基于光纤倏逝波生物传感器的病菌检测仪器的研制

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1、代号10701学号1015121732TN216公开分类密级号题（中、英文）目基于光纤倏逝波生物传感器的病菌检测仪器的研制ResearchontheInstrumentforGermDetectionGenerationMethodofBasedonFiberEvanescentWaveBiosensor作者姓名张晋铭指导教师姓名、职务王晓蕊教授学科门类工学学科、专业物理电子学提交论文日期二○一三年三月创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特

2、别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许

3、采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。本人签名：日期导师签名：日期摘要摘要本文结合光纤倏逝波生物传感器技术，研制了一套病菌检测仪器。该仪器主要用于对船舶压载水中指示型微生物的现场快速检测。仪器中采用特定结构的光纤光路将传感器前端光纤探针耦合的荧光信号传入后续光电信号处理系统。文中对此种表征了某种生物信息的荧光信号的信号特征进行了详细分析，并据此设计了相应的光电转换模块与数据采集模块。其中，光电转换模块将荧光信号转换为便于处理的电信号，数据采集模块对转换后的

4、模拟电信号采样并通过USB接口将采样数据送入上位机进行处理。为了提高检测精度，仪器中对激发光的发光强度进行了方波调制，使得光电探测器件输出的电信号具有了区别随机噪声的周期特性，然后利用了虚拟仪器技术，采用正交锁相检测方法，完成对采样信息的最终处理。文中最后给出了直接结合法验证仪器探测荧光信号能力的实验结果。关键词：光纤生物传感器倏逝波数据采集正交锁相检测虚拟仪器技术AbstractAbstractAinstrumentusedinfieldfastdetectionofspecificgermsinships’ballastwaterwa

5、sdeveloped,whichisbasedonatechnologyoffiber-opticevanescentwavebiosensor.Inthisinstrument，afiber–opticpathwithspecialstructureTransmitsafluorescencesignalcoupledbyfiberprobeofthefront-endsensortothesignalprocessingsystemoftheopticalsignal.Thecharacteristicsofthefluorescen

6、cesignalwhichcontainssomekindofbiologicalinformationwasanalyzedinthispaperandthecorrespondingphotoelectricconversionmoduleandthedataacquisitionmodulewasdesignedbasedontheanalysis.Thephotoelectricconversionmoduleconvertfluorescencesignalintoelectricalsignalsthatwaseasytopr

7、ocessandthedataacquisitionmodulesampletheelectricalsignalandsentsamplingdatatothehostcomputerviatheUSB.Inordertoimprovethedetectionaccuracy,theexcitationlightintensitywasmodulatedbysquarewaveandtheoutputelectricsignalofthephoto-detectorwillhaveacyclecharacteristicthatisdi

8、fferentfromtheRandomnoise.Thenusethevirtualinstrumenttechnologyandorthogonallock-indetectionmeth