关键词:
变分模态分解(VMD)
表面等离子体共振(SPR)
降噪
解调
非对称双S函数
摘要:
在光纤表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器表面修饰功能化膜层能够有效提升传感器灵敏度,但同时会导致传感器的透射光谱畸变,系统信噪比降低。因此本文通过引入变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)滤波算法提升系统的信噪比,引入非对称双S函数法拟合共振波长,改善信号的畸变问题。本文理论上阐述了VMD算法以及非对称双S函数应用于光纤SPR生物传感系统的理论基础。实验上搭建了光纤SPR生物传感系统,并对实验数据采用多种降噪以及拟合算法进行了处理。结果显示,在提升信噪比方面,与经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)算法相比,VMD滤波能够有效提升系统的信噪比(信噪比从53.72 dB提升到61.57 dB)。在解决信号畸变方面,与最小值法、质心法相比,非对称双S函数法拟合度更高。进一步地,使用所提出算法对光纤SPR传感系统监测C反应蛋白的透射光谱数据进行了解调,结果表明,传感器的最低探测浓度相比于EMD算法由1.119 μg/ml下降到0.429 μg/ml。这一研究结果对于提升光纤SPR生物传感系统的商业应用价值具有重要的意义。