系统采用的Fliege 陷波滤波器具有以下优点：仅用四个高精度组件（两个电阻和两个电容）就可实现中心频率的调谐；允许组件的轻度不匹配，其仅会影响中心频率，而不会影响陷波深度；使用两个相同阻值的非关键电阻器就可实现滤波器 Q 值的独立调谐，且不会影响中心频率；滤波器的中心频率在小范围内的调整对陷波深度的影响不大。

⑥二级放大；

⑦低通滤波电路：脉搏波信号在10Hz以下，为了消除高频干扰，使用低通滤波器，根据经验可取截至频率为30Hz。

3.3 单片机主控模块

单片机主控模块主要包括两个子模块，用户端和服务器端两个模块。前者将脉搏信号进行模数转换，通过单片机计算心率参数，通过液晶屏显示实时心率，并将原始信号通过无线方式传送给数据通讯模块。后者通过串口与计算机连接并交换数据，交给后台处理。系统采样率为200Hz。本模块核心采用TI公司CC2430芯片，集成了模数转换和点对点无线通信功能[3]。

3.4计算机软件模块

（1）模块功能及结构（见图3）

该模块能完成以下功能：

①接收串口传来的实时脉搏波数据，通过算法分析滤波后显示；

②自动分析并保存脉搏波分析结果信息；便于后期工作的进行。

③根据病人姓名，时间，等进行检索，回调脉搏波数据，显示，医生补充；

④用户管理系统界面人性化，操作方便快捷。

信息处理流程如图4所示，病人通过无线监护装置向工作站发送脉搏波数据，工作站将接收的数据送至智能分析模块，并将数据信息和分析结论共同存入数据库中；同时，工作站完成对数据库的查询、修改等功能。

（2）小波去噪[4]

本测量系统提出了一种基于小波变换的脉搏波阈值去噪改进算法：

①依据了高频系数方差在不同尺度下的分布特征,提出了一种自适应确定分解层数方法；以小波分解的高频系数方差衰减和上升的拐点作为确定层数的特征点，提出自适应确定小波分解层数的算法。②根据小波系数的局部邻域信息进行方差估计，尽可能更多的保留信号细节，得到效果较好的自适应阈值估计。③针对恒定偏差与不连续问题, 在软硬阈值折中函数的基础上，引进了领域参数，提出在阈值邻域范围内线性收缩至零的阈值函数。

将小波降噪算法应用于光电式脉搏波无线测量系统中，实验结果表明该方法可以快速有效地分离脉搏波信号和噪声,为准确监测脉搏波信号奠定了基础。去噪效果图见图5。

（3）智能分析[5]

智能分析算法可以辅助进行各波段特征提取、进行节律异常，血管弹性和血液粘性等快速诊断。

特征提取包括：波形检测：P波检测、D波检测、V波检测、u点定位；参数提取：Ps、Pd、Pm。

诊断分析包括：频域分析、脉搏频率、降中峡指标、重搏波指标、K值、SV心脏每搏出量、CO 心输出量、TPR 外周阻力、AC 动脉顺应性、BAS 体表面积、SI 心搏指数、CI 心脏指数、V 血液粘度、BV 总血容量、ALK 血液半更新率、ALT 血液半更新时间、TM 平均滞留时间。效果图见图6。

四、结束语

无创伤监护技术是未来医学工程发展的重要方向，而人体脉搏信号中蕴含着丰富的生理信息，逐渐引起了临床医生的很大兴趣。光电容积法( PPG) 是当今测量脉搏信号的一种有效途径，可以通过这种方法测量血氧饱和度、 氧分压、心搏出量等生理信号，为临床诊断提供了强有力的技术支持。光电式脉搏波无线测量系统所研制的装置达到了初步设计目标，以该系统的部分设计思想和另一国家创新项目组合参加了第11届大学生挑战杯竞赛，荣获了全国二等奖。

参考文献

[1] 韩文波,曹维国,张精慧.光电式脉搏波监测系统[J].长春光学精密机械学院学报, 1999, 22(4):30-34

[2] 戴君伟,王博亮.光电脉搏传感器的研制和噪声分析[J].现代电子技术传感器技术, 2006, 217(2):78-80

[3] 宁炳武,刘军民.基于CC2430的Zigbee 网络节点设计[J].电子技术应用, 2008, 34(3)

[4] 陶红艳,秦华峰,余成波.基于改进阈值函数的小波域去噪算法的研究[J]. 压电与声光, 2008, 30(1):93-95.

[5] 元慧.脉搏波的特征信息分析和动脉硬化诊断研究[D].山东：山东大学,2005

图1 总体结构框图 图

2脉搏波采集电路图

图 3 模块功能及结构图

图4 信息处理流程图

图5 小波去噪效果图

图6 智能分析效果图

各种波长及其颜色

1、芯片发光颜色（COLW） 红（Red）：R（610nm-640nm）黄（Yellow）：Y（580nm-595nm）兰（Blue）：B（455nm-490nm）兰绿（Cyan）：C（490nm-515nm）绿（Green）：G（501nm-540nm）紫（Purple）：P（380nm-410nm）琥珀（Amber）：A（590nm-610nm）白（White）：W2 黄绿（Kelly）：K（560nm-580nm）暖白（Warm white）W3 2、颜色波长 ★红： R1：610nm-615nm R2：615nm-620nm R3：620nm-625nm R4：625nm-630nm R5：630nm-635nm R6：635nm-640nm ★黄： Y1：580nm-585nm Y2：585nm-590nm Y3：590nm-595nm ★琥珀色： A1：600nm-605nm A2：605nm-610nm ★兰绿： G1：515nm-517.5nm G2：517.5-520nm G3：520nm-525nm G4：525nm-530nm G5：530nm-535nm G6：535nm-540nm ★兰： B1：455nm-460nm B2：460nm-462.5nm B3：462.5nm-465nm B4：460nm-465nm B5：465nm-470nm B6：470nm-475nm B7：475nm-480nm B8：480nm-485nm B9：485nm-490nm ★黄绿： K1：560nm-565nm K2：565nm-570nm K3：570nm-575nm K4：575nm-580nm ★纯绿： C1：490nm-495nm C2：495nm-500nm C3：500nm-515nm

波长与发光颜色知识汇总

白色光有完美的颜色特性，但它会损害适应暗光的视觉，一定光源熄灭后需要一定的时间来重新适应。 红色光通常是用作夜视。红光不会引起你瞳孔过分收缩和一旦红光熄灭时眼睛不需要重新适应黑暗。红色也通常在单色相片处理被用作为“安全”颜色因为它不会损坏正在冲印的底片黄色光有着红色光和白色光的一些优点。黄色光另外一优点就是当你阅读时减少因为长时间阅读而导致眼睛疲劳的反射和眩目的光。 绿色光也可以用作为夜视，绿色光还特别适用于在夜晚的时候阅读地图或图表。它还不那么容易被夜视装备发现，便很容易被人眼发现，绿色光的亮度比红色光低。 蓝色光可被用作在夜晚阅读地图和通常很受军事人员青睐，因为蓝色光增加了对比度的水平。它还可以用作戏院和演出时的后台工作灯色。 蓝绿光有着相似绿光和蓝光的夜视优点，但随着蓝绿光的颜色特性的提高，一些用户因为这个原因喜欢用蓝绿光。 红外线红光是与夜视装备一起使用的。否则人的眼睛是看不到红外线光的。 紫外光通常是用作识别钞票是否伪造，一些紫外发光二极管照明物在夜总会和派对上很受欢迎，它们被用来使荧光物质发出更亮的光。 光的颜色和它的波长 光的颜色是否可以看见是由它的波长决定的，光的波长是以纳米为单位的也说是十亿分之一米。发光二极管发出的光几乎都是一致的也就是说它几乎都是在一个波长，发出非常纯的颜色。以下是光的颜色和它的波长。 中红外线红光 4600nm - 1600nm --不可见光 低红外线红光 1300nm - 870nm --不可见光 850nm - 810nm -几乎不可见光 近红外线光 780nm -当直接观察时可看见一个非常暗淡的樱桃红色光 770nm -当直接观察时可看见一个深樱桃红色光 740nm -深樱桃红色光 红色光 700nm - 深红色 660nm - 红色 645nm - 鲜红色 630nm - 橘红 620nm - 橙红 橙色光

血红蛋白

血红蛋白是血细胞的重要组成部分，它负责将氧气从肺部输送到身体的其它组织。血红蛋白在任一时刻所含的氧气量被称为血氧饱和度(即SpO2)。 血氧饱和度是反映人体呼吸功能及氧含量是否正常的重要生理参数，它是显示我们人体各组织是否健康的一个重要生理参数。严重缺氧会直接导窒息、休克、死亡等悲剧的发生。 在肺部，氧气附着在受红细胞约束的蛋白质上，称为血色素（符号Hb），血液中的血色素有两种形态：氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)，则 血氧饱和度SpO2=(HbO2x100)/(HbO2+Hb)x100% 血氧仪的测试原理是：氧合血红蛋白和还原血红蛋白在可见光和接近红外线的频谱范围内具有不同的吸收特性，还原血红蛋白吸收较多的红色频率光线，吸收较少的红外频率光线；而氧合血红蛋白吸收较少的红色频率光线，吸收较多的红外频率光线。这个区别是SpO2测量系统的最基本依据。 为测量人体对红光和红外光线的吸收。红色和红外线发光二极管位置相互靠得尽可能近，发射的光线可透过人体内的单组织点。先由响应红色和红外光线的单个光电二极管接收光线，然后由互阻放大器产生正比于接收光强的电压。红色和红外LED通常采用时间复用的方式，因此相互间不会干扰。环境光线经估计将从每个红色和红外光线中扣除。测量点包括手指、脚趾和耳垂。 脉搏血氧仪提供了以无创方式测量血氧饱和度或动脉血红蛋白饱和度的方法。脉搏血氧仪的工作原理基于动脉搏动期间光吸收量的变化。分别位于可见红光光谱(660纳米)和红外光谱(940纳米)的两个光源交替照射被测试区(一般为指尖或耳垂)。在这些脉动期间所吸收的光量与血液中的氧含量有关。微处理器计算所吸收的这两种光谱的比率，并将结果与存在存储器里的饱和度数值表进行比较，从而得出血氧饱和度。 典型的血氧仪传感器有一对LED，它们通过病人身体的半透明部位(通常是指尖或耳垂)正对着一个光电二极管。其中一个LED是红光的，波长为660nm；另一个是红外线的，波长是940nm。血氧的百分比是根据测量这两个具有不同吸收率的波长的光通过身体后计算出的。

各种颜色的吸收波长

人的眼睛能感觉到的光称为可见光(visible light)。在可见光区内，不同波长的光具有不同的颜色，只具有一种波长的光称为单色光，由不同波长组成的光称为复合光。日常我们所看到的太阳光、白炽灯光、日光灯光等白光都是复合光，它是由400～760 nm波长范围内的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光按一定比例混合而成的。 实验证明，如果将两种适当颜色的单色光按一定强度比例混合，也可以得到白光，我们通常将这两种颜色的单色光称为互补色光。图（8—1）为互补色光示意图，图中处于直线关系的两种颜色的光是互补色光，它们彼此按一定比例混合即成为白光。 2．溶液的颜色和对光的选择性吸收 物质呈现的颜色与光有密切的关系，当光照射到物质上时，由于物质对于不同波长的光的反射、散射、折射、吸收、透射的程度不同，使物质呈现不同的颜色。 对于溶液来说，它所呈现的不同颜色，是由于溶液中的质点选择性地吸收了某种颜色的光而引起的。当一束白光通过某溶液时，如果溶液对各种颜色的光均不吸收，入射光全透过，或虽有吸收，但各种颜色的光透过程度相同，则溶液是无色的；如果溶液只吸收了白光中一部分波长的光，而其余的光都透过溶液，则溶液呈现出透过光的颜色，在透过光中，除吸收光的互补色光外，其它的光都互补为白光，所以溶液呈现的恰是吸收光的互补色光的颜色。例如，CuSO4溶液选择性地吸收了白光中的黄色光而呈现蓝色；KMnO4溶液选择性地吸收了白光中的绿色光而呈现紫红色。表8—2列出了溶液颜色与吸收光颜色和波长的关系，可以作为测定时选择入射光波长范围的参考。 表8-2溶液颜色与吸收光颜色和波长的关系 吸收光 溶液颜色 颜色λ/ nm 黄绿紫400 ～450 黄蓝450 ～480 橙绿蓝480 ～490 红蓝绿490 ～500 紫红绿500 ～560 紫黄绿560 ～580 蓝黄580 ～600 绿蓝橙600 ～650 蓝绿红650 ～760 3．吸收光谱 物质对光的吸收具有选择性，如果要知道某溶液对不同波长单色光的吸收程度，我们使各种波长的单色光依次通过一定浓度的某溶液，测量该溶液对各种单色光的吸收程度，并记录每一波长处的吸光度，然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得一曲线，即该物质的光吸收曲线或吸收光谱(absorption spectrum)。对应于光吸收程度最大处的波长称最大吸收波长（maxi mu m absorption），以λ最大或λmax 表示，如图（8－2）所示。在λmax处测定吸光度灵敏度最高，故吸收光谱是吸光光度法中选择入射光波长的重要依据。 图8－2吸收光谱示意图 吸收光谱可以清楚、直观地反映出物质对不同波长光的吸收情况。图（8－3）是四种不同浓度的KMnO4溶液的吸收光谱。由图可知：①在可见光范围内，KMnO4溶液对不同波长的光的吸收情况不同，对波长为525 nm的绿色光吸收最多，有一吸收高峰；②四条曲线的最大

血红蛋白含量测定

血红蛋白含量测定 发表时间：2011-04-27T15:02:00.683Z 来源：《中外健康文摘》2011年第2期供稿作者：马骅1 刘海虹2 [导读] 血红蛋白测定方法很多，如比色法、比重法、血氧法、血铁法等，国际血液学标准化委员会推荐氰化高铁血红蛋白为首选测定法。马骅1 刘海虹2 (1黑龙江省临床检验中心 150008)(2中国造血干细胞捐献者资料库黑龙江省管理中心 150008) 【中图分类号】R446 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5085 (2011)2-0049-02 【关键词】血红蛋白生理检测 血红蛋白是由珠蛋白和亚铁血红素组成的结合蛋白质。每个血红蛋白分子有4条多肽链，每条折叠的多肽链中，包裹1个亚铁血红素。亚铁血红素由原卟啉和1个铁原子组成。血红蛋白分子量为64 458D。 (一)血红蛋白生理 每分子血红蛋白中的4个亚铁血红素含有4个Fe2+原子，可结合4个氧分子。因此，64 458 g血红蛋白，含铁4×55.84，可结合4×22.14 L氧，即每克血红蛋白含铁3.47 mg(即铁占0.347％)，可结合氧1.38 ml。 血红蛋白除能与氧结合形成氧合血红蛋白(HbO2)外，尚能与某些物质作用形成多种血红蛋白衍生物。它们具有特定的色泽和吸收光谱，在临床上，可用以诊断某些变性血红蛋白血症或做血红蛋白的定量测定。 (二)氰化高铁血红蛋白测定法 血红蛋白测定方法很多，如比色法、比重法、血氧法、血铁法等，国际血液学标准化委员会推荐氰化高铁血红蛋白为首选测定法。现就氰化高铁血红蛋白(HiCN)法介绍如下： 1.原理血红蛋白被高铁氰化钾氧化为高铁血红蛋白，新生或的高铁血红蛋白再与氰结合成稳定的棕红色的氰化高铁血红蛋白(HiCN)，在规定的波长和液层厚度条件下，具有一定的吸光系数，根据吸光度，可求得血红蛋白浓度。 2.方法取HiCN转化液5ml，加末梢血20μl，混匀后静置5分钟，用光径1.0 cm，波长540 nm的分光光度计测定吸光度OD(以水或稀释液调“0”)，求得每升血液中血红蛋白含量。 (三)血红蛋白测定的质量控制 血红蛋白测定的质量控制除了所用量器必须事先校准外(允许误差，5 ml吸管为2.5％，血红蛋白吸管为1％)，还要进行下面几项质量控制。 1.多仪器的线性校正取50 g／L、100 g／L、150 g／L、200 g／L的HiCN标准参考液，在λ540 nm测出其A值(以HiCN转化液为空白)，标准状态下其值应分别为0.135、0.271、0.407、0.543，如测定值与理论值不符合。 日常工作中测得的A值×367.7×K=Hbg／L或者将一血红蛋白含量较高的样品，分别稀释成1／4、1／2、3／4和原液四个梯度进行线性校正，仪器在200 g／L范围内应有良好线性，重复性试验 CV应≤2％。 2.比色皿的光径和透光度标准比色皿的光径和透光度应符合下述标准：光径1 cm的比色皿误差应<0.005 cm。 3.质控物的应用用来校准仪器和控制实验准确度的制品称为参考品；用于控制实验精密度的制品称为质控品(物)。 4.质控要求手工操作OCV≤3％，RCV≤6％，EQA DI≤2。 (四)红细胞计数和血红蛋白测定的临床意义 通常情况下，单位容积血液中红细胞数量与血红蛋白量大致呈平行的相对应关系。健康成人的红细胞数与血红蛋白量的比例约为100：3，故两者测定的意义大致相同。但在某些情况下，特别是在红细胞内血红蛋白浓度发生改变的贫血时，两者的减少程度往往不一致。如小细胞低色素性贫血时，血红蛋白的降低程度较红细胞明显，大细胞性贫血时，红细胞数量减少程度比血红蛋白下降程度明显，因此同时对患者的红细胞和血红蛋白量进行比较，对诊断就更有意义。 1.红细胞及血红蛋白增多是指单位容积血液中红细胞数及血红蛋白量高于正常参考值高限。一般来讲，经多次检查，成年男性红细胞>6.0×1012／L，血红蛋白>170 g／L；成年女性红细胞>5.5×1012／L，血红蛋白>160 g／L时即认为红细胞血红蛋白增多。一般分为相对增多和绝对增多两类： (1)相对增多：指因血浆容量减少，造成红细胞数量相对增加。见于严重呕吐、腹泻、大量出汗、大面积烧伤、慢性肾上腺皮质功能减退、尿崩症、甲状腺功能亢进症危象、糖尿病酮症酸中毒等疾病。 (2)绝对增多：临床上称为红细胞增多症，是一种由多种原因引起红细胞增多的症候群。按发病原因可分为继发性和原发性两类。 ①继发性红细胞增多症：是一种非造血系统疾病，发病的主要原因是因为血液中促红细胞生成素增多。 ②原发性红细胞增多症：即真性红细胞增多症，是一种原因未明的以红细胞增多为主的骨髓增殖性疾病，目前认为是多功能造血干细胞受累所致。其特点是红细胞持续性显著增多，甚至可达(7～10)×1012／L，血红蛋白180～240g/L，全身总血容量也增加，白细胞和血小板也有不同程度增多。本病属慢性病和良性增生，但具有潜在恶性趋向，部分可转变为白血病。 2.红细胞及血红蛋白减少指单位容积循环血液中红细胞数、血红蛋白量都低于正常参考值低限，通常称为贫血。临床上根据血红蛋白减低的程度将贫血分为4级：①轻度：血红蛋白<参考值低限至90g/L；②中度，90～60g/L；③重度：60～30g/L；④极重度：<30g/L。参考文献 [1]刘兰廷,黄如衡.高铁血红蛋白简易测定法[J];军事医学科学院院刊;1986年03期. [2]陈耀强,王婧,万家义,谢均.血红蛋白的分子结构及与其载氧功能相关的药物研究进展[J];绵阳师范学院学报;2004年05期. [3]沈高山,谷怀民,闫天秀,魏华江.亚硝酸钠和氧合血红蛋白反应的拉曼光谱[J];中国激光;2008年09期. [4]李清文,高宏,黄昊,王义明,冯军,罗国安.血红蛋白与NO分子间相互作用的电化学表征[J].高等学校化学学报;2001年08期.

光的颜色和波长

光的颜色和波长 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射。光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。 刀口尺也称作刀口直尺、刀口平尺等。光隙法是凭借人眼观察通过实际间隙的课件光隙量多少来判断间隙大小的一种基本方法。光隙法测量是将刀口尺置于被测实际线上并使刀口尺与实际线紧密接触，转动刀口直尺使其位置符合最小条件，然后观察刀口尺与被测线之间的最大光隙，此时的最大光隙即为直线度误差。当光隙值较大时，可用量块或塞尺测出其值。光隙值较小时，可通过标准光隙比较来估读光隙值大小。若间隙大于0.0025mm，则透光颜色为白光；间隙为0.001~0.002mm时，透光颜色为红光；间隙为0.001mm时，透光颜色为蓝光；刀平平尺与被测线间隙小于0.001mm时，透光颜色为紫光；刀口尺与被测线间隙小于0.0005mm时，则不透光。由此可以判断刀口尺的直线度误差。 光的颜色和它的波长 光的颜色是否可以看见是由它的波长决定的，光的波长是以纳米为单位的也说是十亿分之一米。发光二极管发出的光几乎都是一致的也就是说它几乎都是在一个波长，发出非常纯的颜色。以下是光的颜色和它的波长。 中红外线红光 4600nm-1600nm--不可见光 低红外线红光 1300nm-870nm--不可见光850nm-810nm-几乎不可见光 近红外线光 780nm-当直接观察时可看见一个非常暗淡的樱桃红色光 770nm-当直接观察时可看见一个深樱桃红色光 740nm-深樱桃红色光 红色光 700nm-深红色660nm-红色645nm-鲜红色630nm- 620nm-橙红 橙色光 615nm-红橙色光610nm-橙色光605nm-琥珀色光 黄色光 590nm-“钠“黄色585nm-黄色575nm-柠檬黄色/淡绿色 绿色 570nm-淡青绿色565nm-青绿色555nm-550nm-鲜绿色525nm-纯绿色蓝绿色（青） 505nm-青绿色/蓝绿色500nm-淡绿青色495nm-天蓝色 蓝色 475nm-天青蓝470nm-460nm-鲜亮蓝色450nm-纯蓝色 蓝紫色 444nm-深蓝色30nm-蓝紫色 紫色 405nm-纯紫色400nm-深紫色 近紫外线光 395nm-带微红的深紫色UV-A型紫外线光 370nm-几乎是不可见光，受木质玻璃滤光时显现出一个暗深紫色。 白光发光二极管有微黄色的到略带紫色的白光。白光发光二极管的色温范围有低至4000°K到12000°K。常见的白光发光二极管通常都是6500°-8000°K范围内。

不同波长光线的颜色

色彩的本质是电磁波。电磁波由于波氏的不同诃分为通讯波.红外线.可见光.紫外线、X线.R线和宇宙线等。其中波K 为380-780NM的电磁波为可见光。町见光透过三棱镜町以呈现出红.橙、黄、绿、权盎、紫七种颜色组成的光谱。红色光波鼓匕640-780NM：紫色光波最短.380-430NM在真空中： M0E-7M 红光：7700- 6400 橙黄光：6400-5800 绿光:5800- 4950 蓝龊光：4950?4400 紫光：4400-4000 波长为380-780NM的电磁波为町见光。町见光透过三棱镜可以呈现出红、檢?黄、绿、青、蓝.紫七种濒色组成的光谱。红色光波最匕640-780NM：紫色光波最短，380—430NM： 上网搜索图片：连续光谱。 红640—780NM.橙640—610,黄610—530.绿505—525.蓝505—470.紫470—380。 红640—780NM 橙640—610NM 黄610—530NM 绿505—525NM 蓝505—470NM 紫470—380NM 肉眼看得见的是电磁波中很短的一段.从0.4-0.76微米这部分称为町见光。町见光经三棱镜分光后?成为一条由红、橙、黄、绿、Wx蓝.紫七种颜色组成的光带.这光带称为光谱。其中红光波长僉tC紫光波长城短?其它备色光的波长则依次介干其间。波长氏于红光的（＞0.76微米）有红外线有无线电波：波长短于紫色光的（＜0.4微米）有紫外线 可见光波长(4*10-7m—7*10-7ni) 光色 波长X (nm) 代表波长 红(Red) 7S0-630 700 橙 630-600 620 黄(Yellow) 600?570 5S0 绿(Green) 570-500

颜色基础知识

颜色基础知识 随着涂料行业的发展以及人民生活的提高，颜色问题日益引起市场的重视。颜色感觉与听觉、闻觉、味觉等都是外界刺激人的感觉器官而产生的感觉。光照射物体经反射或透射后刺激人眼，人眼产生了此物体的光亮度和颜色的感觉信息，并将此信息传至大脑中枢，在大脑中将感觉信息进行处理、形成了色知觉。 外界光刺激-色知觉-色感觉是一个复杂的过程，它涉及光学、光化学、视觉生理、视觉心理等方面问题，从这个过程可以看出，颜色和光及人眼的观察生理，心理基础有着密切的联系，目前通过大量实验为基础已建立了一套定性、定量描述颜色的理论，称为色度学。 第一节、光与颜色 一、 可见光波与颜色 光是一种一定频率的电磁辐射。电磁辐射的范围从r射线到无线电波，电磁辐射中仅有一小段能够引起眼睛的兴奋而被感觉，这就是通常所说的可见光谱的范围，可见光谱的波长从380nm到 780nm，这一段波长人眼是可以看见的，不同的波长引起不同的颜色感觉。 光谱颜色波长及范围 颜色 波长（nm） 范围（nm） 红 700 640-780 橙 620 600-640 黄 580 550-600 绿 510 480-550

兰 470 450-480 紫 420 380-450 表中波长的范围只是粗略的，实际上从一种颜色过度到另一种颜色是一种渐变的，并且颜色随波长的变化也是不均匀的。 太阳光是一种强光，人们感觉太阳光是白色的，但事实上我们让一束太阳光通过三棱镜辐射到一幅白幕上，就会展现出一条具有各种颜色（红、橙、黄、绿、青、蓝、紫）的光带，通常进入我们的眼睛的光线很少是纯粹的单色光，只有在实验室中，利用单色仪才能观察到单色光，在日常生活中，一般是各种波长的光线一起进入我们的眼睛的，是一种混合光，混和光随着各种波长光能量的比例不同而呈现不同的颜色，短波的光能量较大时呈现蓝紫 色，长波的光能量较大时呈现红色等。 二、 自然界物体的颜色 1、自然界物体的颜色千变万化，我们所以能看见物体的颜色，是由于发光体的光线照射在物体上，光的辐射能量作用于视觉器官的结果。物体的颜色一般分为表面色和光源色，表面色即不发光物体的颜色。不发光物体的颜色只有受到光线的照射时才被呈现出来，物体的颜色是由光线在物体被反射和吸收的情况决定的，它受光源条件的影响。 绿色物体在日光下看是绿色，是由于将日光中绿色范围的波长反射出来，而光谱的其他成分则被它吸收了，当这个绿色的物体放在红光下看就变成黑色了，这是由于红光中无绿色的成分被它反射。

各种光的波长

各种光的波长可见光的光谱

但实际上要描写一组光谱到底会产生什么颜色，我们还的理解视网膜的生理功能才行。 亚里士多德就已经讨论过光和颜色之间的关系，但真正阐明两者关系的是艾萨克·牛顿。约翰·沃尔夫冈·歌德也曾经研究过颜色的成因。托马斯·杨1801年第一次提出三元色的理论，后来赫尔曼·冯·亥姆霍兹将它完善了。1960年代人们发现了人眼内部感受颜色的色素，从 而确定了这个理论的正确性。 人眼中的锥状细胞和棒状细胞都能感受颜色，一般人眼中有三种不同的锥状细胞：第一种主要感受红色，它的最敏感点在565纳米左右；第二种主要感受绿色，它的最敏感点在535 纳米左右；第三种主要感受蓝色，其最敏感点在445纳米左右。杆状细胞只有一种，它的 最敏感的颜色波长在蓝色和绿色之间。 每种锥状细胞的敏感曲线大致是钟形的。因此进入眼睛的光一般相应这三种锥状细胞和杆状细胞被分为4个不同强度的信号。 因为每种细胞也对其他的波长有反映，因此并非所有的光谱都能被区分。比如绿光不仅可以被绿锥状细胞接受，其他锥状细胞也可以产生一定强度的信号，所有这些信号的组合就是人眼能够区分的颜色的总和。 如我们的眼睛长时间看一种颜色的话，我们把目光转开就会在别的地方看到这种颜色的补色。这被称作颜色的互补原理，简单说来，当某个细胞受到某种颜色的光刺激时，它同时会释放出两种信号：刺激黄色，并同时拟制黄色的补色紫色。 事实上，某个场景的光在视网膜上细胞产生的信号并不是完全被百分之百等于人对这个场景的感受。人的大脑会对这些信号处理，并分析比较周围的信号。例如，一张用绿色滤镜拍的白宫照片——白宫的形象事实上是绿色的。但是因为人大脑对白宫的固有印象，加上周围环境的的绿色色调，人脑的会把绿色的障碍剔除——很多时候依然把白宫感受成白色。这被称作现象在英文中被称作“Retinex”——合成了视网膜（retina）和大脑皮层（cortex）两个单词。梵高就曾使用过这个现象作画。 人眼一共约能区分一千万种颜色，不过这只是一个估计，因为每个人眼的构造不同，每个人看到的颜色也少许不同，因此对颜色的区分是相当主观的。假如一个人的一种或多种锥状细胞不能正常对入射的光反映，那么这个人能够区别的颜色就比较少，这样的人被称为色弱。有时这也被称为色盲，但实际上这个称呼并不正确，因为真正只能区分黑白的人是非常少的。 杆状细胞。杆状细胞虽然一般被认为只能分辨黑白，但它们对不同的颜色的灵敏度是略微不同的，因此当光暗下来的时候，杆状细胞的感光特性就越来越重要了，它可以改变我们对颜色的感觉。 进化论的角度来论证人对基本颜色的感受应该是一致的。

可见光的光谱及各种光的波长

各种光的波长 各种光的波长可见光的光谱

一个虹所表现的每个颜色只包含一个波长的光。我们称这样的颜色 为单色的。虹的光谱实际上是连续的，但一般人们将它分为七种颜色：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但每个人的分法总是稍稍不同的。单色光的强度也会影响人对一个波长的光的颜色的感受，比如 暗的橙黄被感受为褐色，而暗的黄绿被感受为橄榄绿，等等。p1Ean qFDPw 显示器无法产生单色的橙色）。出于眼睛的生理原理，我们无法区 分这两种光的颜色。 也有许多颜色是不可能是单色的，因为没有这样的单色的颜色。黑色、灰色和白色比如就是这样的颜色，粉红色或绛紫色也是这样的 颜色。DXDiTa9E3d 波动方程是用来描写光的方程，因此通过解波动方程我们应该可以 得到颜色的信息。在真空中光的波动方程如下： utt = c2(uxx + uyy + uzz> c在这里是光速，x、y和z是空间的坐标，t是时间的坐标，u(x,y, z>是描写光的函数，下标表示取偏导数。在空间固定的一点

但实际上要描写一组光谱到底会产生什么颜色，我们还的理解视网膜的生理功能才行。 亚里士多德就已经讨论过光和颜色之间的关系，但真正阐明两者关系的是艾萨克·牛顿。约翰·沃尔夫冈·歌德也曾经研究过颜色的成因。托马斯·杨1801年第一次提出三元色的理论，后来赫尔曼·冯·亥姆霍兹将它完善了。1960年代人们发现了人眼内部感受颜色的色素，从而确定了这个理论的正确性。5PCzVD7HxA 人眼中的锥状细胞和棒状细胞都能感受颜色，一般人眼中有三种不同的锥状细胞：第一种主要感受红色，它的最敏感点在565纳M左右；第二种主要感受绿色，它的最敏感点在535纳M左右；第三种主要感受蓝色，其最敏感点在445纳M左右。杆状细胞只有一种，它的最敏感的颜色波长在蓝色和绿色之间。jLBHrnAILg 每种锥状细胞的敏感曲线大致是钟形的。因此进入眼睛的光一般相应这三种锥状细胞和杆状细胞被分为4个不同强度的信号。xHAQX74 J0X 因为每种细胞也对其他的波长有反映，因此并非所有的光谱都能被区分。比如绿光不仅可以被绿锥状细胞接受，其他锥状细胞也可以产生一定强度的信号，所有这些信号的组合就是人眼能够区分的颜色的总和。LDAYtRyKfE

吸收系数计算

关于吸收系数的计算 吸收系数在光学和分析化学或者仪器分析中有着两种不同的表达方式。光学中的吸收系数概念是从光传播的物理推导得出的原始结论，具有线性条件下的普遍意义；分析化学中的关于紫外吸收光谱吸收定律的数学表达式是由光学中的原始公式推导出来的衍生公式。对于纯粹学化学的研究者而言，只学习了衍生的吸收公式，容易走入对不同材料吸收系数的计算的误区，从而得到错误的计算数据。根据自己在计算吸收系数时的经验，对于吸收系数的计算做如下总结，对自己和其他的初学者提供一些学习的参考资料。 一、光学中关于吸收系数的表述： 光在介质中传播时，光的强度随传播距离(穿透深度)而衰减的现象称为光的吸收。 光的吸收遵循吸收定律，关于吸收定律有两种形式的表述方式： (1) 布朗－朗伯定律 光经过一定介质后的出射光强为：0L I I e α-= I 0表示入射光强，L 表示光束垂直通过介质层的厚度，a 为一正常数，称为介质对该单色光的吸收系数。 介质的吸收系数a 的量纲是长度的倒数，单位是cm -1. 吸收系数a 的倒数(1/a)的物理意义是因介质的吸收使得光强衰减到原来1/e≈％时，光所通过的介质厚度。 将布朗－朗伯定律两边积分得到：0 I L Ln I α-= 用1cm 的比色皿，则L=1cm ，得到吸收系数为：0I Ln I α=- (2) 比尔定律 对于气体或溶解于不吸收的溶剂中的物质，吸收系数a 正比于单位体积中的吸收分子数，即正比于吸收物质的浓度c ，a=kc 。 因而吸收定律可以写成如下形式：kcl e I I -=0,式中k 是于浓度无关的常数。 选自：光学（修订版）(蔡履中 王成彦 周玉芳编著;山东大学出版社;2002年08月第2版) 二、分析化学中关于吸收系数的表述： 劳伯—比尔定律(Lambert-Beerlaw)是讨论吸收光能与溶液浓度和溶质层厚度之间关系的基本定律，是分光分析的理论基础。 劳伯—比尔定律适用于可见光、紫外光、红外光和均匀非散射的液体 (一) Lambert 氏定律 一束单色光通过透明溶液介质时，光能被吸收一部分，被吸

实验七血红蛋白

实验七脱辅基血红蛋白的制备和重组 一、实验目的 1.了解生物化学中典型的血红蛋白的性质和结构以及结合在蛋白上的辅基的作用。 2.学习一种生物无机生化科研中常用的为金属酶和蛋白质代换金属离子的方法。 3.学习快速扫描分光光度计的使用及紫外可见吸收光谱的应用。 4.学习柱层析和透析袋脱盐的方法。 二、实验原理 血红蛋白(Hemoglobin)是由二价铁Fe(Ⅱ)血红素作为辅基与多肽链结合组成的一种结合蛋白，它是由四个亚基组成的四聚体，分子量大约为65000。四个亚基中，两个亚基具有相同的氨基酸序列，称为α—亚基，每条链含141个氨基酸，另外两个氨基酸序列相同的亚基，称为β—亚基，各含146个氨基酸。两种亚基有其各自的二级、三级空间结构，亚基之间以非共价键结合在一起。每个亚基中均含有一个血红素辅基，血红素是一个铁原卟啉Ⅳ，它处于一个疏水环境，此疏水环境对血红蛋白的可逆载氧功能起着非常重要的作用。Fe(Ⅱ)在血红蛋白中始终是以+2价还原态存在的，若被氧化成Fe(Ⅲ)，则称为高铁血红蛋白，它就失去了可逆载氧功能。 血红素辅基与血红蛋白均以非共价键相连，其中包括Fe(Ⅱ)与近端组氨酸(F8His)上的Nε上的配位键；卟啉环侧链丙酸阴离子与蛋白氨基酸侧链之间的盐桥；以及卟啉环中乙烯基与蛋白的疏水相互作用。在酸性条件下，由于蛋白的变性而使这些作用变得很弱，以至于高铁血红素可以从血红蛋白的疏水区中游离出来。利用高铁血红素在丁酮中的溶解度大大高于它在水溶液中的溶解度的性质，用多次丁酮萃取的方法将血红素与蛋白分离。分离得到的脱辅基血红蛋白(ApoHb)可以用金属卟啉化合物(例如高铁血红素、钴卟啉、铜卟啉等)进行重组，生成各种不同金属卟啉的血红蛋白。 由于高铁血红蛋白的紫外可见吸收光谱中，在405nm处有很强的特征吸收峰，而脱辅基血红蛋白只在280nm处有蛋白的特征吸收峰，当将高铁血红素加入ApoHb溶液中后，重组成功的高铁血红蛋白又会在405nm处出现它的特征吸收峰，因而血红蛋白的脱辅基与重组试验均可用紫外可见分光光度计进行检测。 三、实验方法 1. 氧合血红蛋白的制备(供全班学生使用) 在市血站购买一袋人血，用高速冷冻离心机4000r/min离心10min，取下层血球加四倍体积的0.9% NaCl洗血球，再用4000r/min离心10min，如此重复2～3次，取下层血球，按1∶1(v/v)体积比加甲苯，振荡2分钟以上，使血球破膜，8000r/min离心20min，弃去上层甲苯和中层脂肪，取下层血球沉淀，加10分之一沉淀体积的9% NaCl，激烈振 209页

灯光波长与水草关系

灯光波长与水草关系 编辑: myle 灯光波长与水草关系因为光线在唔同之波长下(nm),才有唔同之颜色; 例如： 紫外线会在400nm以下，人类肉眼无法睇到紫外线，无论是对动物或植物均有害；蓝-蓝绿色光会在400-500nm内，叶绿素主要利用红、蓝光来行光合作用，此波段对水草光合作用的贡献仅次於 灯光波长与水草关系 因为光线在唔同之波长下(nm)，才有唔同之颜色；例如： 紫外线会在400nm以下，人类肉眼无法睇到紫外线，无论是对动物或植物均有害；蓝-蓝绿色光会在400-500nm内，叶绿素主要利用红、蓝光来行光合作用，此波段对水草光合作用的贡献仅次於橙红色光波，此外，由於波长愈短透光率愈强，因此蓝光区光线的透光率在水深60公分时，其光照度仍可维持不变； 绿、黄光在500-600nm内，由於绿光照到叶绿素後会被反射，无法吸收利用，因此这段光波对水草的光合作用帮助极少，不过水草的叶绿体尚有少量萝卜素、叶黄素等光合色素，它们还会吸收绿光，并藉以行光合反应，绿光区的光线的照射到40公分深左右时，光照度会递减成原光源之70%; 橙黄-红色光在600-700nm内，叶绿素对红光及蓝光的吸收力最强，而相较之下，红光又略胜蓝光一筹，所以此段光波为水草行光合作用最有助益，此外，由於红光区光线的波长较长，因此与蓝光及绿光相比其透光率最差。 光质在植物生长及生理作用扮演著极重要之角色，太阳为全光谱的光质，所以人工照明灯具当然应选择与太阳相似全光谱之灯管为主，再配合不同水草的特性，以其他灯源辅助，例如绿色水草可加强红、蓝光质；而对红色水草可加强绿光区及蓝光区的光质对其生长及色泽有明显之作用。 波长较短之蓝色光，有使水草矮化、呈横生及使叶片肥厚等作用，此光谱之灯管适

物质颜色和吸收光颜色的对应关系_互补色关系

物质颜色和吸收光颜色的对应关系 简单的讲，颜色常见的方式有3种： 第一是吸收色，它一定是需要一个光源的。如太阳光于叶绿素，太阳光照射到叶子上，被吸收掉蓝光与红光之后，留下绿光，进入到人眼。所以叶子是绿色的。又如印刷行业中的cmyk印刷色彩模式（与RGB发射色构成白光同等重要）。在互补色中，红色对应的靛青，绿色对应的是品红，蓝色对应的是黄色。所以在UV-Vis吸收谱中，如果450nm及以下有强吸收，那么这种物质多半是黄色的（吸收色），如果550nm及以下有吸收，那么多半是红色（吸收色）的，如果700nm及以下都有吸收，那么一定是黑色（吸收色）的。 第二种是发射色，就入lz所说的PL发射色了。各种波长对应颜色的关系，大致可以划分为450nm蓝色，550nm绿色，650nm红色；420nm以下是紫色，480nm 是青色（靛青），580nm是黄色（正黄），600nm是橙色，绿色的波长范围是最宽的，大概从510-570nm都是很夺眼的绿色。 第三种就是衍射色了，常见的如贝壳的那一层珍珠膜的颜色，还有已经over的光子晶体。 还有种常见的就是吸收色和发射色的叠加。 The Relation between Matter’s Color and Color Absorbed 序号(No.) 物质颜色 (Matter’s color) 吸收光颜色(Color absorbed) 波长范围 (wavelength) λ/nm 1 黄绿色紫色400～450 2 黄色蓝色450～480 3 橙色绿蓝色480～490 4 红色蓝绿色490～500 5 紫红色绿色500～560 6 紫色黄绿色560～580 7 蓝色黄色580～600 8 绿蓝色橙色600～650 9 蓝绿色红色650～750

关于不同金属吸收系数与材料原子序数的关系的研究

关于不同金属吸收系数与材料原子序数的关系的研究 周昕 0519032 摘 要 通过在架上放上相同厚度不同金属的吸收片附件，以及在X光出射缝处添加薄的金属吸收片二种方法来测量不同金属吸收系数与材料原子序数的关系。最后给出它们之间的依赖关系。 关键词 X射线 吸收系数 原子序数 一、引言 X射线的波长是在10 m到10 m范围内的电磁波，它的能量很高。它产生的原因是高速电子与原子中的内层电子相互作用是其跃迁到外层甚至脱离原子的束缚，从而在原子的内层形成空位，这时，外层电子向内层跃迁以填补空位，同时发出X光。实验上是通过阴极的高速电子在加速电场的加速下撞击金属Cu的阳极靶从而发出X光。 X射线的发现揭开了人类研究微观世界的序幕，X射线的研究在物理学从经典物理发展到量子物理学的过程中，起了十分重要的作用，X射线的应用使物理学、化学、生理学、医学等学科发生了重大的变化。[1] 实验书上未给出金属的吸收系数与材料原子序数的关系，所以研究它们之间的关系是非常有必要的，而且通过确定它们的系数及函数关系就可以不用测量就知道金属的吸收系数，了解金属的吸收系数对于X射线的透射有重要意义。 二、实验概述 实验仪器如下图所示，利用活动的支撑架及活动的接收器可以测量任意角度散射的X 光，并将接收器的数据传输到电脑中，然后用专门软件采集并进行处理。 [2]

在测量材料的衰减系数与原子序数的关系时，先用的是实验室的附件2，即相同厚度（0.05cm）不同种类的金属组成的一个吸收片，包括C、Al、Fe、Cu、Zr、Ag六种金属。将它们卡在实验支撑架上，然后通过支撑架的转动使得X光分别通过每种金属，同时接收器也一起转动。实验信号流程如下： 然后我用各种不同的金属吸收片添加在X光出射缝处，将透射的X光再通过NaCl晶体，记录下衍射谱。吸收片有Al、Fe、Cu、Zr、Mo、Ag，厚度分别为0.05cm, 0.05cm, 0.007cm, 0.005cm, 0.01cm,0.005cm。实验前要将金属片清洁，防止由杂质影响X光的透射。实验信号流程如下： 由于一开始对金属的吸收系数大概在什么范围没有什么概念，在做吸收附件的时候所以多次选择了X光管的管压、管流，才得到了较好的结果。管压太小，计数率太低导致X光通过原子序数较大的原子时衰减到接近零，这样结果就不精确了；管压太大，计数率超过5000也不准确，所以我们要调节使得计数率在5000以内，而且最小值不能太小。 三、结果与讨论 以下的表格1即为实验的测量数据。利用公式I=I *e ,因为T=I/I ,所以u=‐lnT/d， d=0.05cm，而T=R/R ，R和R 就是计数率。这样就可列出各种金属的衰减系数。 吸收片 Z R/s T u/cm 无 0 4564.6 1.0000 0 C 6 4542.8 0.995 0.100 Al 13 3724.8 0.816 4.07 Fe 26 22.8 5.00*10 106 Cu 29 2.0 4.38*10 155 Zr 40 19.3 4.23*10 109 Ag 47 18.4 4.03*10 110 表1 不同材料（C、Al、Fe、Cu、Zr、Ag）的衰减系数及原子序数 图1是相同厚度（0.05cm）的六种材料（C、Al、Fe、Cu、Zr、Ag）的衰减系数与材料原子序数的关系。可以看出材料的衰减系数先是随着原子序数的增大而迅速增大，在Z=40时有一个突然的下降，然后又继续上升。而在图2 中对于前五个点用四次方拟合，得到的结果比较好，可见Z<40时，衰减系数与原子序数呈四次方关系。

波长及颜色

三、芯片发光颜色（COLW） 红（Red）：R（610nm-640nm）黄（Yellow）：Y（580nm-595nm）兰（Blue）：B（455nm-490nm）兰绿（Cyan）：C（490nm-515nm）绿（Green）：G（501nm-540nm）紫（Purple）：P（380nm-410nm）琥珀（Amber）：A（590nm-610nm）白（White）：W2 黄绿（Kelly）：K（560nm-580nm）暖白（Warm white）W3 四、颜色波长 ★红： R1：610nm-615nm R2：615nm-620nm R3：620nm-625nm R4：625nm-630nm R5：630nm-635nm R6：635nm-640nm ★黄： Y1：580nm-585nm Y2：585nm-590nm Y3：590nm-595nm ★琥珀色： A1：600nm-605nm A2：605nm-610nm ★兰绿： G1：515nm-517.5nm G2：517.5-520nm G3：520nm-525nm G4：525nm-530nm G5：530nm-535nm G6：535nm-540nm ★兰： B1：455nm-460nm B2：460nm-462.5nm B3：462.5nm-465nm B4：460nm-465nm B5：465nm-470nm B6：470nm-475nm B7：475nm-480nm B8：480nm-485nm B9：485nm-490nm ★黄绿： K1：560nm-565nm K2：565nm-570nm K3：570nm-575nm K4：575nm-580nm ★纯绿： C1：490nm-495nm C2：495nm-500nm C3：500nm-515nm

吸光度与透光率的关系

吸光度与透光率的关系 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢光通量与光功率之关系 光通量的单位。发光强度为1坎德拉(cd)的点光源，在单位立体角内发出的光通量为“1流明”。英文缩写(lm)。 所谓的流明简单来说，就是指蜡烛一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度.一个普通40瓦的白炽灯泡，其发光效率大约是每瓦10流明，因此可以发出400流明的光. 40瓦的白炽灯220伏时，光通量为340流明。光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力，单位是流明，也叫明亮度。 投影仪表示光通量的单位是ansi流明，ansi流明是美国国家标准化协会制定的测量投影仪光通量的标准，它测量屏幕”田”字形九个交叉点上的各点照度，乘以面积，再求九点的平均值，即为该投影仪的ansi流明。流明值越高表

示越亮，明亮度越高则在投影时就不需要关灯。 ansi为american national standards institute的缩写。 详细介绍 同样，这个量是对光源而言，是描述光源发光总量的大小的，与光功率等价。光源的光通量越大，则发出的光线越多。 对于各向同性的光，则 f = 4πi。也就是说，若光源的i为1cd，则总光通量为4π = lm。与力学的单位比较，光通量相当于压力，而发光强度相当于压强。要想被照射点看起来更亮，我们不仅要提高光通量，而且要增大会聚的手段，实际上就是减少面积，这样才能得到更大的强度。 要知道，光通量也是人为量，对于其它动物可能就不一样的，更不是完全自然的东西，因为这种定义完全是根据人眼对光的响应而来的。 人眼对不同颜色的光的感觉是不同

的，此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。 对于人眼最敏感的555nm的黄绿光，1w = 683 lm，也就是说，1w的功率全部转换成波长为555nm的光，为683流明。这个是最大的光转换效率，也是定标值，因为人眼对555nm的光最敏感。对于其它颜色的光，比如650nm的红色，1w的光仅相当于73流明，这是因为人眼对红光不敏感的原因。对于白色光，要看情况了，因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。例如led的白光、电视上的白光以及日光就差别很大，光谱不同。 至于电光源的发光效率，是另外一个相关的话题，是说1w的电功率到底能转化成多少光通量。如果全部转换成555nm的光，那就是每瓦683流明。但如果有一半转换成555nm的光，另一半变成热量损失了，那效率就是每瓦流明。白炽灯能达到1w=20 lm就很不错了，其余的都成为热量或红外线了。测量一个

皮肤吸收光谱测量系统设计

物理与材料学院 课程设计报告 专业：光电子技术科学 课程：皮肤吸收光谱测量系统设计姓名： 班级：082 指导教师： 完成日期：__2011年7 月12 日___

摘要 本文以QE65000型光纤光谱仪为核心，设计了一套可以实现反射式吸收光谱测量的实验系统，该系统由表面反射式测量探头，Y型光纤，QE65000光纤光谱仪以及控制计算机组成，光源采用卤钨灯，实现400nm－1000nm光谱区域表面吸收光谱测量。本实验利用QE65000光纤光谱仪软件，实现了光谱数据的实时获取。对于获取的光谱数据进行背景扣除可得到表面的反射光谱。在完成标准板光谱测量后，通过计算吸收率并使用ORIGIN 软件进行处理，从而得到表面的吸收光谱曲线。利用该系统对人的皮肤进行了测量，结果表明400nm－700nm波段可以对人的肤色进行判定，700nm－1000nm波段可以对人体的血液进行测定，正常人的谱线没有特殊波动。 关键词：皮肤光谱，反射光谱，血液光谱，QE65000光纤光谱仪

目录 摘要 (1) 1 绪论 (3) 1.1 系统理论基础 (3) 1.2 反射式测量系统优势 (3) 1.3 光谱测量技术研究现状 (4) 1.4 本论文的主要工作 (4) 2 系统介绍 (4) 2.1 实际测量系统设计 (4) 2.2 硬件系统的性能及特点 (5) 3 功能实现 (6) 4 皮肤吸收特性实验 (6) 结论 (10) 参考文献 (11)

1 绪论 1.1 系统理论基础 物质中的原子和分子永远处于运动的状态，这种物质的内部运动，在其外部可以以辐射或吸收能量的形式（即电磁辐射）表现出来。光谱就是按照波长顺序排列的电磁辐射或者说是一种复色光按波长顺序展开而呈现的光学现象。通常所说的光谱仅指光学光谱。 当一束具有连续波长的光通过某一种物质时，就有一个或几个一定波长的光被吸收，光束中的一些成分便会有所减弱，当经过物质而被吸收的光束由光谱仪展开成光谱时，就得到该物质的吸收光谱。几乎所有物质都有着独特的吸收光谱。人体皮肤主要由表皮、真皮和皮下脂肪构成, 表皮不含血管, 真皮含有丰富的血管, 主要有两丛: 上层血管丛, 主要是一些小血管, 位于乳头真皮层；深部血管丛, 主要是一些大血管, 位于网状真皮层。入射到皮肤组织表面的光束, 一部分进入皮肤, 被皮肤组织散射与吸收, 其散射、吸收的情况由皮肤组织内各种色基, 如血红蛋白、胆红素和黑色素等决定, 未被吸收的散射光最后会重新返回皮肤表面而进入空气中, 这一部分散射光称为漫反射光, 在皮肤表面可探测到各波长相应的漫射光强度, 组成反射光谱。皮肤的真皮上层血管丛的血液含量对光谱强度的影响大，深部血管丛血液含量对光谱强度的影响小。 肤色是由皮肤各层中的载色体所决定，载色体主要是黑色素和血色素。表皮主要吸收光线，表皮中的散射可以忽略不计。因此，表皮具有光学滤波器的特性,光的透射率取决于波长和表皮中黑色素的浓度。在真皮中光线被散射和吸收,吸收光线是血液中的血色素、胆红素和胡萝卜素等成分。因此，可利用光谱法进行皮肤颜色的特性分析和血液的诊断。 1.2 反射式测量系统优势 目前对样品的光谱测量主要有透射式和反射式技术测量等方法。本文设计的光谱测量系统采用反射式的光学系统。 由于各种光电探测器的光谱响应范围有所不同，为具备较强的通用性，通常一个好的探测器光谱响应度测量系统是在宽光谱范围的。在宽光谱范围的光学设计中，采用反射式的光路设计要比透射式得到更高品质的光束质量。在透射式的光学系统中，由于不同波长的单色光在光学材料中的折射率不同，透射式光谱测量会受不同材料的穿透性影响较大, 波长范围越宽，影响就越大，在实际应用方面有一定的局限性。而在反射式的光学系统中，由于根本不涉及折射，所以不存在这样的问题。因此采用反射式光路，成像质量大大优于透射式光路。