面向光學(xué)生物傳感器的海量光譜信號特征檢測系統(tǒng).pdf

1、多孔硅微諧振腔可作為一種重要的光學(xué)生物傳感器。微諧振腔結(jié)構(gòu)會在缺陷層中限制諧振波長的入射光，從而在反射光譜中形成一個高品質(zhì)因子的諧振谷。通過將待測溶液注入多孔硅的孔道，可以檢測出不同的反射光譜。由于反射光譜上諧振谷位置的移動與溶液濃度成正比，所以檢測光譜中諧振谷的位置計算出紅移量就可以分辨出不同的待測對象。
　　基于多孔硅微諧振腔的光學(xué)生物傳感器已被應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)學(xué)檢測等領(lǐng)域。目前對于多孔硅微諧振腔光學(xué)生物傳感器應(yīng)用的研究都局

2、限于對單一傳感器產(chǎn)生的少量數(shù)據(jù)做本地的檢測和分析。實際的應(yīng)用場景中如實時環(huán)境監(jiān)測以及遠(yuǎn)程醫(yī)療檢測，將產(chǎn)生海量的信號，并且傳感器端不一定具備本地的數(shù)據(jù)處理和分析的能力。當(dāng)前對于海量光譜信號的處理并沒有相關(guān)的研究及解決方案。
　　本文提出了一種基于云計算的海量光譜數(shù)據(jù)特征檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)將數(shù)據(jù)的采集和處理分離。遠(yuǎn)程客戶端負(fù)責(zé)傳感器數(shù)據(jù)的采集，服務(wù)器端對數(shù)據(jù)做統(tǒng)一的檢測和分析。服務(wù)器端利用FPGA計算并行、高計算速度以及低功耗的優(yōu)勢將其

3、作為信號處理單元來實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的快速特征檢測，并使用PCI Express來提供極高的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，使得信號處理單元具有較大的吞吐率，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的處理能力。在FPGA內(nèi)實現(xiàn)的信號處理加速器使用了一種基于FIFO的流式結(jié)構(gòu)，集成多個特征檢測模塊作為數(shù)據(jù)處理通道。這種結(jié)構(gòu)具有較低的硬件資源消耗以及良好的可擴展性。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的特征檢測模塊是基于一維光譜數(shù)據(jù)特征檢測算法[1]設(shè)計和實現(xiàn)的，具有動態(tài)可配置的特性。通過修改配置寄存器中的值即可