生物过程是一个复杂的系统, 在反应过程中, 会产生固态、 液态、 气态的过程反应物, 且具有生物活性, 想要准确的掌握过程反应物的种类与含量, 必须对生物过程进行实时在线的监测, 才能够获得准确的数据。 生物过程的原位在线分析依赖于高性能的衰减全反射探头, 衰减全反射技术是在线分析系统中实现原位在线测量的有力手段。 通过分析衰减全反射技术的基本原理与特点, 设计了一种成本低、 光通量高、 具有标准生物过程传感器接口的中红外衰减全反射探头, 能够直接插入到生物反应器中, 对生物过程反应物进行无损、 零延迟的监测。 实验结果表明, 在线式ATR探头具有较宽的光谱范围, 所采集光谱具有较高的信噪比, 能够应用在生物过程的在线定量分析之中。

为提升傅里叶变换红外光谱仪的整体性能, 基于立体角镜与平面镜组合的光学结构, 设计了一种柔性支撑机构的摆动型动镜机构.建立和分析该机构控制模型, 设计了相适应的反馈控制算法.结果表明: 该结构具有无摩擦、抗震性好等优点;光学结构能够很好地补偿动镜摆动造成的倾斜与横移误差, 保证仪器的重复性与稳定性; 通过对控制算法参量的调整, 动镜机构的扫描准确度优于98.4%.在4 cm－1的光谱分辨率条件下, 使用该动镜机构所测得的红外光谱信噪比优于80000: 1, 能够满足高准确度定量分析的要求.