[發明專利]一種食品中痕量重金屬的檢測系統及其檢測方法

在審

• 申請號: 201811630617.6
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109520967A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 張周強;曹亞斌;王飛雷;閔渭興;胥光申;白斯豪
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/01
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

1.一種食品中痕量重金屬的檢測方法，其特征在于，利用近紅外激光器的照射控制柔性光柵的伸縮，使柔性光柵可以透過不同波長的光線；再利用聲光調制器對透過柔性光柵的光的光強進行調制，使該光的變化頻率與石英音叉的共振頻率一致，并照射至待檢測物；待檢測物表面的反射光由凹面鏡收集并將收集到的反射光聚焦到石英音叉，使石英音叉產生共振；再利用亞納米外差干涉系統檢測石英音叉的振幅，對石英音叉的振幅進行分析，即可獲得被檢測物的吸收光譜。

2.如權利要求1所述的食品中痕量重金屬的檢測方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1：利用依次連接的計算機、單片機及近紅外激光器，實現近紅外激光器的脈沖開關功能；驅動柔性光柵的柵距進行周期性變化；

步驟2：將寬帶光源發出的光照射至柔性光柵；通過柔性光柵柵距的周期性變化對寬波長的光進行空間調制，使寬波長的光變為波長連續變化的連續光；

步驟3：通過聲光調制器將步驟2得到的連續光調制為光強按一定頻率變化的光a，該頻率與石英音叉的共振頻率一致；將光a照射至待測物；

步驟4：利用凹面鏡收集待測物表面的反射光，并將反射光聚焦至石英音叉，使石英音叉產生共振；其中，待測物對不同波長的光吸收程度不同，石英音叉的振幅會隨光的波長的變化而變化；

步驟5：將亞納米外差干涉系統中的探測光照射到石英音叉；探測光在石英音叉上發生反射，形成反射光束；反射光束的頻率會隨石英音叉的振動發生頻移；其中，探測光由亞納米外差干涉系統中的分光器發出；

步驟6：反射光束經過1/4波片后與參考光束在偏振分光鏡處發生干涉；其中，1/4波片、偏振分光鏡均為亞納米外差干涉系統中的組成器件；參考光束由亞納米外差干涉系統中的分光器發出；

步驟7：將步驟6中干涉后的光信號通過光電探測器變為電信號，并對該電信號進行處理，得到以入射光波長為橫坐標、以石英音叉振幅為縱坐標的坐標圖；根據待測物的吸收光譜可判斷出待測物體是否含有痕量重金屬。

3.如權利要求1所述的食品中痕量重金屬的檢測方法，其特征在于，所述步驟1中，脈沖開關的循環周期為40s；其中，開啟20s，關閉20s；且有兩個近紅外激光器，分別位于柔性光柵端部，柔性光柵兩端的GNP/PDMS薄膜在近紅外激光器開啟時收縮，關閉時恢復，從而實現光柵柵距的周期性變化。

4.如權利要求1所述的食品中痕量重金屬的檢測方法，其特征在于，所述步驟1中，近紅外激光器發出的激光波長為808nm。

5.如權利要求1所述的食品中痕量重金屬的檢測方法，其特征在于，步驟7中，電信號的具體處理過程如下：電信號依次發送至放大器、濾波器、信號采集單元；電信號經放大、濾波后，信號采集單元即可得到石英音叉隨入射光波長的變化所對應的振幅。

6.實現權利要求1-5任一項所述的食品中痕量重金屬的檢測方法的系統，其特征在于，包括工業PC(1)；工業PC(1)與控制面板(2)連接；控制面板(2)分別與寬帶光源(3)、近紅外激光器a(4)、近紅外激光器b(5)、聲光調制器a(6)連接；還包括柔性光柵(7)；寬帶光源(3)照射柔性光柵(7)的中部，近紅外激光器a(4)、近紅外激光器b(5)均照射柔性光柵(7)的端部；聲光調制器(6)接收透過柔性光柵(7)的光并對該光進行調制；待檢測物(8)接收經過聲光調制器a(6)調制的光；凹面鏡(9)收集待檢測物(8)表面的反射光并將反射光聚焦至石英音叉(10)；還包括亞納米外差干涉系統(11)；亞納米外差干涉系統(11)用于檢測石英音叉(10)的振幅；亞納米外差干涉系統(11)、放大器(12)、濾波器(13)、信號采集單元(14)、工業PC(1)依次連接。