为了对不易被发现的早期小面积溢油进行高精度、全天候、实时在线的监测，以达到早发现、早预警、早处理的目的，提出了基于表面等离子体共振(surface plasmon resonance，SPR )技术的小型化实时在线海上溢油检测系统的设计思想，系统拟采用入射光源为非扫描的角度调制型方式，目的是便于光线完全覆盖待测样品检测时所需的入射角度范围。对大量的原油和石油样品的折射率进行检测确定其范围，再通过MATLAB与ZEMAX模拟仿真结合，得到了光源最优化的中心波长、入射角度范围以及棱镜的相关参数，并确定出探测器的相关指标。最终通过建模与仿真，验证了系统装置的可行性，并得出了初步试验方案。

光纤表面等离子体共振（SPR）传感器是目前应用在环境介质检测和生物大分子检测等方面的新型、高精度传感器。首先，以表面等离子体共振传感理论为基础，对系统检测结果进行数据处理，得出采用均值估计的线性模型。在不同时刻与相同环境介质下，检测某一溶液的十组光谱数据并进行均值估计，从而得到有效的共振波长。其次，利用小波分析方法进行信号处理，校正了噪声产生的漂移，对光谱信号压缩处理，以提高检测精度。再通过Matlab进行模拟仿真优化传感系统性能。并对不同折射率溶液如蒸馏水、酒精等进行检测，得到了良好的光谱响应曲线，证明了在检测范围内折射率和共振波长之间具有良好的线性关系。

论述了检测系统和基于拉锥技术的光纤表面等离子共振(SPR)传感器的详细设计。制定了基于SPR的光纤传感器检测水样品的盐度的比较方案，以满足一些实践需求，诸如精度，速度快，小尺寸和高灵敏度折射率单位(RIU)。利用Matlab和C++仿真得到了每个参数对光纤拉锥SPR传感器系统设计性能的影响，这为设备参数的合理选择提供了理论依据。设计了一种新的检测系统，将光学、机械和电子技术相结合。根据拉锥技术、模场分析理论及初步实验结果表明，该装置基本上达到了设计要求，如小巧、便携、良好的线性度和高度单位折射率。基于这个新设备对具有不同的盐度的NACL-水混合物进行了SPR实验，实验结果表明，可以实现对单个样品的精确检测。其谐振波长分辨率可以达到0.15 nm，同时，该检测结果具有较高的线性度和良好的稳定性，折射率(RI)检测偏差小于0.002。

利用Matlab对光纤表面等离子共振(SPR)传感器进行仿真, 得知选用纤芯直径为400μm或600μm的石英光纤作为SPR传感器具有良好的折射率检测特性。实验选用宽带光源作为入射光, 在波长550~800nm范围内, 应用Matlab仿真分析了不同折射率样品的共振波长与透射率的关系, 与实验数据对比表明, 仿真结果与实验结果相一致。