● 摘要
表面等离子体共振传感技术是一种简单可行的光学高精度表面检测方法，该技术已从原理性研究向应用性研究飞速发展，因其特有的优势有着广泛的应用前景。根据耦合结构和扫描检测分析方法的不同，表面等离子传感系统被分成不同的类型，本文主要是对棱镜耦合角度扫描的表面等离子传感系统进行研究。目前SPR传感器可以检测的最小折射率变化达到10-8RIU。要实现如此高灵敏度、高稳定性、高可靠性的检测，除了光电系统硬件以外，信号的数据处理方法也是关键技术之一。文章中详细讨论了在已采集到的信号基础上应用合理运用数据处理方法，完善SPR传感系统的后端分析，将有效地降低实验中的随机噪声以及系统不理想性带来的影响，期望能够提高测量的精度、准确性、乃至测量范围。本文首先介绍了表面等离子波（SPR）的概念，从理论角度详细阐述了SPR 机理，导出了发生SPR现象的条件，给出了理论计算的公式和相关参数的计算方法。其次，根据实际检测信号的特点和一般检测系统数据处理的流程，说明在文中应用的SPR系统检测的预处理方法。这里我们分析噪声信号的统计特征，从信号处理方法的角度，对检测数据进行归一化和平滑处理。针对表面等离子体共振在微量检测和薄膜分析的两大类应用，讨论了多种数据处理算法，得出分析结果，实现对外界折射率变化的监测和提取薄膜结构的特征参数。最后，采用MATLAB的GUI工具实现了可视化的界面。演示程序将上述流程和算法整合在一起，直观地展示出不同的处理效果。另外，制作了对实际应用在微量检测SPR系统的采样数据处理的一个界面。