[发明专利]物体表面霉菌生长过程无损检测传感系统及方法

说明书

本发明公开了物体表面霉菌生长过程无损检测传感系统及方法；物体表面霉菌生长过程无损检测系统，其特征在于：该系统包括操作台、载物台、光纤传感器、光源、光谱仪和计算机；所述光纤传感器由入射光纤、若干接收光纤一以及光纤固定套构成；所述光纤固定套为圆柱型，中心设置有通孔，该通孔内放置所述入射光纤，若干接收光纤一沿周向均匀固定在所述光纤固定套的前端面，且接收光纤一的前端面位于入射光纤的前端面的外侧前方；所述光纤传感器固定于操作台上，将待测丝绸样品放置在载物台上，入射光纤的一端与待测丝绸样品间的间距由操作台控制；本发明可广泛用于生物、纺织、食品、文物保护等领域。

技术领域

本发明涉及光纤传感器，具体涉及物体表面霉菌生长过程无损检测传感系统及方法。

背景技术

丝绸文物是不可再生的珍贵文化资源。然而丝质文物在埋藏或馆藏过程中易受到霉菌污染。霉菌分泌的色素和生物酶等代谢产物会对文物造成污损、材质脆化、褪色甚至腐烂等巨大且不可逆转的破坏，从而影响文物的保存及文物价值的延续。因此，对丝绸文物表面霉菌生长过程进行无损、实时在线准确检测，将为有效地防治丝绸文物霉菌病害提供重要保障。

当前，丝绸文物表面霉菌检测技术主要有离线和在线两种检测技术^[5]。其中离线检测技术主要是采用生物形态学技术和质谱分析技术对其结构、菌种、代谢特性进行准确的检测，但检测过程耗时、操作过程复杂、成本高、对研究者的专业要求高；更为重要的是取样过程易对文物产生破坏。为了实现对文物霉变在线无损识别，气相色谱、气相色谱-质谱耦合、电子鼻和顶空固相微萃取—气质联用在线检测技术(HS-SPME-GC-MS)得到发展。例如Sawoszczuk等采用 HS-SPME-GC-MS技术对文物表面霉菌生长代谢活性信息进行了检测。虽然气相色谱及其耦合技术可用于检测霉菌活性及其生长代谢产物信息；但检测系统体积大、成本昂贵；同时，由于丝绸文物存放在开放空间，传感器安装困难、且难以收集文物表面产生的痕量气体，导致测量结果与霉菌真实代谢信息相差大，对霉菌生长过程发生延判。因此，构建一种新的用于丝绸文物表面霉菌病害过程无损在线准确快速检测技术十分必要。

光纤微生物传感器具有响应速度快、分辨率高、结构轻便、分布式测量等优点，被认为是实现微生物在线动态实时检测的最有前途的一种新型器件。目前光纤微生物传感器主要包括：法布里珀罗、光纤布拉格光栅、Mach-Zehnder、长周期光纤光栅、反射式光子晶体光纤干涉微生物传感器。虽然这些传感器检测生物过程抗环境光干扰能力强、检测结果准确度及分辨率高；但只能获取生物膜厚度变化信息，不能获取微生物的特征吸收光谱。同时，现有光纤微生物传感器为接触式传感器，在丝绸文物上安装固定困难，易损坏文物。因此，进一步研究适用于丝绸文物表面霉菌病害无损在线准确监测光纤光谱传感器十分必要。

为了实现对馆藏丝绸文物表面霉菌生长过程无损在线准确快速地检测，本文采用锥形石英光纤、光纤连接器、光纤耦合器以及塑胶固定装置构建了同轴内凹型反射式锥形光纤传感器。研究入射/接收光纤半径、光纤间距、检测高度、内外接收光纤错位量对传感器灵敏度产生的影响；采用扫描电子显微镜(SEM)及光学显微(OM)分别对霉菌生物结构及厚度进行表征；利用研制的传感器对丝绸表面黑曲霉生长过程进行了在线检测，并构建传感器测量丝绸文物表面霉菌的理论模型。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于丝绸表面霉菌生长过程无损检测传感系统及方法。

本发明的技术方案是：用于丝绸表面霉菌生长过程无损检测系统，其特征在于：该系统包括操作台、载物台、光纤传感器、光源、光谱仪和计算机；

所述光纤传感器由入射光纤、若干接收光纤一以及光纤固定套构成；所述光纤固定套为圆柱型，中心设置有通孔，该通孔内放置所述入射光纤，若干接收光纤一沿周向均匀固定在所述光纤固定套的前端面,且接收光纤一的前端面位于入射光纤的前端面的外侧前方；