一种基于序列移频激发的拉曼信号检测处理系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于序列移频激发的拉曼信号检测处理系统和方法，所述系统包括光纤拉曼探头、光谱预处理单元、执行器电路单元和处理单元；执行器电路单元用于控制所述光纤拉曼探头产生序列波长的拉曼光信号；所述光纤拉曼探头用于激发并收集样品产生的拉曼光信号；所述光谱预处理单元用于对收集的拉曼光信号进行预处理，消除二阶、三阶衍射，并将处理后的拉曼光信号转换为数字信号；所述处理单元用于通过特定解调算法对光谱预处理单元收集的拉曼光信号序列进行处理，提取真实拉曼光谱。通过温度调谐DBR激光器产生序列波长拉曼激光，降低了移频激发的复杂度和设备成本；结合快速解调算法对光谱矩阵进行精确提取，对高背景弱拉曼峰提取尤为显著。

A Raman signal detection and processing system and method based on sequence shift frequency excitation

The invention provides a sequence of shift Raman signal processing system and method based on the excitation frequency, the system includes a fiber Raman probe, spectral pretreatment unit, actuator circuit unit and a processing unit; the actuator circuit unit for Raman optical fiber Raman probe signal to control the sequence of wavelengths; the optical fiber Raman probe for the Raman signal excitation and collection of samples produced; the spectral pretreatment unit for Raman signal of collected pretreatment, the elimination of the second and third order diffraction, Raman and optical signal processing after the conversion to digital signal; the processing unit is used for spectral preprocessing Raman optical signal sequence unit collect the processed by specific demodulation algorithm, extract the true Raman spectrum. Sequences generated by the temperature of laser Raman wavelength tunable DBR laser, reduces the complexity of the excitation frequency shift and the cost of the equipment; combined with a fast algorithm for accurate demodulation extraction of spectral matrix, extraction of high background of weak Raman peaks is particularly significant.

【技术实现步骤摘要】
一种基于序列移频激发的拉曼信号检测处理系统和方法
本专利技术涉及拉曼光谱检测
，更具体地，涉及一种基于序列移频激发的拉曼信号检测处理系统和方法。
技术介绍
拉曼光谱是一种分子振动和转动光谱，激发光子与分子通过相互作用产生表征分子振动或转动能级差的特征频移，由此可判断出分子中所含有的化学键或官能团，从而得到分子结构或成分的信息，每种物质都有对应的“指纹”拉曼光谱，因而拉曼光谱在光谱学大家族中占着重要地位。目前，拉曼光谱已经广泛应用于化学、生物医学、材料、环保、安检和考古等领域。随着激光技术和信号检测技术的发展，拉曼光谱技术在当代工农业生产和科学研究中必将得到越来越广泛的应用。但在检测过程中,样品含有杂质或荧光吸收物质时会产生荧光干扰,且当激发光子提供了足够的能量以致产生荧光时,拉曼信号将变模糊甚至被掩盖，一般情况下，荧光的强度是拉曼散射光的106-108倍。另外，CCD等光电探测器本身的随机噪声和暗电流也会对一些相对弱的拉曼峰的识别产生严重的干扰。这些问题都极大地制约了拉曼光谱技术在实际中的应用。现有技术中拉曼检测常常遭受样品，杂质和基质成分的荧光的干扰，因此，提出了一种移频激发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉曼信号检测处理系统，其特征在于，包括光纤拉曼探头、光谱预处理单元、执行器电路单元和处理单元；所述执行器电路单元用于控制所述光纤拉曼探头产生序列波长的拉曼光信号；所述光纤拉曼探头用于激发并收集样品产生的拉曼光信号；所述光谱预处理单元用于对收集的拉曼光信号进行预处理，消除二阶、三阶衍射，并将处理后的拉曼光信号转换为数字信号；所述处理单元用于通过解调算法对光谱预处理单元收集的拉曼光信号序列进行处理，提取真实拉曼光谱。

【技术特征摘要】
1.一种拉曼信号检测处理系统，其特征在于，包括光纤拉曼探头、光谱预处理单元、执行器电路单元和处理单元；所述执行器电路单元用于控制所述光纤拉曼探头产生序列波长的拉曼光信号；所述光纤拉曼探头用于激发并收集样品产生的拉曼光信号；所述光谱预处理单元用于对收集的拉曼光信号进行预处理，消除二阶、三阶衍射，并将处理后的拉曼光信号转换为数字信号；所述处理单元用于通过解调算法对光谱预处理单元收集的拉曼光信号序列进行处理，提取真实拉曼光谱。2.根据权利要求1所述的拉曼信号检测处理系统，其特征在于，所述光纤拉曼探头包括用于产生等间隔、等功率、等时长的拉曼光信号的激光器，以及控制激光器输出波长的温度控制器，所述温度控制器连接所述执行器电路单元。3.根据权利要求2所述的拉曼信号检测处理系统，其特征在于，所述温度控制器包括半导体致冷器、热沉台件和氮化铝基板，所述半导体致冷器安装于热沉台件底部，所述氮化铝基板安装于所述热沉台件上，所述激光器连同一热敏电阻安装于氮化铝基板上。4.根据权利要求3所述的拉曼信号检测处理系统，其特征在于，所述激光器和温度控制器通过TO-8封装，封装的输出管脚包括激光器的输出的阳极和阴极触点、热敏电阻的两个触点和半导体致冷器的两个触点。5.根据权利要求2所述的拉曼信号检测处理系统，其特征在于，所述光纤拉曼探头还包括带通滤波片、第一长通滤光片、第二长通滤波片、非球面透镜、第三长通滤波片和光纤耦合器；所述带通滤波片设于激光器的发射光路上，用于消除激光器的杂散辐射，并将拉曼散射光传递至第一长通滤波片；所述第一长通滤波片、第二长通滤波片用于将激光器的拉曼光信号导出至光纤拉曼探头的探头检测口；所述非球面透镜设于探头检测口处，用于收集样品产生的拉曼光信号；所述第三长通滤波片用于剔除非球面透镜收集的拉曼光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道亮，王聪，李震，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11