基于表面等离子体共振海上溢油检测小型化装置的研究

《基于表面等离子体共振海上溢油检测小型化装置的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TP212单位代码：10183研究生学号：2013554016密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）基于表面等离子体共振海上溢油检测小型化装置的研究Researchofacompactsurfaceplasmaresonancebasedreal-timeonlineoilspilldetectionsystem作者姓名：郑妍类别：工程硕士领域（方向）：仪器仪表工程指导教师：崔洪亮教授培养单位：仪器科学与电气工程学院2016年6月基于表面等离子体共振海上溢油检测小型化装置的研究Resea

2、rchofacompactsurfaceplasmaresonancebasedreal-timeonlineoilspilldetectionsystem作者姓名：郑妍专业名称：仪器仪表工程指导教师：崔洪亮教授学位类别：工程硕士答辩日期：2016年6月4日未经本论文作者的书面授权，化法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，巧不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则。，应承担侵

3、权的法律责任吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕±学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容夕ｈ本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成。果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名；＾化与曰期：：＾店年月曰／＾（３摘要摘要基于表面等离子体共振海上溢油检测小型化装置的研究表面等离子体共振（SurfacePlasm

4、onResonance，SPR）传感技术，因其对外界介质折射率的微小变化极其敏感、可实现实时过程检测、无需标记、耗样最少等特点，而广泛应用在生物医学、环境污染以及石油化工等方面应用前景广阔。这些特点使其具备了海上早期小面积溢油检测的条件，但采用SPR传感报警海上溢油的技术和设备，目前我国还是空白。由于目前SPR体积大，不适于海上溢油检测，国内小型化SPR仪尚不成熟，且没有针对小面积不宜被发现的、高精度的溢油检测仪器装置，如国内研制的海洋浮标检测装置，只适用于溢油跟踪，不具备溢油检测的功能。与此同时，

5、国内外还没有应用SPR传感技术进行溢油监测的技术和产品，国内所进口的溢油报警装置在其检测范围和检测准确度等方面受到一定的限制。因此对基于表面等离子共振技术应用于海上溢油监测的研究，具有重大的科学价值及现实意义。防止产生重大溢油事故，从而减少重大经济损失，同时减少对海洋生态环境和周边海岸造成的严重危害。本文为了对不易被发现的早期小面积溢油进行高精度的、全天候、实时在线的监测，以便达到早发现、早预警、早应急处理的目的，提出基于SPR小型化实时在线海上溢油检测装置的设计思想，采用入射光源以非扫描的角度调制

6、型方式，便于光线完全覆盖待测样品检测时所需的入射角度范围，实现对海上石油平台、储油装置等可能发生溢油事故的重要敏感海域进行预警。其中，本文是通过对光纤SPR传感检测装置与棱镜SPR传感检测装置两个方面进行了分析研究，利用ZEMAX仿真软件与MATLAB理论模拟仿真优化后的数据相结合，重新对光学传感检测模块进行设计，并缩小了整体实验系统装置的机械结构模型体积以便实现小型化设计。再建立装置系统模型，进行实验验证分析，对整个系统进行数据处理与噪声分析，选用小波阈值去噪的方法校正了检测系统，在缩小存储量的同

7、时剔除了大部分噪声信号，提高了检测精度，使得SPR检测系统满足实际运用的需求。从而，确定出最佳的装置实现海上漂浮无线传输模式的小型化SPR实时在线海上溢油检测装置。关键词：SPR传感器；光纤；棱镜；MATLAB；ZEMAX；仿真；小波去噪。IAbstractAbstractResearchofacompactsurfaceplasmaresonancebasedreal-timeonlineoilspilldetectionsystemSurfaceplasmonresonancetechnique

8、isextremelysensitivetosubtlechangesintherefractiveindexoftheexternalmedium,theyhavetheadvantagesofreal-timedetection,noreagentlabelingrequirements,minimalsampleconsumption,etc.Thereforethesurfaceplasmonresonancesensorhasimportantapplica