[發明專利]一種可集成化便攜式農藥殘留濃度檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201710930713.1
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107478586A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 龍江波
• 申請（專利權）人: 西安明松電子科技有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/84
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 唐沛

技術領域

本發明屬于光電探測領域，涉及一種可集成化便攜式農藥殘留濃度檢測裝置及方法。

背景技術

我國是世界上人口最多的國家，蔬菜和瓜果類的日消耗居世界首位，但蔬菜瓜果的殘留農藥問題一直是消費餐桌和家庭飲食的最大隱患之一，也是國家食品安全重點關注之一。

在我們的日長飲食中，生長周期較短的綠葉蔬菜、西蘭花、菜花等表面不平整的果蔬中容易殘留大量農藥；另外，例如生菜、白菜、甘藍等蔬菜容易受蟲類啃食，通常噴灑農藥頻率會高于其它蔬菜；其次，例如蘋果、梨、西紅柿、油桃等水果類由于蟲害較多，農藥噴灑劑量和濃度通常會高于蔬菜類產品。

由此可見，使用農藥的主要目的是為了降低蔬菜瓜果受病蟲害的侵襲，但同時也帶了一些危害。例如有機磷農藥是一種神經性毒藥，嚴重者會使人精神錯亂；例如除蟲菊酯類農藥會使人精神失常和刺激皮膚。

據統計，我國瓜果蔬菜農藥檢出率高于45.5％，但由于巨大的日消耗和目前檢測儀器的限制，監管部門很難做到對每一種瓜果蔬菜的農藥殘留濃度進行檢查。

目前瓜果蔬菜殘留農藥檢測方法主要有生物-化學分析法、生物法和光譜分析法。

其中生物-化學分析法較為成熟，利用有機磷與氨基甲酸酯類農藥對某些酶的抑制作用，通過酶促底物反應中顯色的程度來確定檢測樣品中的農藥殘留量，操作簡單；

生物法是利用菌類對物質產生化學反應和作用，間接測量出該物質的濃度，該方法穩定性好，但需要對培養菌進行選擇和篩選；

光譜法是近幾年提出的新方法，該方法利用農藥構成分子的光譜特性，能夠快速分析出農藥各物質的濃度情況，準確性高。

但上述幾種方法也存在著一些不足之處，總結如下：

(1)檢測儀器一般存放于檢驗部門，數量較少，檢測覆蓋面不大；

(2)需要對被檢測瓜果蔬菜進行取樣，破壞農產品原有形態；

(3)檢測時間較長，時效性不高；

(4)生物-化學分析法和生物法均需要對取樣樣品進行預處理；

(5)目前的光譜儀器比較昂貴，農產品檢驗部門和機構還未大量使用；

(6)普通群眾無法及時獲取所購買蔬菜瓜果的農藥殘留濃度。

發明內容

為了解決技術背景中現有技術產品存在的不足和局限性，實現對瓜果蔬菜表面殘留農藥的準確、快速測量，本發明提出了一種基于光譜分析和成像相結合技術對瓜果、蔬菜等農產品表面農藥殘留濃度進行檢測的可集成化便攜式農藥殘留濃度檢測裝置及方法。

本發明采用的技術解決方案如下：

本發明提供了一種可集成化便攜式農藥殘留濃度檢測裝置，包括DSP處理電路，LED驅動控制電路、發光LED，接收光學系統，光譜探測CCD以及顯示模塊；

DSP處理電路通過LED驅動控制電路與發光LED電連接；發光LED發出的出射復合光照射到被檢測瓜果蔬菜物表面后一部分被吸收，另一部分被反射至接收光學系統；接收光學系統將接收的反射光匯聚到光譜探測CCD上；光譜探測CCD與DSP處理電路電連接；顯示模塊與DSP處理電路電連接。

其中，接收光學系統包括沿反射光光路依次設置的4片球面鏡，每片球面鏡上均鍍有紅外增透膜；所述接收光學系統截止波段為3.0μm，焦距≤3.9mm，視場角不小于70°，在1/2極限頻率處的MTF大于0.4。

為了增加該裝置的數據可追溯性，該裝置還包括用于將被檢測瓜果蔬菜上殘留農藥的種類和濃度進行儲存的數據存儲單元。

具體來說，所述發光LED具有寬光譜特性，從紫外覆蓋到中波紅外，波長范圍是：200nm—2.8μm。

基于上述的可集成化便攜式農藥殘留濃度檢測裝置，現給出該裝置的檢測方法，包括以下步驟：

1)建立標定模型和標定曲線

1.1)選定一種濃度及成分配比已知的農藥，在LED復合光源的照射下，光譜探測CCD對該農藥進行拍攝，并將圖像經過FFT變化到頻域后得到多光譜的吸收功率譜，將該吸收譜線與農藥中各個成分對應，得到光譜與該濃度農藥的對應標定模型，并擬合出標定曲線，將該標定曲線存儲于DSP處理電路；

1.2)重復步驟1.1)，建立其它種類的農藥的標定模型，并擬合出其他標定曲線；

2)獲取實測模型和實測曲線，

2.1)通過顯示模塊啟動裝置；

2.2)LED驅動電路被DSP處理電路使能后驅動發光LED發出出射復合光；出射復合光照射在被測瓜果蔬菜上，一部分出射復合光會被殘留農藥的各種分子各自吸收峰波段吸收，另一部分出射復合光會被反射；