面向光學生物傳感器的海量光譜信號特征檢測系統(tǒng).pdf

1、多孔硅微諧振腔可作為一種重要的光學生物傳感器。微諧振腔結構會在缺陷層中限制諧振波長的入射光，從而在反射光譜中形成一個高品質因子的諧振谷。通過將待測溶液注入多孔硅的孔道，可以檢測出不同的反射光譜。由于反射光譜上諧振谷位置的移動與溶液濃度成正比，所以檢測光譜中諧振谷的位置計算出紅移量就可以分辨出不同的待測對象。
　　基于多孔硅微諧振腔的光學生物傳感器已被應用于環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)學檢測等領域。目前對于多孔硅微諧振腔光學生物傳感器應用的研究都局

2、限于對單一傳感器產生的少量數據做本地的檢測和分析。實際的應用場景中如實時環(huán)境監(jiān)測以及遠程醫(yī)療檢測，將產生海量的信號，并且傳感器端不一定具備本地的數據處理和分析的能力。當前對于海量光譜信號的處理并沒有相關的研究及解決方案。
　　本文提出了一種基于云計算的海量光譜數據特征檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)將數據的采集和處理分離。遠程客戶端負責傳感器數據的采集，服務器端對數據做統(tǒng)一的檢測和分析。服務器端利用FPGA計算并行、高計算速度以及低功耗的優(yōu)勢將其

3、作為信號處理單元來實現信號數據的快速特征檢測，并使用PCI Express來提供極高的數據傳輸帶寬，使得信號處理單元具有較大的吞吐率，實現對海量數據的處理能力。在FPGA內實現的信號處理加速器使用了一種基于FIFO的流式結構，集成多個特征檢測模塊作為數據處理通道。這種結構具有較低的硬件資源消耗以及良好的可擴展性。負責數據處理的特征檢測模塊是基于一維光譜數據特征檢測算法[1]設計和實現的，具有動態(tài)可配置的特性。通過修改配置寄存器中的值即可