本发明提供了一种探测水溶液中蛋白质二级结构的等离激元增强红外光谱传感器及其制备方法，属于红外光学传感技术领域。本发明的传感器包括石墨烯等离激元芯片和兼容红外透射测试的微流控系统。在入射红外光的激励下，石墨烯层表面由于电荷的集体振荡在其表面形成局域增强的电磁场(表面等离激元)，石墨烯层由于范德华相互作用，水溶液内的待测分子在表面等离激元区域富集。聚集在等离激元区域的待测分子在石墨烯等离激元的电磁场驱动下，其红外响应增强；同时水分子被排除在等离激元区域以外，利用原位电学背景扣除方法能将等离激元区域以外的分子信号完全消除，实现红外光谱对微量溶液成分的直接、原位监测。