[发明专利]一种基于图像相关度检测的传感器及测试方法

权利要求书

1.一种基于图像相关度检测的传感器，其特征在于，包括：

全反射光耦合机构，其用于对入射的单色准直光进行全反射并产生倏逝波；

金属颗粒层，其能够在所述倏逝波的激发下生成等离子体共振辐射和散射光；

传感层，其设置在所述等离子体共振辐射和散射光向检测模块传播的路线上；

检测模块，其能够依据所述等离子体共振辐射和散射光的强度分布变化而获得传感信号；

其中，所述等离子体共振辐射和散射光在所述检测模块上的强度分布与所述传感层的光学特性相关。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感层的光学特性包括自身形状、折射率之中的任意一种或两种的组合；和/或，所述传感层的光学特性随被测试物的化学和/或物理性质变化而变化。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的传感器，其特征在于，所述金属颗粒层包括多个金属微纳颗粒；其中，多个所述的金属微纳颗粒分布在所述传感层中，或者，所述传感层分布在所述金属颗粒层与所述检测模块之间。

4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述传感层包括工作介质，所述工作介质包括气态、液态和固态工作介质中的任意一种或多种的组合，并且多个所述的金属微纳颗粒与所述工作介质直接接触或者无直接接触。

5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述工作介质为被测试物，或者被测试物分布在所述工作介质内；和/或，多个所述的金属微纳颗粒分布在所述工作介质内。

6.根据权利要求4或5所述的传感器，其特征在于，所述传感层还包括透明流体通道，多个所述金属微纳颗粒分布在所述透明流体通道内，并能够与流经所述透明流体通道的含被测试物的气态或液态工作介质接触，所述气态或液态工作介质的化学和/或物理性质至少是随所含被测试物的种类和/或浓度变化而变化。

7.根据权利要求5或6所述的传感器，其特征在于，所述传感层还包括透明固相材料，所述透明固相材料内分散有多个微纳颗粒，所述透明固相材料的物理和/或化学性质至少是随被测环境的物理和/或化学量变化而变化；优选的，所述透明固相材料包括弹性材料。

8.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述透明固相材料分布在所述透明流体通道与检测模块之间，或者，所述透明固相材料分布在所述金属颗粒层与所述透明流体通道之间。

9.一种基于图像相关度检测的测试方法，其特征在于，包括：

提供权利要求1-8中任一项所述的基于图像相关度检测的传感器；

采用所述传感器分别对物理和/或化学性质已知的被测试物和标样测试物进行检测，并建立被测试物的物理和/或化学特征与相应等离子体共振辐射和散射光在检测模块上的强度分布相关度之间的对应关系；

采用所述传感器对物理和/或化学特征未知的被测试物进行检测，再依据所获的相应等离子体共振辐射和散射光在检测模块上的强度分布相关度以及前述的对应关系，获得未知被测试物的物理和/或化学特征。

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，具体包括：

将标样测试物引入所述传感器的传感层中或者将所述传感层置于标样测试环境中，记录每个探测器阵列单元测到光强I₀(1：M)；

将已知被测试物引入所述传感器的传感层中或者将所述传感层置于已知被测试环境中，不断可控的改变已知被测试物的化学和/或物理特征Q，记录为Q₁、Q₂、…、Q_N，其中N为已知被测试物或被测试环境的化学和/或物理特征Q被改变的次数，同时记录每个探测器阵列单元测到的光强I₁(1：M)、I₂(1：M)、…、I_N(1：M)，其中M为所述检测模块中探测器阵列单元的数量；

按照式(1)分别计算I₁(1：M)、I₂(1：M)、…、I_N(1：M)与I₀(1：M)的相关系数C₁、C₂、…、C_N，并建立C₁、C₂、…、C_N与Q₁、Q₂、…、Q_N的对应函数关系；

其中为探测器阵列第k次测试所有单元光强的平均值，为对标样测试物进行检测时所有单元光强的平均值；

将未知被测试物引入所述传感器的传感层中或者将所述传感层置于未知被测试环境中，记录下每个探测器阵列单元测到的光强，记为I_x(1：M)，并按照式(1)计算I_x(1：M)与I₀(1：M)的相关系数C_x；

对C₁、C₂、…、C_N与Q₁、Q₂、…、Q_N的函数关系进行插值或拟合得到C’₁、C’₂…、C’_L和Q’₁、Q’₂、…、Q’_L，其中L为大于N的整数，并以C_x等于或最接近C’_i时对应的Q’_i的值作为未知被测试物或未知被测试环境中的化学和/或物理特征Q_x的值，其中i为1到L之间的任意一个整数。