主题：【原创】色谱进阶-谱图的数据处理2：噪声、漂移、滤波

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当河水平静的时候，水库水位保持平稳的时候，水位也是有波动的。这种波动可能来自风，也可能来自月球引力。色谱检测器也是一样的，即使没有进样，检测器信号也不是始终保持平稳的，而是有一定波动的，是随着时间上下起伏的。我们都知道，这就是“基线噪声”。还有一种情况，检测器基线会随着时间发生单向的变动，例如一直在升高，或者降低。我们称这种单向变动为“基线漂移”。基线噪声被分为两类，一种为“短期噪声”，指上下波动周期很短，远小于色谱峰宽度的噪声；另一种为“长期噪声”，指上线波动周期很长，波动周期与色谱峰宽度相近或更大。

在色谱进行峰处理并定量计算的时候，一般认为漂移和短期噪声的影响都是可以通过数据处理来消弱的。但长期噪声，则是无法消除的严重干扰。因此色谱可以允许存在一定程度的短期噪声和漂移，但绝对不能有长期噪声的存在，否则色谱定量准确性将受到严重影响。

在模数转换之中，噪声表现为什么情况？由于噪声信号是高频的，因此进行模数转换的时候，如果取样频率低一点，也就是说，去读水位的时间间隔长一点，将可以有效的让噪声看起来变动小一些。但这是有问题的，那就是这样做，是否会造成窄的色谱峰也被漏过去，没有被观察到。前面说过，模数转换的取样频率越高，就越有利于恢复模拟数据的本来面貌。因此 ，模数转换的取样间隔是不能过大的。那么如何处理基线噪声，消除其干扰？这就要用滤波了。

什么是滤波？学电子的朋友告诉我，就是用并联一个小电容的办法，让高频噪声信号从这个小电容走掉，从而获得良好的低频信号。不过这是物理滤波，工作站或者数据处理机所采用的通常是“数字滤波”。

最常见的数字滤波办法是“移动平均法”。什么是移动平均法？比如我有一个噪声信号：134262531627235461572，这个噪声上下波动比较大，需要进行平滑处理，也就是滤波。怎么办呢？我可以采用移动平均法来处理，首先我选定一个窗口宽度，比如5，然后移动这个窗口进行平均。具体做法是这样的：从第一个数字开始，取窗口宽度个数的数字，求平均值，替换第一个数字。也就是说，用13426的平均值3替换第一个数字1。然后移动窗口，从第二个数字开始，求窗口宽度个数的数字的平均值，替换第二个数字。就是用34262的平均值3替换第二个数字3。窗口不断的后移，每移动一个数字，就替换一个数字。这是这个噪声信号就变成了：33443433343434333这样的序列了，基线已经“平滑”了。

现代色谱工作站不是都提供数字滤波功能的，但都提供选择“取样频率”或者“取样间隔”的功能，同时提供色谱峰检测的宽度（width）设定。这2者之间，是有进行数字滤波的空间的。

进行移动平均法进行数字滤波的时候，窗口宽度不能大于最窄峰宽的1/10，否则就可能造成色谱峰型的失真了。

经过模数转换及滤波之后，检测器来的模拟信号就已经变成了可以进行峰检出和定性定量的信号了。

好了，检测器信号处理的第一步：模数转换，就是这些了。在这个处理过程中，需要注意的有三个问题，1、取样频率。2、模数转换区间。3、数字滤波的窗口宽度。

取样频率一定要足够高，能够用数字信号还原模拟信号。当然，过高的频率会带来数据量过大，存储和处理困难。
检测器信号一定不能超出模数转换器的范围，否则将会溢出，造成模数转换器超载。
数字滤波的窗口要和取样频率、色谱峰宽匹配，不能超过最小色谱峰宽的1/10。