微弱光信号放大采集系统方案设计

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1、摘要生物传感器是能够借助于生物组件来检测特定的物理量并按照一定方式转换成可读取信号的装置。光纤生物传感器是将光学系统和生物检测系统按照一定的方式结合延伸出的新型传感器，技术发展速度日新月异。它具有高的灵敏度、抗干扰能力、探头微型化和实时检测等特点。随着地球的生态环境问题日渐突出，癌症的患病人数不断增加，数据显示，我国的癌症发病率也在逐年上升。早期癌症的检测成为了人们关注的一个热点。根据癌症患者的血液的荧光光谱会产生特异的变化，本课题设计一套系统，探讨检测癌症血液的荧光信号的可能性，从而可以检测癌症的荧光信息。本课题重点对微弱荧光信号进行采集并处理，通过对信号探索性的研究，设计用来检测荧光

2、信号的传感器。本课题综合了几种类型传感器的优势，对整体系统的搭建进行了探索性的尝试，主要内容包括：使用了光纤作为光传输的路径，增加了光传播的效率；采用硅光电二极管对光信号进行转换，用放大电路进行放大，得到需要的电压信号；使用了AD7715对电压信号进行模数处理，提高了转换的精度，有效去除零点漂移和增益误差；使用了STC12C5410芯片设计微处理控制电路，可实现在线编程，方便调试开发时下载程序；用NI公司的LABVIEW设计了用户操作界面，可以更简洁的显示结果，让使用者更方便应用，达到直观的效果。结果显示，本检测系统可以检测到稍强的光转换后的电压值并在设计的界面上显示，为检测微弱的荧光信

3、息打下了一定的基础，为后期的研究提供了一些改进的建议和方法。关键词：荧光，光纤，光电转换，STC12C5410IAbstractAbiologicalsensorisadevicewhichhasabilitytodetectspecificphysicalquantityandgetsignalsidentified.Fiberopticbiosensoristhecombinationoftheopticalsystemandbiologicaldetectionsystemswhichhasarapidpaceofdevelopment.Ithashighsensitivity,a

4、nti-interferencecapability,andreal-timedetectionofmicro-probeandsoon.Thenumberofpeoplesufferingcancerisincreasingastheecologicalandenvironmentproblemsbecomeprominent.DatashowthatcancerratesinChinaareincreasingeveryyear.Theproblemaboutearlydetectionofcancerhasbecomeahotspot.Thetopicsfocusontheweak

5、fluorescencesignalacquisitionandprocessingtodomuchsignalexploratoryresearch.Thisdesigncanbeusedtodetectfluorescentsignals.Inthispaperthedetectionsystemoffiberbiosensorisstudiedsystematically.Someinnovativeworksaredonetothedetectionsystembasedontheanalysisofthesensingmechanism.Themaincontentsarein

6、cludedasfollows.First,opticalfiberisusedtotransmitopticalsignal,reducingthewearandtear.Siliconphotodiodeisusedtoconvertlightsignal,withpre-amplifieramplification.Noiseisdealtwithlow-passfiltercomponent;TheAD7715isusedtoconverttheanalogsignaltodigitalsignal,improvingtheaccuracyoftheconversion,remo

7、vingthezerodriftandgainerror.MicroprocessorcontrolcircuitisdesignedusingSTC12C5410high-performancechip,enablingonlineprogrammingtofacilitatedebuggingdevelopmentbydownloading.LABVIEWofNICompanyisusedtodesignuserinterfac