[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域：

本发明涉及传感器技术领域，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。

背景技术：

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。

发明内容：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明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。