第36卷，第6期 2016年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36,No. 6 ,pp1949-1953
June,2016
基于高斯拟合的光纤型SPR信号的峰值检测算法
周鹏1,3，张文斌"，王军星"，孙翠迎"，刘瑾1.4，苏荣欣”，王学民1.3
1.天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072 2天津大学化工学院，天津300072
3.天津大学，天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室，天津
300072
4.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072
摘要光纤型表面等离子共振光谱具有半峰宽较宽，共振峰不尖锐等特征，传统的针对棱镜型SPR光谱的峰值检测算法无法准确定位此类光谱的共振峰值，为了准确计算光纤型SPR光谱的共振波长，提出了种基于信赖域算法的高斯拟合方法，在拟合的光谱曲线上利用一维搜索的方式确定峰值位置。通过对标准甘油光谱数据的处理，证明高斯拟合法能够适应光纤型SPR光谱的特征，波长计算准确。通过搭建的SPR 系统，实验测量了不同浓度下蔗糖溶液的SPR光谱数据，并分别采用加权质心法，追踪质心法和该研究提出的高斯拟合法进行共振波长的计算。结果表明高斯拟合法能够有效提升分辨率，且运算速度较快，有利于工程集成。
关键调SPR光谱；高斯拟合法：信赖域算法；峰值检测
中图分类号：TH774
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964 /j. issn, 1000-0593(2016 )06-1949-05
100 06
Reflectivity/%
表面等离子共振（surfaceplasmonresonance，SPR）检测技术是一项基于物理光学现象的高灵敏检测技术，具有灵敏度高、样品无需标记，可实现在线检测等优点，已经成为生物反应、药物筛选、医疗仪器、食品安全、环境监测等领域的一项重要工具1-5。从最初的棱镜耦合发展到现在的光栅耦合、波导耦合和光纤耦合，多样化的耦合方式为SPR检测
技术的发展助力。其中，光纤耦合凭借体积小，成本低，可以实现远距离检测、分布式检测等优点，成为近年来SPR技术研究的一个热点[-7]
如图1所示，棱镜型SPR检测系统采集到的光谱曲线具有半蜂宽（fullwidthofhalfmaximum，FWHM）较窄，共振峰较尖锐等特点，而光纤型SPR的光谱恰恰不具备这些特点。在对棱镜型SPR信号处理上已有诸多方法，常见的有阶导数零点法、局部相似性匹配算法，以及由质心法所衍生的其他算法，比如Johansen提出的加权质心法"}，Nen-ninger提出的追踪质心法9]；王晓萍提出的无基线质心法] 等。一阶导数零点法、局部相似性匹配算法对噪声感；质心法及其改进算法对波形的非对称性敏感，计算的共振波长
收稿日期：2015-04-17，修订日期：2015-08-20
基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ090194）
作者简介：周鹏，1978年生，天津大学精密仪器与光电子工程学院副教投
80 70-60 50 40 30 20-
100-90 Refetivi% 80-
70 60 50 40+ 400
(a) 45
(b)
50
SPR spectrum ofPrismatic
55
60
6
Angle(degree) SPR spectrum of Fiber
600
70
800
Wavelength/nm
75
1000
图1
光纤型与棱镜型SPR光谱的对比 The comparison of the SPR spectrum
Fig. 1
between prismatic and optical fiber
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