本实用新型属于传统光学和光电传感的交叉领域，涉及一种利用锁相放大器直接提取样品浓度信息的检测装置。
背景技术：
表面等离子共振传感技术(surface plasmon resonance，以下简称SPR传感技术)是一种利用激光在金属和介质的界面产生表面等离子激元来传感金属表面附着样品信息的新型传感技术。其中相位型SPR传感技术的基本原理为：一束包含有P偏振光和S偏振光的激光，经过SPR传感，P偏振光的相位会改变，而S偏振光的相位基本不发生改变。不同的样品对应的P偏振光相位的改变不同，因此，可以通过检测P偏振光和S偏振光的相位差来提取出对应的检测样品的浓度信息。
锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检测的放大器，输入一组已知频率的信号作为参考信号，其可以响应检测信号中与其频率相等的信号。当待测信号与参考信号同频率时，相敏检测器输出的信号与检测有效信号的幅度Vs有关，也与检测信号与参考信号的相位差有关。
利用上述相位型SPR传感技术和锁相放大器的基本原理，可以实现不同浓度样品的检测。当通入不同浓度的样品时，会改变传感金属膜表面的折射率，导致出射光中的P偏振光的相位发生改变，而S偏振光的相位基本不变。因此，通过检测P偏振光和S偏振光的相位差，可以得到不同浓度的样品的折射率信息。然而，光电探测器可以探测到P偏振光和S偏振光的光强，无法直接提取出P偏振光和S偏振光的相位差。因此，需要通过对探测到的光强进行算法处理，将P偏振光和S偏振光的相位提取出来，从而得到检测样品的浓度信息。
如今，相位型SPR传感器用于提取P偏振光和S偏振光的相位信息的方法主要是通过外加相位调制器对P偏振光和S偏振光同时进行周期性的相位调制，然后通过分析处理检测到的P偏振光和S偏振光的光强，通过一系列的算法从光强中提取相位，进一步得到P偏振光和S偏振光的相位 差。基于这种方法的SPR传感器无法直接实时的观测到待测样品的信息，需要通过后期的算法处理才能提取出P偏振光和S偏振光的相位差。而且光强的波动和噪声会对提取出的相位信息有较大的影响，算法程序复杂，稳定性差，实时性不强。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种利用锁相放大器直接提取样品浓度信息的检测装置。
本实用新型解决技术问题所采取的技术方案为：
本实用新型包括激光光源、第一分束器、第二分束器、等离子体传感器、振镜、信号发生器、沃拉斯顿棱镜、光强探测器、锁相放大器、数据采集卡和计算机。
激光光源发出的一束激光经过第一分束器分成两束相同的光，其中一束激光经过耦合棱镜到达等离子体传感器的传感金膜并发生全反射，样品附着在金膜表面；另一束激光经过能转动的振镜，到达第二分束器，所述振镜的转动受控于信号发生器；两束激光中同偏振态的偏振光在第二分束器处发生干涉，得到P偏振干涉光和S偏振干涉光。沃拉斯顿棱镜将P偏振干涉光和S偏振干涉光分开，分别用探测器探测光强。将P偏振干涉光的信号作为检测信号，S偏振干涉光的信号作为参考信号连接到锁相放大器，锁相放大器通过数据采集卡与计算机连接。
本实用新型具有的有益效果是：一方面可以直接提取出金膜表面附着的样品浓度的信息，为检测生物分子的相互作用提供了新的传感工具；另一方面，锁相放大器的运用相对于传统算法提取相位的方法，具有实时性好，噪声低和精度高等优点。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详述：
如图1所示，本实施例包括一个激光光源、两个分束器、一个传感器(金膜)、一个振镜、一个信号发生器、一个沃拉斯顿棱镜、两个光强探测器、一个锁相放大器、一个数据采集卡和一台计算机。
激光光源产生的一束激光经过分束器分成两束相同的光，其中一束激光经过耦合棱镜入射到等离子体传感器的传感金膜表面并发生全反射，样品通过进样口注射并附着在金膜表面，不同浓度的样品会影响反射光中P偏振光的相位信息；另一束激光入射到振镜表面，信号发生器可以控制振镜的转动的幅度和频率，振镜的转动会改变出射光的方向，从而改变光程；两束激光中同偏振态的偏振光会在分束器处发生干涉，分别得到P偏振干涉光和S偏振干涉光。通过振镜产生的光程差会对两束干涉光实现相同的相位调制，并且相位调制的频率相同。通过沃拉斯顿棱镜将P偏振干涉光和S偏振干涉光分开，分别用光强探测器探测光强。将P偏振干涉光的信号作为锁相放大器的待测信号，S偏振干涉光的信号作为锁相放大器的参考信号，由于P偏振干涉光和S偏振干涉光是同时经过同一个振镜进行的相位调制，两者频率相同，所以锁相放大器可以实时且直接地得到P偏振干涉光和S偏振干涉光的相位差。当样品的浓度发生改变时，P偏振干涉光和S偏振干涉光的相位差会发生改变。也就是说，当观测到锁相放大器显示的相位差发生改变时，意味着样品的浓度发生改变。通过数据采集卡和计算机采集并存储该相位差。
锁相放大器直接提取样品浓度信息的原理是：
P偏振干涉光作为锁相放大器的待测信号
S偏振干涉光作为锁相放大器的参考信号
经过锁相放大器后的输出信号为
由于两束光同时经过振镜产生相同频率的相位调制ωp＝ωs，输出信号
不同浓度的样品对应的相位差不同，锁相放大器可以直接读取相位差因此无需经过后期的复杂处理，可以直接提取出样品的浓度信息。
本实施例中激光光源为氦氖激光器，波长为632.8nm；振镜型号为GVS001；锁相放大器型号为SR830；耦合棱镜材料为BK7，折射率为1.515；金属膜采用的是金膜，厚度约为50nm。
本实用新型陈述了一种利用锁相放大器直接提取样品浓度信息的检测装置，通过将S偏振干涉光作为锁相放大器的参考信号，P偏振干涉光作为锁相放大器的检测信号，可以直接得到P偏振干涉光和S偏振干涉光的相位差，该相位差可以直接体现样品的浓度信息。因此，利用锁相放大器直接提取样品信息，具有实时性好、用户操作简单、噪声低和精度高等优点。