一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测仪及其检测方法技术

一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测仪及其检测方法，涉及光纤传感技术领域。针对现有的SPR检测仪器体积庞大、价格昂贵；多通道实现检测的较少，无法满足检验的准确性的问题，本发明专利技术提供了检测仪，包括：光源、光开关、光纤耦合器，1

【技术实现步骤摘要】
一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测仪及其检测方法


[0001]涉及光纤传感
，具体涉及应用于生物检测的光纤SPR检测仪和检测方法。

技术介绍

[0002]光纤传感技术已经普及到我们生活的方方面面。光纤传感技术体积小、重量轻、快速响应、耐高温、灵敏度高、耐腐蚀且生物相容性高等优点，常被应用于物理、化学、工业监测、生命检测等各个领域。SPR检测技术是一种新型的光学检测技术，表面等离子体共振，即Surface Plasmon Resonance；SPR技术在生物技术、医疗保健、生命科学技术研究、食品安全和生态环境监测等多个领域具有广泛的应用，SPR现象它是一种物理光学现象，光照射在金属(通常是金或银)和全反射介质的界面上，产生一种倏逝波，倏逝波会向下传播一段距离并且会激发金属薄膜内的自由电子产生表面等离子体波，二者波矢匹配就会激发SPR现象。利用这一特性而制成的SPR传感器，因其灵敏度高、检测准确性强，常被应用在生物传感领域，同时也是用于检测外界环境折射率的一个非常好的方法。
[0003]SPR传感技术具有高分辨率、高灵敏度、成本低廉等优点，被广泛用于生物、化学、生命科学等领域，但现有传统的SPR检测仪器大都基于棱镜式SPR传感器所设计，基于光纤SPR传感器所设计的仪器却寥寥无几，并且伴随着商业化，SPR检测仪器体积庞大、价格昂贵仅仅局限于实验室所使用并不能应用于实际的现场检测；同时通过多通道实现检测的仪器也相对较少，有时无法满足检验的准确性和可靠性，从而给SPR传感技术的应用发展带来了一些障碍。因此，提供一种用于现场检测的小型化多通道波长调制的SPR检测仪是非常必要的。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的基于光纤SPR传感器所设计的仪器寥寥无几、SPR检测仪器体积庞大、价格昂贵仅仅局限于实验室所使用并不能应用于实际的现场检测；同时通过多通道实现检测的仪器也相对较少，无法满足检验的准确性和可靠性的问题，本专利技术提供了一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测仪，其基于光纤SPR设计，仪器小巧并且能够实现多通道检测，具体的：
[0005]一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测仪，所述的检测仪包括：光源、光开关、四个光纤耦合器、四个1
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2Y型光纤跳线、四个光纤SPR传感器、1
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4Y型光纤跳线、光谱仪、微处理器、风扇、供电模块和信号传输模块；所述的光源输出的光信号通过所述的光开关同时发送给四个光纤耦合器，所述的四个光纤耦合器输出的光信号分别通过四个1
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2Y型光纤跳线、1
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4Y型光纤跳线输入至光谱仪的光信号采集端，所述的四个光纤SPR传感器远离反射端的一端分别嵌入所述的四个1
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2Y型光纤跳线的一个端口内，所述的光谱仪与所述的微处理器之间通过串行通信线连接，所述的信号传输模块与所述的微处理器通过串行通信线连接，所述的风扇的控制信号输入端连接所述的微处理器的风扇控制信号
输出端，所述的供电模块用于给所述的光源、光开关、微处理器和信号传输模块提供工作电源。
[0006]优选的，所述的光纤耦合器为SMA905光纤耦合器。
[0007]优选的，所述的信号传输模块采用WIFI模块实现。
[0008]进一步，所述的检测仪还包括：壳体；所述的壳体的侧壁上设置有四个传感器固定孔；所述的光源、光开关、四个光纤耦合器、四个1
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2Y型光纤跳线、四个光纤SPR传感器、1
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4Y型光纤跳线、光谱仪、微处理器、供电模块和信号传输模块均设置在所述的壳体内部，所述的传感器固定孔为设置在所述的壳体侧壁上的通孔，所述的四个光纤SPR传感器穿过所述的四个传感器固定孔，从所述的壳体内探出并固定。
[0009]优选的，所述的壳体包括：底层隔板和中层隔板；所述的底层隔板和中层隔板与所述的壳体的底面平行、将所述的壳体的内部空间分为上层、中层和下层三个区域，所述的光源、光开关和风扇设置在所述的下层区域，所述的光谱仪和供电模块设置在所述的中层区域，所述的微处理器和信号传输模块设置在所述的上层区域。
[0010]优选的，所述的检测仪包括两个风扇，另一个风扇设置在所述的上层区域。
[0011]优选的，所述的四个传感器固定孔设置在所述的壳体的下层区域的侧壁上。
[0012]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测方法，所述的方法是基于所述的一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测仪实现的，具体的：
[0013]所述的方法包括：
[0014]参数设置步骤，对所述的检测仪的参数进行设定；
[0015]光谱采集步骤，通过所述的四个光纤SPR传感器采集四组背景光和暗光谱的数据，并通过所述的光谱仪传送至所述的微处理器；
[0016]缓冲区数据写入步骤，将所述的微处理器的处理结果发送至缓冲区；
[0017]发送判断步骤，由终端通过所述的信号传输模块发送的外部信号选择是否发送，如选择发送，则通过所述的信号传输模块将所述的缓冲区的数据作为实时光谱；如选择不发送，则进入停止判断步骤；
[0018]停止判断步骤，由终端通过所述的信号传输模块发送的外部信号选择是否停止，如选择停止，则方法终止；如选择不停止，则返回发送判断步骤。
[0019]优选的，所述的参数设置步骤具体为：对波特率、停止位和奇偶校验位的参数进行设定。
[0020]优选的，所述的参数设置步骤为：还包括：对所述的光谱仪的参数进行设定。
[0021]本专利技术的有益之处在于：
[0022]采用体积小、成本低廉、抗电磁干扰等优点的光纤SPR传感器，并且通过将仪器内各模块整合在壳体内分层设置，将光源和光谱仪等精密器件分开在不同区域，避免了器件之间互相增加波动、对实验数据产生影响的问题，同时分开设置并分别配有风扇，保证了仪器的散热问题；通过以上方式整合在壳体内，使仪器变得小巧并且成本更低。
[0023]利用光开关进行多通道测量，可以对待测样品进行多样多检和一样同检，增加了检测系统的多样性和准确性。
[0024]采用终端反射式的光纤SPR传感器的设计更加增加仪器的小型化、便携性，利用光
纤检测可以做到无污染、高灵敏度的检测，更适合应用于生物检测的小分子领域。
[0025]系统集成方式灵活，各个模块井然有序可以同时与硬件系统协同工作。
[0026]供电方式灵活、功耗很低、并且可拆卸，具有智能化、自动化的工作方式。
[0027]适合应用在生物传感领域。
附图说明
[0028]图1为实施方式一提供的一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测仪的原理示意图；
[0029]图2为实施方式四提供的一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测仪的壳体内部布局结构示意图；
[0030]图3、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测仪，其特征在于，所述的检测仪包括：光源(1)、光开关(2)、四个光纤耦合器(3)、四个1
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2Y型光纤跳线(4)、四个光纤SPR传感器(5)、1
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4Y型光纤跳线(6)、光谱仪(7)、微处理器(9)、风扇(11)、供电模块(13)和信号传输模块(12)；所述的光源(1)输出的光信号通过所述的光开关(2)同时发送给四个光纤耦合器(3)，所述的四个光纤耦合器(3)输出的光信号分别通过四个1
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2Y型光纤跳线(4)、1
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4Y型光纤跳线(6)输入至光谱仪(7)的光信号采集端，所述的四个光纤SPR传感器(5)远离反射端的一端分别嵌入所述的四个1
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2Y型光纤跳线(4)的一个端口内，所述的光谱仪(7)与所述的微处理器(9)之间通过串行通信线连接，所述的信号传输模块(12)与所述的微处理器(9)通过串行通信线连接，所述的风扇(11)的控制信号输入端连接所述的微处理器(9)的风扇控制信号输出端，所述的供电模块(13)用于给所述的光源(1)、光开关(2)、微处理器(9)和信号传输模块(12)提供工作电源。2.根据权利要求1所述的一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测仪，其特征在于，所述的光纤耦合器(3)为SMA905光纤耦合器。3.根据权利要求1所述的小型化多通道光纤SPR检测仪，其特征在于，所述的信号传输模块(12)采用WIFI模块实现。4.根据权利要求1所述的一种基于光开关的小型化多通道终端反射式光纤SPR检测仪，其特征在于，所述的检测仪还包括：壳体(14)；所述的壳体(14)的侧壁上设置有四个传感器固定孔(17)；所述的光源(1)、光开关(2)、四个光纤耦合器(3)、四个1
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2Y型光纤跳线(4)、四个光纤SPR传感器(5)、1
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4Y型光纤跳线(6)、光谱仪(7)、微处理器(9)、供电模块(13)和信号传输模块(12)均设置在所述的壳体(14)内部，所述的传感器固定孔(17)为设置在所述的壳体(14)侧壁上的通孔，所述的四个光纤SPR传感器(5)穿过所述的四个传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱思宇，鲁金鑫，刘盛春，郭保明，陈雪峰，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：