SPR光谱信号的无基线质心法

为提高角度调制型表面等离子体共振(SPR)传感器的信噪比、分辨率等指标,并减少运算量,在分析固定基线质心法、基于幅值的动态基线质心法的基础上,提出一种确定SPR共振角的无基线质心法。运用SpreetaTM传感器和自行研制的SPR检测仪器,开展多种质量浓度的氯化钠和蔗糖溶液实验,获得SPR光谱数据,并分别采用上述三种质心法进行SPR共振像素计算,得到SPR监控曲线;分析比较三种质心法的运算速度、光源波动敏感度、信噪比和分辨率等指标。结果表明无基线质心法具有运算速度快、不受光源波动影响、信噪比高、分辨率高等特点,能有效提高SPR传感器和检测系统的性能。     

倾斜镜系统动态耦合数学模型的建立方法

主要探究了在传感器采样频率较高(如高速相机、位置传感器)、倾斜镜动态特性不可忽略的情况下,如何基于实验数据建立开环倾斜镜系统的动态耦合数学模型的问题。分析了系统的动态特性以及输入与输出之间的耦合,提出了基于倾斜镜系统的输入输出数据、采用子空间辨识算法建立倾斜镜系统动态耦合数学模型的方法,并通过实验评估了模型的准确性和建模方法的可行性。实验结果显示,通过该方法所建立的倾斜镜动态耦合模型的VAF值达到95%,模型准确性相比传统的静态模型有了很大提高,验证了建模方法的可行性。研究成果可用于闭环倾斜镜系统优化反馈控制器的设计,提高系统对于光束偏移矫正的性能。     

盐水和沙子上方传输激光束波前畸变校正的对比研究

主要研究激光束在盐水和沙子两种下垫面上方传输时的波前特性,并采用自适应光学系统对波前畸变进行校正。建立了激光传输实验平台,基于自适应光学系统的输入输出数据建立了自适应光学系统模型,基于该模型设计了自适应光学系统闭环控制器,对比了激光束在两种下垫面上方传输时的波前畸变特性与自适应光学系统校正的差异。实验结果显示,在同样辐射加热的条件下,沙面上方的空气湍流对激光束波前影响更剧烈;经自适应光学系统校正后,波前传感器点位移方差在盐水情况下减少了28%,而在沙子情况下减少了10%。该研究为在海洋环境中利用闭环自适应光学系统进行光束波前畸变校正的可行性做出了初步探索。     

Study on calibration method for the performance index of SPR sensors

Aiming at the problem that there isn’t any standardized calibration method for the performance index of surface plasmon resonance(SPR) sensor,the calibration method for key performance indices of SPR sensor is summarized and proposed based on the comparison of relative methods and definition of each index.Experimental data of sucrose solutions with various concentrations are obtained by the self-building SPR instrument,and then the calibration method is used to determine the performance indices,such as noise,drift,sensitivity,resolution,linearity,dynamic range and reproducibility.Experimental results show that the definition of indices is reasonable,and the calibration method is correct,which has great significance for performance evaluation of SPR sensor.     

基于LCTF的水下光谱成像系统研制

水下光谱成像技术在水下目标物识别、海洋生态监测等领域有着重要作用。基于实际工程使用环境设计了基于液晶可调谐滤光片(LCTF)的水下光谱成像系统。该系统通过采用LCTF作为滤光结构以获得水下目标物的光谱信息。水下光谱成像系统在宽光谱LED光源的照明下,进行水池实验获得了目标物在波长400~700 nm之间的31个通道光谱图像。对水下具有相似颜色的不同物体的光谱信息进行了讨论和分析,结果表明:该系统有助于水下目标物识别和分类。在海试中对珊瑚进行了原位观测,成功获取了珊瑚礁的水下光谱图像。该系统有望应用于海洋遥感、海洋生态环境监测等领域。     

赤潮毒素大田软海绵酸表面等离子共振免疫检测方法研究

结合表面等离子体共振技术与免疫检测技术,研究和建立了一种响应速度快、免标记、低成本新型海洋赤潮毒素大田软海绵酸检测方法.基于SpreetaTM传感器构建了小型表面等离子共振免疫检测系统,采用共价偶联方法在传感器金膜表面修饰大田软海绵酸-牛血清蛋白抗原作为生物敏感膜;测得该方法相对标准偏差为1.51％ (n=12),定量...     

基于表面等离子体共振技术的液相色谱检测器研究

针对传统液相色谱检测器通用性与灵敏度不能兼得,本文报道了一种由SPR传感器、微型流通池、检测电路和液相色谱工作站软件组成的新型SPR液相色谱检测器的研制。运用该检测器,结合泵、分析柱和进样器构成液相色谱系统。对木糖、葡萄糖、蔗糖混合溶液进行检测,获得了三者分离图谱。对不同浓度的葡萄糖溶液进行检测,检测限为20μg,线性范围为20～160μg。结果显示SPR液相色谱检测器通用性较强,灵敏度有待进一步提高。     

SPR光谱信号的一阶矩数据分析方法

为了降低光源光强波动对表面等离子体共振(SPR)光谱信号的影响,提出一种基于幅值的SPR光谱信号动态基线一阶矩分析法.光源光强的波动会导致SPR光谱信号的幅值出现整体偏移,但SPR光谱信号的幅度变化较小,该方法的基线根据SPR光谱信号的最小幅值而动态调整.运用自行研制的SPR检测系统,测量了多种质量浓度的氯化钠和葡萄糖溶液得到光谱信号.采用固定基线法、固定宽度的动态基线法、基于面积的动态基线法和基于幅值的动态基线法等4种不同的一阶矩分析法得到光谱信号的共振像素.结果表明：动态基线法明显好于固定基线法,基于幅值的动态基线法其检出限（LOD）接近或者略好于其他2种动态基线法,且其在计算时间上明显少于另外两者,更适合于采样频率更高、实时性要求更强的SPR检测器.     

光腔衰荡光谱技术及其应用综述

光腔衰荡光谱(CRDS)技术是近几年迅速发展起来的一种吸收光谱检测技术。在介绍光腔衰荡光谱检测原理的基础上,详细推导了CRDS技术用于反射率测量和痕量气体浓度检测的理论公式。分析了CRDS技术由于实际吸收光程长,检测精度不受光源强度及其变化的影响,因此具有检出限低,测量精度高,可靠性好等特性。综述了CRDS技术在微量污染气体监测中的应用及其发展趋势。最后提出了应用光腔衰荡光谱检测污染气体中不同有害成分浓度的一种新思路。