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光纤倏逝波生物传感器理论分析及信号处理实验研究

姜广文  
【摘要】: 光纤倏逝波生物传感器具有结构简单、体积小、制作方便、性价比高和可远距离分析等优点,在临床医学、环境监测以及食品工业得到了广泛应用,在军事医学、生物战剂检测等军事领域也表现出了极高的应用价值,受到了高度重视。 在研究了光纤倏逝波生物传感器系统的基本工作原理和系统结构的基础上,本文构建了一种基于光纤束的倏逝波生物传感器系统,并在此基础上展开了理论分析和信号处理实验研究。 光纤倏逝波生物传感器系统中,利用激光在光纤探针中传播时产生的倏逝波来激发荧光物质,产生荧光信号。光纤探针的性能对光纤生物传感器的整体性能有着极为重要的影响,如何设计并优化光纤探针结构以提高荧光信号的激发和收集效率,将成为提高光纤倏逝波生物传感器探测灵敏度的关键。本文采用时域有限差分法对光纤探针中的场分布进行了分析和探讨。 针对荧光信号比较微弱的问题,本文设计了光纤倏逝波生物传感器系统的信号调制电路和信号解调程序。信号调制电路通过对传感器系统的激光光源进行调制来调制荧光信号。探针收集的荧光信号经过光电倍增管探测、数据采集卡采集后由信号解调程序检测,信号的幅度就反映了待测生物物质的浓度。 在完成系统各组成部分的基础上,对所构建的光纤倏逝波生物传感器系统进行了实验研究,并对实验系统进行了改进;通过实验分析了现有系统中存在的问题,讨论了可能影响实验系统探测灵敏度和稳定度的因素,提出了相应的改进措施。


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