多通道GMR生物传感器信号检测平台的设计与实现

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GMR自旋阀生物传感器(下简称GMR生物传感器)是一种能应用于快速诊断、高通量药物筛选等的敏感检测元件,能在海关进出口检疫、军事装备场合、环境检测等场合作快速检测,具有极大的应用前景。现阶段,多数的GMR生物传感器针对实验室应用自行研发,难以实现大范围以及快速应用。   针对上述问题,本文对商用GMR传感器特性进行研究,并针对商用GMR传感器设计了多通道的信号检测平台。本文首先采用商用的锁相放大器以及外围电路,采用调制解调检测法验证了使用商用GMR传感器具有对免疫磁标记的半定量检测能力。针对调制解调检测法的局限性,提出了扫描磁场检测法。   本文所设计的信号检测平台,核心部分采用了基于FPGA的嵌入式控制系统NIOSⅡ和数字算法混合架构。实现了基于CORDIC的改进型锁相算法,以及正余弦信号产生算法。在信号调理模块中使用了可编程增益控制以及频率可变的带通滤波器。测试结果表明,平台锁放部分的噪声处理能力接近商用锁相放大器SR830。   采用设计完成的信号检测平台,应用扫描磁场检测法对商用GMR传感器进行了多通道本底测量。测试结果显示出商用GMR传感器磁阻特性存在片间差异。通过磁珠检测实验,对比了扫描磁场检测法与调制解调检测法。结果显示,扫描磁场检测法具有免于调整偏置磁场的优势。应用扫描磁场检测法进行了两通道的多浓度磁珠测量,测试结果显示应用该方法能实现对商用GMR传感器的半定量磁珠测量。
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