主题：【资料】浅谈色谱数据处理装置(共5讲)

浅谈色谱仪用数据处理装置-2 

问-4： 色谱数据处理发展的几个阶段是什麽？

色谱仪的数据处理装置与仪器发展过程是一致的，随着人类的进步，科学技术不断发展对分析（测量）精

度，准确性要求不但越来越高，而且对改善工作条件，减轻劳动强度，提高工作效率也越加重视。几十年来，

色谱数据处理发展与创新一直也是分析仪器主要活跃领域之一。我们可以把色谱数据处理的发展大致可分成四

个阶段：

1. 早期（约四五十年代）色谱仪曾用检流计，机械式记录仪来显示和记录色谱图，用手工或机械式积分仪

计算峰面积；

2.五六十年代改用了电子电位差计，自动平衡记录仪，用手工或电子数字积分器计算峰面积；

3. 六七十年代除记录仪仍在使用外，还大力发展和普及应用电子计算积分器（我国统称色谱数据处理机）

。后者不但能判断处理比较异常的色谱峰，还能根据采集处理的色谱峰参数进行各种定量计算，进而打印出分

析报告；

4. 八九十年代随着微电子技术和微计算机的迅速发展，此时以出现了性能和功能较完善的色谱数据微处理

机系统和色谱工作站。此时，色谱数据处理已不是简单定义上的仅对数据进行处理，而是通过色谱专用计算机

补偿并改善了整个色谱的操作和分析定性定量过程，或者说由于计算机在色谱分析（仪器）中的应用，使色谱

科学又进入了另一个崭新时代。

上述色谱数据处理发展的几个阶段是按国外整个色谱仪发展的粗略所分，具体到我国讲，每阶段约比国外滞

后10~15年。


问-5：记录仪的主要优缺点是什麽？

自动平衡电子电位差计（记录仪）和色谱仪早期配用的检流计机械记录仪相比具有结构简单，动作快，精

度高能连续如实的记录下色谱检测器输出的随时间变化的模拟电信号而获得一张永久具有保留时间和峰面积的

色谱图，还具有操作简单直观等特点。

只要注意选择主要技术指标如满量程毫伏大小，全程的扫描时间等。在实际的应用中并不会遇到什麽误操

作问题。但它与色谱数据处理机或色谱工作站相比对色谱分离和检测器信号整合没有直接的贡献，也无法自动

获得保留时间，组分名称，组分分离的特征标记和分析后的定量计算。因用人工测量多个峰面积进行定量计算

，不但工作效率低，精度，准确度差，有时还会引入不必要的人为误差。

问-6： 定量分析时手工测量峰面积还有用途吗？

如果色谱仪稳定，基线噪声漂移小，色谱峰基本上能完全分离，用色谱数据微处理机（或色谱数据处理工

作站）的判峰自动给定的初始参数，基本上可以得到优于手工测量峰面积的定量结果。否则，关键判峰参数如

：半峰宽，峰斜率，漂移等必须精心设置或反复更改，甚至需要用时间编程加以调整。这时就要求操作者对数

据处理的工作原理和各种功能参数的物理意义有深入的了解，方能针对不同色谱图选择设置合适的参数。这对

于一般的色谱工作者并非易事，若分析的组分个数不多，单位（特别是中小企业）又有现成的记录仪，用手工

测量定量也不失为多快好省的选择方案。

问-7： 目前须提倡淘汰记录仪吗？

只要是色谱仪配套选购的记录仪，它就能如实的记录相应检测器输出的模拟电相信号，得到准确的保留时

间和峰面积。依据色谱定性定量的有关资料，一般色谱工作者均能用手工测量峰高（峰面积）或保留时间，进

行数据计算处理得到定性定量结果。由于记录仪记录的色谱图真实性强，若处理得当对高低组分含量，先后流

出峰，未完全分离峰，基线漂移峰和大峰拖尾上的小峰均能获得相当准确的定量结果。当然，分析样品分多，

经济条件允许，对数据处理机（站）又比较熟悉，后者比前者能成倍提高工作效率。选用专门用于峰处理的一

些软件会提高某些峰的定量精度，相对记录仪可获得更多的信息。目前，在一定条件下，笔者认为记录仪仍然

是一种色谱分析记录定量分析的有效工具。


问-8：电子数字积分器是如何分类的？

第一台高品质的电子数字积分器是1961年问世的，积分器仅能以数字形式计算出峰面积，对峰信号不能自

动检测，只能用手控制峰的起点和终点，带有人为的主观误差。可以说，这是一种最简单的积分器。在第一代

数字积分器的基础上经过进十年的实践，不断发展与总结，随后出现了第二代，第三代数字积分器。与第一代

相比除能计算出峰面积和总峰面积外还可以测出保留时间，对基线漂移自动进行补偿，最后打印出保留时间，

峰面积和总峰面积的报告。另外，通过电子线路的改进，在消除噪声及干扰信号方面也有较大改进。


问-9：什麽是微处理机？什麽是单片机？

随着大规模集成电路的发展，原来占满计算机中心大柜的中央处理单元可以微缩在一片或少数几片芯片上

，集成着有计算机中央处理单元功能的大规模集成电路称微处理器。又称微处理机，或者说微处理机是一种构

成数字计算机中央处理单元所有功能的大规模集成电路。微处理机能做的事真是举不胜举，它所能做的事情是

由人们为它所编制的程序所决定。例如：可使它成为一只数字钟，一台游戏机或色谱数据处理机等。目前，我

们使用的色谱数据微处理机实质上就是予装好色谱数据处理程序的微处理器，配上存储，输入，输出装置所组

成或称微处理机系统。

由微处理器，存储器及输入/输出接口等都集成在一片大规模芯片上，俗称单片微型计算机，由于它成本

低廉，对要求处理功能不很大的场合非常适合。目前，为实现分析仪器微机化广泛采用了单片机。


问-10：什麽是计算机的应用程序？

应用程序就是为了处理某个具体应用问题而编制的计算机程序，随着应用场合的不同，程序大小复杂程度

会有很大差异。在色谱数据微处理机中，就予装好了针对如何处理色谱数据的各式各样地应用程序，例如：如

何进行色谱数据采集，不同分离峰的判断，不同的定量方法，输出那种分析报告等等。


问-11：什麽是小型计算机和微型计算机？ 为什麽当出小型计算机未能色谱数据处理上推广应用？

微型计算机同小型计算机通常是以它的中央处理单元是采用微处理机还是采用许多数字集成电路组成来

区别的。微型计算机可以定义为以微处理器为核心并加上由大规模集成电路实现的存储器，输入/输出接口等所

组成的计算机。小型计算机在1963年开始商品化随后在分析仪器上做数据处理操作。由于小型计算机相对分析

仪器来说是大才小用，体积大，价格贵，不能充分发挥作用，为了降低成本当时用一台小型计算机连接几台甚

至几十台多种分析仪器同时工作，因此应用范围受到很大限制。为此，在这段时间内色谱仪做数据处理时也只

能使用功能有限的专用数据处理装置。所以只有微处理器问世以后，计算机在分析仪器中的应用才具有广泛的

实际意义。有人称由于微型计算机在分析仪器上的应用具有划时代的意义，原因也在于此。


问-12：色谱数据微处理机和计算积分器（仪）有区别吗？

两种叫法是一种东西，前者是国内通称，后者是国外翻译成中文的叫法。它实质上是一种专用微处理机系

统，俗称数字积分器的第四代。由于予装了色谱分析软件，即使不懂计算机的色谱操作者也可以通过简单的人

机对话方便的使用。它和前三代数字积分器的主要区别是：

⑴工作原理是把模拟信号转换成数字信号后处理；

⑵对各种异常色谱峰的处理能力远强于数字积分器；

⑶对色谱信号在采集判峰后进行综合处理；

⑷具有存储多达10种数据处理方法和多种定量计算方法的能力；

⑸可把定性定量计算结果以多种分析报告形式打印出来。

浅谈色谱仪用数据处理装置-3 

问-13色谱数据微处理机（计算积分器）主要功能是什么？

虽然数字积分器对实验室分析工作提供了很大方便，但它不能直接计算出样品组分的含量，特别是对工厂

的常规分析，重复性分析好处并不大。数字积分器另一个大的不足是在处理很尖和很宽的色谱峰的噪声抑制，

托尾峰处理以及基线漂移的修正等方面也受到很大限制。

进入七十年代，虽然出现过用小型计算机联机进行色谱数据处理，可具有典型的峰检测程序，能定性定量

分析重现各种复杂峰型及进行基线校正等优点。但是在低电平模拟信号变换成数字信号时遇到了噪声问题，而

且购置和维修小型计算机的费用很高，限于以上问题，当时推广受到很大限制。为了解决数字积分器所遇到的

问题，再加上七十年代微处理机的出现，研制生产了第四代数字积分器，又由于在技术性能和功能上有了很多

创新，为了和一般数字积分器有所区别，国外就把这类积分器改称为计算积分器。
主要创新点可归纳如下几点：

1：峰操作参数可自动调整使之永久处于最佳值，即保证了对各类色谱峰的检测灵敏度，实现了必要的噪声抑制

和多样化的基线校正。

2：存储了多种色谱定量方法，通过后数据处理获得各种百分含量的定量结果或两种（多种）的浓度比；

3：由于计算积分器数字多通道传递，具有较好的噪声抑制，不必对仪器的放大器噪声水平要求过严。因此，可

以容易直接和任何类型的色谱仪连接使用；

4：所有操作参数均为数字化，并且以色谱术语来表示，不要求操作者熟练掌握计算机知识也能方便操作；

5：一台计算积分器具有1~4通道可同时接入多台色谱仪同时进行数据处理；还具有记录功能，记录色谱图时，

有多种的调整数；

6：计算积分器基本上是一种完全数字化的多通道电子积分系统，具有成本低，运算快，使用维修简单，可以说

计算积分器给色谱工作者提供了一种高效的，经济的，自动数据处理工具；

随着微电子技术的发展，微处理器用于计算积分器之后，功能越来越完善，操作也更加简化，成本价格已

低于记录仪。但令人不解的是国内一台数据微处理机比一台性能不错的PC机价格还高，这可能是由于厂家误导

的结果。但作为色谱数据微处理装置来讲，在我国还要推广使用几年。

问-14微处理机， 单片机或微型计算机在分析仪器中的主要作用是什么？

简单来讲，可以分为四大方面：

1: 数据处理：如色谱分析的数据经计算转换成各种定性定量的有关的信息；

2: 仪器 控制：样品预处理，进样操作，分析操作参数等控制；

3: 监督显示仪器的性能参数，工作状态，运程故障诊断 及报井等；

4：改善提高现有分析仪的性能：如， 自动校正基线，自动校准量程，用软降噪声程序提高仪器的信噪比。

本文浅谈色谱数据处理装置，就是着重讨论利用微处理机如何实现气相色谱数据处理。



问-15微处理机，单片机和微型计算机在分析仪器中应用，有什么优点？

因篇幅限制，可粗劣归纳以下几方面：

1:成本低：是小型计算机的几分至几十分之一；

2:速度快，精度高，减少了人为误差（如做的数据处理）；

3:增加可靠性，如软件代替硬件（衰减器，电位器等）；

4:通用性强，特别是应用程序有许多是分析仪器通用的；

5:功能增强，色谱检测器的工作过程可编程（量程，衰减，自动调另等）；

6:灵活性增强，如功能扩展应用场合；

7:易实现自动化，如气相色谱毛细管柱老化可以自动按不同升温程序反复自动24小时运行；

8:小型化，可以做的很小如计算器一样的专用分析仪器；

9:缩短研制周期，如中型气相色谱仪以往研制周期3~4年现在可缩短到1~2年。



问-16采用色谱数据微处理机和色谱数据处理工作站处理色谱数据有那些好处？

1:成数倍的提高了工作效率，基本上在分析工作完成后，时实获得分析报告；

2:彻底实现了色谱分析的全自动化；

3:由于提供了各种各样的色谱软件，在大多数的情况下，普遍提高了分析结果的准确度和精密度；

4:基本消除了人为处理数据误差；

5:可补偿色谱分离过程的不足，采用多种软件，对分离不理想的色谱峰进行优化处理；

6:为色谱分析工作者进行理化研究，开拓新型分析方法创造了有利条件；

7:与六十年代小型计算机相比，体积小，重量轻，功耗小，易操作，维修方便；

8:易于成批量生产，提高了性能/价格比，有利于自动化色谱数据处理自动化的普及和提高；



问-17色谱数据微处理机，色谱数据处理工作站和色谱工作站有那些相同与不同点？

如前面所讲述，随着科学技术，微电子技术，微处理器，微型计算机不断发展以及在色谱分析仪器上的应用推广，经

历了一个从简单到复杂(如数据处理)，从局部到整体(由数据处理到实现仪器的整体监控等)的发展过程。目前基

本上实现了色谱仪器的计算机化，这使过去敢都不敢想的仪器功能日益完善。现在可以说，计算机在色谱仪上有

什么样用途和意义，您如何想象都不过分。

由于计算机在分析仪器中的应用彻底改变:⑴设计仪器的程序;⑵操作仪器的方法;⑶ 建立色谱分析方法的

思路以及研制新产品的周。目前，无论是仪器的开发者，还是仪器的操作使用者，大家都认识到学习掌握好微电子

学和计算机基础知识的重要性。

若要从量化来说明，计算机在仪器上的重要性，可以说已从过去的20%~30%上升到了50%~60%虽然目前商品化

的色谱工作站，已按装了有关色谱分析数据处理和仪器监控等各种应用软件，使不懂计算机人员能通过人机对 话

进行操作。但在实际操作上如何实现仪器工作参数设置，建立数据处理方法的最佳化并非易事。例如:用于判峰

的检测参数，半峰宽和峰斜率等有关的物理意义以及它们之间的关系，在许多资料都说不明白。人们都希望饶过

这些概念，通过软件设计实现色谱数据处理的智能化。鉴于色谱分析，仪器的固有特点，公认实现色谱分析的智

能化操作目前还有很多困难。要实现真正意义上的色谱分析计算机智能化，还有很长的路要走。

色谱数据微处理机和色谱数据处理工作站在色谱数据处理的过程:。a。 峰的检测功能-判峰; b。基线的处理方

式; c。重叠峰的处理；d。 拖尾峰的处理等基本相同。两者的区别和不同点主要有:

1:有无显示器(CRT)。微处理机无CRT，要了解参数设定情况，运行状况，需打印在纸上。应指出:国外如原

HP3396积分器，数据处理功能已发展到接近工作站，因无CRT仍称积分仪。

2: 软件:微处理机是预先固化了一些应用程序其数据量和数据处理能力有限，一般仅有十种色谱数据处理方法(

文件);工作站使用计算机程序，它的数据量和数据处理能力大的多，如：a:可同时处理几台GC的数据;b通过修改

有关参数对谱图进行了在处理；c:存储的色谱图可以缩放，加减运算和比较；d：色谱图永久保存，检索依建立

分析方法；e: 通过编辑报告格式打印出多种分析报告；

3: 适应范围：色谱数据微处理机仅能做数据处理；色谱数据处理工作站还可以当作一台普通计算机使用。只要

有相应的应用程序软件，普通计算机能够完成．：a: 数字计算；b: 信息处理；c: 辅助设计；d: 自动控制；

e: 逻辑加工和人工智能。

色谱工作站除有色谱数据处理工作站全部功能外，一般还有如下功能：

１．对色谱仪进行监控，如这方面的程序软件有：a: 温度，压力，流量，检测器灵敏度控制软件；b:多维系统

控制软件；c: 色谱模拟蒸馏软件；d: 色谱分离优化软件；e: 保留指数定性软件；

２: 实现色谱分析的全自动化：通过预设：a:温度控制程序；b: 压力，流量控制程序c: 梯度洗脱程序；d。：

检测灵敏度调零程序；e:最大吸收波长优化程序；f: 自动进样程序；g: 特殊分离峰的处理程序等；

３:自诊断功能：可对色谱仪工作状态进行监测诊断并用模拟图形显示结果，协助操作者判断和远程排除故障；

４: 信息处理功能：可自定义多种各异的分析报告，如可绘制标准曲线，范费米特曲线进行仿真模拟操作；

５: 根据制定的计量认证标准进行监控，依据计量认证标准专用程序软件对不同色谱仪的性能监控如：a：色谱

柱箱的控温特性：b:流动相的流量精度；c:光吸收波长的校正以及光源的光强度和寿命；d:检测器的信／噪比

；: e: 自动进样的重现性等；

６:网络运行功能：通过多台色谱工作站连成局域网络对数椐进行归纳，统计处理，分类或将分析谱图同标准

谱图信息进行比较。也可以与intennet连接传输交换数据，实现数据共享，也可通过网络随时监控仪器，实现

远程诊断和故障排除．

浅谈色谱仪数据处理装置-4 

问-18  在数据处理机中为什么要预先设置一套峰处理参数？

第一．    根据色谱信号的特点,，在设计微处理机软件时，预先设置的这一套参数对于常规色谱分析（如填充柱，峰个数不多，组分分离也不错等），基本能达到满意的定性定量结果，这样就简化了操作；

第二．    对不熟悉处理机的人，可以作为练习操作的初始参数和功能进行实际操作练习；

第三．    对样品的类型和色谱分析条件不了解或不确定的情况下，作为处理机的初始处理参数和功能，进行探索性实验。



问-19  色谱数据微处理机和色谱数据微处理工作站，基本工作过程有什么相同和不同之处？

        色谱数据处理工作站工作过程主要分三步：

第一．    在首次进样条件下，选用设置一套参数保证原始谱图数据不失真的情况下，采集下原始谱图数据，以备下一步调用处理；

第二．    对第一步采集的原始谱图数据进行再处理。我们知道第一步采集的谱图信号数据包括：色谱峰和基线（漂移，噪声）两大部，这一步的目的就是千方百计把样品峰（大的小的）首先识别出来，并根据基线的漂移情况，对不能很好进行峰分离的组分，确定基线位置，统称基线校正或叫做峰的自动基线补偿处理，然后把色谱峰面积以及其他有关参数如：峰高，保留时间，半峰宽，未很好分离峰的处理方法的标志等存储起来。若发现有漏判峰或分离不好的峰处理补偿方法欠佳，可调节必要的参数或功能，调出原始谱图数据再一次进行处理直至满意为止。

第三．    第三步是采用第二步存储的峰数据，根据选择的分析方法进行定量方法计算，获得分样品的定量结果报告。常以表格形式打印出来。如发现结果有问题，亦可以回到第二步重新对原始谱图数据处理后再计算。最坏的情况下也可能要求重新进样，再做第一，第二，第三步。

而色谱数据微处理机工作过程仅有进样后，判峰，测量峰面积和定量计算两个步骤。它和色谱数据处理工作站不同之处是把第一，第二步合为一步。若发现判峰，积分峰面积不和理时，只能选择不同参数和功能重新进样再来一次。显然，工作效率较低，切在样品较少或样品性能不稳定等条件下，给分析工作带来很多困难。



问-20  为什么有些色谱分析结果不可用？

  一份色谱分析报告的可用性，依赖于①色谱仪功能，灵敏度和稳定性；  ②选用的色谱分析方法合理性（分离效果，可操作性和重现性）；③色谱数据处理功能和正确使用；④操作者知识面与综合实际操作和分析问题的能力，其中操作者是关键因素。由于近几年来，从事色谱分析工作的新人不断增加，如何培养，提高色谱分析人员的综合业务水平也非易事。从上所述，要做好色谱分析是一个多学科，相互又交叉的问题，因此，不能过高要求从事色谱分析人员，但为胜任工作，应满足基本要求：

⑴在满足灵敏度要求的情况下，对色谱仪稳定性是否合格有判断能力，不要求能排除较大故障和对仪器能进行全面检修；

⑵不见得会建立色谱分析方法，但对选用的色谱分析方法，每一关键步骤应了解其要领，以及和配用的色谱仪，色谱仪数据处理间的相互关系；

⑶对所用色谱数据处理装置功能，操作方法应有深入了解，特别是要对完成某个色谱分析任务中，需要使用部分的参数设置方法工作原理应熟练掌握。

我们举两个例子来说明一下：

1．          在色谱图上有组分分离不好时，一般认为色谱柱有问题，其实以下原因也会造成有一根好色谱柱下，出现分离不好的情况，如：① 进样口插件安装密封性差；②色谱柱安装死体积大； ③进样技术欠佳； ④毛细管柱分析补充气未开或流量太小；⑤各种情况下‘鬼峰’干扰； ⑥检测器工作参数设置错误；⑦数据处理峰检测参数如“半峰宽”和“斜率”设置大小不匹配等。

2．          当基线不稳定时，首先怀疑是仪器出了问题，其实在日常操作时，出现基线不稳定应首先检查：

①    数据处理本身稳定性，有关参数设置是否合理；② 操作FID时气流比是否合适；③ 色谱柱是否需要在生老化；④ 气路系统有无漏气；⑤更换新气源纯度有无保证；⑥ 过滤器有无失效等；

从以上两个例子不难看出：作为一个色谱分析工作者，不但是色谱仪，数据处理装置操作者，色谱分析方法的实践专家里手，而且还要求对所使用的设备硬件，软件具有好坏能否判断的能力。

为了少出操做错误，提高色谱分析结果的可用性，建议色谱分析操作人员，在日常工作中应特别注意以下几点：

⑴ 在熟练操作之前，应严格按仪器，数据处理说明书，色谱分析方法要求操作，如：仪器的气源纯度，色谱柱类型，色谱柱定期老化，样品处理，进样量，数据处理的参数设置等；

⑵ 保存好当初色谱仪和数据处理用标准柱调试验收的有关资料，以便工作时间较长以后出现问题时对照参考；

⑶ 保存好检验核查色谱分析方法中有关标样与实际样品，分析时所有色谱图以及改变各种分析实验条件后，分析效果的资料，作为以后操作参考；

⑷ 随时记录，保存日常工作中，出现问题的现象，原因，解决办法以及有代表性的色谱图。当仪器出现较大故障或进行检修时，这些资料非常有用。

浅谈色谱数据处理装置-5 

问-21：为什么色谱数据处理机或色谱数据处理工作站在与GC连机前先要测试本身的电平和噪声？

      测试的目的有两个：

      ⑴检查安装是否正确，工作环境有无异常如：①市电变化是否超出±20%； ②部件间连接线是否有误,插头接触有无问题； ③内置采集卡，外置采集单元有无供电干扰；

    ⑵检察系统本身有无故障，适应范围和测量精度。为了下一步和GC连机采样分析数据处理，操作者必需做到心中有数：①所使用的数据处理装置自身的性能，是否能满足本分析的要求； ②检查测试有无异常，因为为了保证数据处理结果的准确性，所以测试工具必须准确可靠。

问-22： 如何检测色谱数据处理机或工作站输入电平和噪声？一般输入电平和噪声允许变化多少？

      检测系统的电平和噪声变化通常有两种：

      ⑴若本身有要求或方法时，按其执行；

      ⑵若本身没有，可把接GC输出信号线的“+”“-”两端短接，观察15分钟左右，断定电平和噪声变化大小能否满足要求。不同级别的数据处理机（站）性能指标是不同的。一般讲，当输入电平在10毫伏左右时，15分钟变化应小于0.2%（若每个字为1μνs时，即为±20个字）；噪声测试1分钟，应小于40个字（一般为20字左右）。

问-23 为什么数据处理机（站）一般输入信号“+”“-”不能接反？所配GC操作FID或ECD等时，信号电极必须为负电压？

        通常大家已习惯使用的记绿仪，输入GC的信号线“+”“-”可以随便接，这是因为记绿仪输入信号端子一般是与地悬浮，不同的接法，仅表现在出峰的方向不同，基线可以放在左边，也可以放在右边；而数据处理机（站）一般输入信号的负极是接地的。也就是说它能接收处理正信号，所以输入信号“+”“-”不能倒换。为了满足输给数据处理机是正信号，操作FID或ECD等检测器时必须使用正极化电压。随着技术的发展有些级别的数据处理机也可以采集处理负信号，另外也可以用信号倒向的方向解决，但还须普及推广。