光纖型表面等離子共振系統(tǒng)的信號采集與分析處理.pdf

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

2、合。在該測控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對其中的算法進行了重點研究，主要包括:1）SPR信號濾波算法，采用Savitzky-Golay濾波器對信號進行濾波處理，對濾波器的參數(shù)優(yōu)化（擬合階次和窗寬）進行了深入的研究。研究表明，Stein's無偏風(fēng)險估計(SURE)是均方誤差(MSE)的無偏估計，SURE可以準確估計MSE，通過使SURE最小可達到優(yōu)化參數(shù)的目的。2）共振波長計算分析方法，經(jīng)實際測量了解到經(jīng)多模光纖傳導(dǎo)后形成的SPR信號特點，只能得到跨度

3、較寬且不尖銳的峰，這樣無疑給信號處理提出了新的要求。為此，本文提出了Fourier級數(shù)擬合法結(jié)合一維極值搜索方法來解決光纖型共振波長計算問題。經(jīng)仿真驗證，相對于質(zhì)心法，經(jīng)Fourier級數(shù)擬合后計算的共振波長準確、穩(wěn)定，能真實的反映實際共振波長，并且對光源的波動不敏感，可測量高濃度溶液信號。實際測量了甘油溶液，通過濃度標(biāo)定，可實現(xiàn)濃度的測量。課題同時為測控軟件在具體實施時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