一种利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法及装置。方法包括，基于载波信号，确定硅纳米线传感器的光激励信号；基于所述光激励信号，获取所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号；利用锁相放大器对所述载波信号和所述调制信号进行处理，获得所述硅纳米线传感器对所述被测物的目标响应信号。本发明专利技术所述的方法利用锁相放大器将硅纳米线传感器的目标物响应信号的信号频谱迁移到载波信号所在频率处，再进行放大，避开硅纳米线传感器噪声的干扰。可以大幅度提高硅纳米线传感器信噪比，增强传感器的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法及装置
：本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法及装置。
技术介绍
：硅纳米线传感器的敏感单元是一个尺寸在几十到几百纳米的硅纳米线，它的传感机理是被测物附着在硅纳米线的表面，改变了硅纳米线表面的电荷分布，从而导致了其表面势的改变。由于纳米线的比表面积较大，因此表面势的微小变化也会使得体电导率发生较大的变化。由于这种对外部极其敏感的特性，硅纳米线传感器在生物化学传感方面获得了各种各样的成功应用案例，因此也受到了众多研究者的关注。硅纳米线传感器在生物化学样本检测的成功应用主要是因为如下几个方面：第一，硅纳米线有体材料所不具有的属性，超高的比表面积，因此硅纳米线传感器有传统体材料传感器无法比拟的灵敏度；第二，硅纳米线传感器是电学传感器，输出信号可以通过处理电路直接读出，方便信号处理；第三，由于硅纳米线传感器没有使用一些特殊的材料，因此材料获取简单方便；第四，通过在硅纳米线传感器表面修饰不同的探针，便可以对不同的被测物进行检测，通用性比针对特定被测物研发的特殊材料的传感器强很多。基于硅纳米线的传感器在电子信息，生命科学，材料化学，航空航天，国防科技等领域都展示了可观的应用前景。尤其在生命科学和材料化学方面，给研究人员提供了一个全新的思路，成为未来生化检测领域的重要分支。但是硅纳米线传感器在应用过程中也面临一些困难，其中很重要的一点，硅纳米线传感器对被测物具有超高的灵敏度，必然也对干扰信号极其灵敏，这使得硅纳米线传感器的输出信号的信噪比较低，很多情况下很难从噪声信号中提取有效信号。
技术实现思路
：鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术公开了一种利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法。所述方法包括：基于载波信号，确定所述硅纳米线传感器的光激励信号；基于所述光激励信号，获取所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号；利用锁相放大器对所述载波信号和所述调制信号进行处理，获得所述硅纳米线传感器对所述被测物的目标响应信号。在一种可实施的方案中，所述基于所述光激励信号，获取所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号包括：在所述光激励信号下，向所述硅纳米线传感器添加预设待测性质的被测物；在所述硅纳米线传感器的两端施加预设电流；记录所述硅纳米线传感器对所述被测物的响应电压；将所述响应电压作为所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号。在另一种可实施的方案中，所述基于所述光激励信号，获取所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号包括：在所述光激励信号下，向所述硅纳米线传感器添加预设待测性质的被测物；在所述硅纳米线传感器的两端施加预设电压；记录所述硅纳米线传感器对所述被测物响应电流；将所述响应电流作为所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号。进一步的，所述预设待测性质为预设浓度或预设PH，所述在所述光激励信号下，向所述硅纳米线传感器施加预设待测性质的被测物包括：在所述光激励信号下，向所述硅纳米线传感器施加预设浓度或预设PH的被测物；控制所述被测物的浓度或PH梯度变化。进一步的，所述基于载波信号，确定被测物的光激励信号之前，所述方法还包括：通过频谱仪，获取噪声频谱；根据所述噪声频谱，确定目标电信号；将所述目标电信号作为所述载波信号。在一些可实施的方案中，所述目标电信号为正弦信号或方波信号。进一步的，本专利技术还提供了一种利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的装置，所述装置包括，硅纳米线传感器，光源、信号发生器和锁相放大器；其中：信号发生器，用于提供载波信号；光源，用于向所述硅纳米线传感器提供基于所述载波信号的光激励信号；硅纳米线传感器，用于在所述光激励信号下对被测物进行测试，获取所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号，锁相放大器，用于对所述载波信号和所述调制信号进行处理，获得所述硅纳米线传感器对所述被测物的目标响应信号。进一步的，所述光激励信号为所述光源的输出信号。进一步的，所述硅纳米线传感器具体用于，在所述光激励信号下，对预设待测性质的被测物进行测试，获取所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号。进一步的，所述装置还包括：电压或电流测试装置，用于在预设电流或预设电压下，获取所述硅纳米线传感器对被测物的响应电压或所述硅纳米线传感器对被测物的响应电流。本专利技术利用锁相放大器将硅纳米线传感器的目标物响应信号的信号频谱迁移到载波信号频率处，再进行放大，避开硅纳米线传感器噪声的干扰。可以大幅度提高硅纳米线传感器信噪比，增强传感器的抗干扰能力。附图说明：图1是本专利技术所述的利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的装置结构图；图2是本专利技术所述的利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法流程图；图3是一种实施例中获取所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号的流程图；图4是另一种实施例中获取所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号的流程图；图5是获取调制信号的原理图；图6是对载波信号的幅度进行调制的原理图；图7是对载波信号的频率进行调制的原理图；图8是对载波信号的相位进行调制的原理图；图9是本专利技术所述的利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的原理图；图中：a为被测物的浓度随时间的变化曲线；b为载波信号的信号曲线；c为调制信号的信号曲线；d为调幅信号的信号曲线；e为基于幅度调节所获取的目标响应信号的信号曲线；f为调频信号的信号曲线；g为基于频率调节所获取的目标响应信号的信号曲线；h为调相信号的信号曲线；k为基于相位调节所获取的目标响应信号的信号曲线。具体实施方式：为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法，所述方法应用于利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的装置，如图1所示，所述装置包括：硅纳米线传感器，光源、信号发生器和锁相放大器；其中：信号发生器，用于提供载波信号；光源，用于向硅纳米线传感器提供基于载波信号的光激励信号；可以理解的是，所述光激励信号为所述光源的输出信号，可以理解为光源输出的光照强度。优选的，光源可以是450nm蓝光。硅纳米线传感器，用于在光激励信号下对被测物进行测试，获取硅纳米线传感器对被测物的调制信号。锁相放大器，用于对载波信号和调制信号进行处理，获得硅纳米线传感器对被测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法，其特征在于，所述方法包括：/n基于载波信号，确定所述硅纳米线传感器的光激励信号；/n基于所述光激励信号，获取所述硅纳米线传感器对被测物的调制信号；/n利用锁相放大器对所述载波信号和所述调制信号进行处理，获得所述硅纳米线传感器对所述被测物的目标响应信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法，其特征在于，所述方法包括：
基于载波信号，确定所述硅纳米线传感器的光激励信号；
基于所述光激励信号，获取所述硅纳米线传感器对被测物的调制信号；
利用锁相放大器对所述载波信号和所述调制信号进行处理，获得所述硅纳米线传感器对所述被测物的目标响应信号。


2.根据权利要求1所述的利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法，其特征在于，所述基于所述光激励信号，获取所述硅纳米线传感器对被测物的调制信号包括：
在所述光激励信号下，向所述硅纳米线传感器添加预设待测性质的被测物；
在所述硅纳米线传感器的两端施加预设电流；
记录所述硅纳米线传感器对所述被测物的响应电压；
将所述响应电压作为所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号。


3.根据权利要求1所述的利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法，其特征在于，所述基于所述光激励信号，获取所述硅纳米线传感器对被测物的调制信号包括：
在所述光激励信号下，向所述硅纳米线传感器添加预设待测性质的被测物；
在所述硅纳米线传感器的两端施加预设电压；
记录所述硅纳米线传感器对所述被测物响应电流；
将所述响应电流作为所述硅纳米线传感器对所述被测物的调制信号。


4.根据权利要求2或3所述的利用光调制提高硅纳米线传感器信噪比的方法，其特征在于，所述预设待测性质为预设浓度或预设PH，所述在所述光激励信号下，向所述硅纳米线传感器施加预设待测性质的被测物包括：
在所述光激励信号下，向所述硅纳米线传感器施加预设浓度或预设PH的被测物；
控制所述被测物的浓度或PH梯度变化。

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【专利技术属性】
技术研发人员：李铁，陈世兴，杨义，王跃林，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31