[发明专利]一种基于Labview控制SPR数据采集分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及生命科学、材料科学和传感器等领域，具体而言，涉及一种基于Labview控制SPR数据采集分析方法。

背景技术

表面等离体共振(SPR)是一种光物理现象，主要发生在金属介质和普通介质双层结构中，由金属薄膜表面的自由电子和入射光波相互作用而产生。光由光密介质入射到光疏介质，入射角大于临界角时，会产生全反射现象。入射光波在界面水平方向有个P偏振分量(称为P波)，如果P波与金属薄膜表面等离体波的振荡频率相同时，两种光波能量就会发生整合，使得某入射角度或者某波长的反射光波能量突然降低，在反射谱上就会出现共振吸收峰，而此时入射光角度或者波长称为SPR的共振角或者共振波长。

SPR共振角或者共振波长与金属薄膜表面物质的折射率有关，当这些物质的折射率(浓度)不同时，SPR共振峰的位置也会有所不同，两者之间存在着一一对应关系。，因此可以通过SPR共振峰的位置来判定金属薄膜表面物质的浓度或者折射率，从而达到浓度检测的目的。

传统的SPR检测利用点光源发出不同角度的发散光,与反射界面成一个很窄的θ角范围(几度)，从而限制了仪器的使用，并且只能得到动力学检测的过程，数据比较单一。对于较为开放式的研究体系，比如化学物质现场合成的监测，SPR共振峰角度变化在20°左右，不能满足现场合成监测和测试需求。

发明内容

本发明提供一种基于Labview控制SPR数据采集分析方法，用以克服现有技术中只能提供动力学过程和结果，而对不能提供整个SPR曲线和自动获取SPR曲线中特征信息的问题，而整个SPR曲线特征信息可以解决许多先前属于开放式的研究方向。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于Labview控制SPR数据采集分析方法，包括以下步骤：

根据所设置的角度扫描范围，通过上位机指令控制控制伺服电机大角度转动对目标物的反射光角度的改变来进行粗扫描，并根据扫描得到的数据自动计算拐点和共振峰位置；

根据计算得到的拐点和共振峰位置自动设置细扫描的位置和参数，通过上位机指令控制伺服电机小角度转动对目标物的反射光角度的改变来进行细扫描；

根据细扫描得到的数据，自动计算SPR曲线图特征，包括共振角、共振半峰宽度和共振深度；

根据得到的拐点、共振峰位置、共振角、共振半峰宽度和共振深度进行SPR曲线拟合，得到完整的SPR曲线。

进一步地，对得到的数据进行SPR曲线拟合的流程包括：

根据计算得到的拐点和共振峰位置将所要拟合的SPR曲线分成三段；

针对每段曲线，分别采用最小绝对差拟合、最小二乘法拟合和Bisquare拟合，其中在拟合的过程中，通过调整拟合阶数、容差等参数和选择SVD、Givens、Lu分解、Cholesky、Householder等算法来判断最小残差；

从三种拟合方法中选择最优拟合，并根据所选择的最优拟合方法及拟合阶数得到SPR曲线的拟合计算公式。

进一步地，当测试中背景噪音、系统误差等影响测试结果而无法得到拐点和共振峰位置时，通过图表接受用户手动指定拐点和共振峰位置，将SPR曲线分成三段。

进一步地，在扫描的过程中，通过图表实时显示粗扫描和细扫描得到的采集点信息。

进一步地，在通过图表实时显示细扫描得到的采集点信息时，还接受用户对历史数据的回看。

进一步地，上述方法还包括以下步骤：

读取动力学测试角度，测试动力学曲线。通过注入从低到高浓度溶液与界面的结合反应，得到实时反应的动力学曲线，通过动力学曲线可以得出不同浓度的动力学曲线，并通过图表实时显示不同浓度的结合信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的基于Labview控制SPR数据采集分析系统结构图；

图2为本发明一个实施例的基于Labview控制SPR数据采集分析方法流程图；

图3为本发明一个实施例的对得到的数据进行SPR曲线拟合的流程图；

图4为本发明一个实施例的全SPR曲线示意图；

图5为本发明一个实施例的自动计算拐点和共振峰位置的示意图；图6为本发明一个实施例的对SPR曲线自动拟合的示意图；