[發明專利]一種基于嵌入式技術的農藥殘留快速檢測系統

在審

• 申請號: 201610589069.1
• 申請日: 2016-07-25
• 公開（公告）號: CN107655836A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 田榮俠
• 申請（專利權）人: 田榮俠
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/33
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種檢測系統，尤其涉及一種基于嵌入式技術的農藥殘留快速檢測系統。

背景技術

農藥是農業生產的重要生產資料，對農業的發展，糧食的供給有不可替代的作用，然而由于過量及不當的使用，使得農藥殘留及其污染物引起的食品安全問題日益突出。這種情況下迫切需要研發一批適用于現場快速測定的檢測儀器。2003年國家頒布了基于乙酰膽堿酯酶體系的農藥殘留快速檢測方法的國家標準，國家標準的出臺更加快了此類農藥殘毒檢測儀標準化，批量化，商品化的進程。

我國的農業生產中所使用的農藥大多屬于有機磷類或氨基甲酸酯類農藥，在一定條件下此類農藥對膽堿酯酶正常功能有抑制作用，其抑制率與農藥的濃度成正相關性，這樣通過抑制作用，計算出抑制率，則可以判斷出樣品中是否含有有機磷類或氨基甲酸酯類農藥的存在。膽堿酯酶對以上兩種農藥的敏感度可達0.01 mg/kg~0.5 mg/kg。這種酶動力學分析方法比一般儀器所采用的動物血清作為酶試劑，檢測的專一性和靈敏度都有明顯的提高。在正常情況下有機磷類農藥與氨基甲酸酯類農藥對膽堿酯酶的活性存在一定的抑制作用，向樣品中添加一定量的乙酰膽堿酯酶，當樣品中含有以上兩大類農藥時，即會對酶的活性產生抑制作用。再向含有農藥的樣品中添加底物（碘化硫代乙酰膽堿）和顯色劑（二硫代硝基甲酸）時，酶因喪失活性則不能徹底催化底物完成顯色反應。此時，通過發光管產生405 nm 波長的藍紫光照射比色皿時，能測出顏色變化造成的吸光度之差，再由吸光度值的變化計算出酶的抑制率，酶的抑制率越大，說明樣品中殘留農藥的含量越高，反之亦然。在405 nm 左右的單色光條件下測定吸光度A隨時間t 的變化，單色光通過樣品時，使用探測器硅光電池進行接收，硅光電池屬于一種PN 結的單結光電池，它由半導體硅中滲入一定的微量雜質而制成。光照射到PN結上時，使PN結兩端產生電動勢，進而產生光伏效應，由于在較大的光照范圍內，其短路電流與照度有良好的線性關系，故可以通過測量硅光電池的短路電流表示此時的光強度。同時經過電流轉電壓放大電路將電流量轉換成電壓量，由國標GB|T5009.199-2003推薦的分析方法是通過測量空白試液，以及待測試液2 min 前后吸光度值的變化和來計算抑制率，，通過抑制率R 可以判斷出樣品中是否含有高劑量的有機磷類或氨基甲酸酯類農藥的存在，當待測樣品的抑制率R ≥ 50 時，表示蔬菜中有高劑量的有機磷類或氨基甲酸酯類農藥的存在，樣品為陽性結果。

發明內容

本發明的目的是針對傳統農藥殘毒檢測儀，價格昂貴，體積龐大，檢測預處理復雜等缺點，設計了一種基于嵌入式技術的農藥殘留快速檢測系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

基于嵌入式技術的農藥殘留快速檢測系統光學部分、核心處理器部分、外圍輔助電路3大部分組成。系統工作過程是將光源所產生的平行光經過比色皿而后進入到光電檢測模塊，光源采用由發光管產生的405 nm 藍紫光色平行光。由光電檢測電路，將電壓信號采入處理器，最后由處理器計算出農藥殘留度。整個反應過程被設計在一個嵌入式微處理器上完成，將計算機技術與測量控制技術結合到一起，使其成為智能儀表。

所述的光學部分包括LED 單色平行光，比色池，光電檢測及相應的輔助與控制電路，整個光學部分被密封在一個暗室內，可以有效的避免外界雜散光的影響。

所述的系統的控制中心選用STM-32，外圍電路有穩壓電源，數據存儲器。

所述的系統的輸入輸出部分包括320*240TFT 觸摸屏，鍵盤，串行口可直接上傳到PC機。

所述的系統采用405 nm 藍紫色平行光作為光源，相較于鹵燈，氚燈等，熱致發光光源相比，LED 具有響應速度快，功率小等優點。

所述的檢測部分使用硅光電池作為光電轉換部分，硅光電池的短路電流與照度成很好的線性關系，故可以通過測量硅光電池的短路電流表示光強，同時進行I/V 轉換，將電流轉換成電壓量，再將轉化后的電壓量送入嵌入式系統，進行后續處理。

所述的系統采用的電流轉電壓放大器是TLC2254 芯片，該芯片是德州儀器公司制造的四路運算放大器，是一款性能良好的電流轉電壓放大器，本器件具有滿電源電壓幅度輸出性能，同時比現有的一般運放具有更好的輸入失調電壓和更低的工耗。

所述的系統的檢測信號處理采用乙酰膽堿酶體系顯色劑處理方法中的兩點測量法。

本發明的有益效果是：