光纖型表面等離子共振系統(tǒng)的信號(hào)采集與分析處理.pdf

1、表面等離子共振(SPR)效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)后，便作為一項(xiàng)新的分析技術(shù)在生命科學(xué)、物理化學(xué)、病毒檢測(cè)等領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用。光纖型SPR憑借其體積小、成本低、易集成的特點(diǎn)迅速發(fā)展，有著巨大的市場(chǎng)應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值，所以對(duì)于光纖型SPR的信號(hào)采集和分析處理就顯的尤為重要。
　　本課題搭建了光纖型SPR檢測(cè)系統(tǒng)，主要包括樣品預(yù)處理系統(tǒng)，信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析等部分。編寫(xiě)了相應(yīng)的測(cè)控軟件，實(shí)現(xiàn)流程控制、參數(shù)設(shè)置、信號(hào)采集、算法分析等操作，實(shí)現(xiàn)了軟硬件相結(jié)

2、合。在該測(cè)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的算法進(jìn)行了重點(diǎn)研究，主要包括:1）SPR信號(hào)濾波算法，采用Savitzky-Golay濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，對(duì)濾波器的參數(shù)優(yōu)化（擬合階次和窗寬）進(jìn)行了深入的研究。研究表明，Stein's無(wú)偏風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)(SURE)是均方誤差(MSE)的無(wú)偏估計(jì)，SURE可以準(zhǔn)確估計(jì)MSE，通過(guò)使SURE最小可達(dá)到優(yōu)化參數(shù)的目的。2）共振波長(zhǎng)計(jì)算分析方法，經(jīng)實(shí)際測(cè)量了解到經(jīng)多模光纖傳導(dǎo)后形成的SPR信號(hào)特點(diǎn)，只能得到跨度

3、較寬且不尖銳的峰，這樣無(wú)疑給信號(hào)處理提出了新的要求。為此，本文提出了Fourier級(jí)數(shù)擬合法結(jié)合一維極值搜索方法來(lái)解決光纖型共振波長(zhǎng)計(jì)算問(wèn)題。經(jīng)仿真驗(yàn)證，相對(duì)于質(zhì)心法，經(jīng)Fourier級(jí)數(shù)擬合后計(jì)算的共振波長(zhǎng)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，能真實(shí)的反映實(shí)際共振波長(zhǎng)，并且對(duì)光源的波動(dòng)不敏感，可測(cè)量高濃度溶液信號(hào)。實(shí)際測(cè)量了甘油溶液，通過(guò)濃度標(biāo)定，可實(shí)現(xiàn)濃度的測(cè)量。課題同時(shí)為測(cè)控軟件在具體實(shí)施時(shí)提供了部分軟件解決方案，滿足了科研需要，為光纖型SPR分析提供了有