一種農(nóng)藥殘留快速檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種農(nóng)藥殘留快速檢測方法及系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要生產(chǎn)資料，對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，糧食的供給有不可替代的作用。從目前的數(shù)據(jù)來看，農(nóng)藥的使用初衷是應(yīng)用于農(nóng)作物的病蟲害防治，在實際的生產(chǎn)過程中也起到了應(yīng)有的作用。我國是農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和消費大國，我國農(nóng)藥工業(yè)也已經(jīng)形成了強大的工業(yè)體系，現(xiàn)有農(nóng)藥年產(chǎn)量已經(jīng)居于世界第一位，農(nóng)藥雖然給人類帶來了巨大的經(jīng)濟利益，但同時農(nóng)藥所造成的負面影響也不容忽視。不斷研宄各種新型檢測方法，實現(xiàn)農(nóng)藥殘留的快速準確檢測，成為當(dāng)今農(nóng)藥殘留檢測及科研工作的主要任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種農(nóng)藥殘留快速檢測方法及系統(tǒng)，實現(xiàn)快速準確對農(nóng)藥進行進行檢測，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案
一種農(nóng)藥殘留快速檢測方法，該方法采用光譜吸收技術(shù)來實現(xiàn)對農(nóng)藥殘留的檢測，具體原理是含有有機磷和氨基甲酸酯類的農(nóng)藥對膽堿酯酶的正常功能有抑制作用，而其抑制率與農(nóng)藥的濃度成正比，酶催化的代謝物能夠水解，其水解的產(chǎn)物會與顯色劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生黃色物質(zhì)，隨著反應(yīng)的進行，黃色物質(zhì)會越積越多，對光源的抑制會增加，則照射到硅光電池上的光就會減弱，從而檢測到的電壓值就會降低，也就是溶液的吸光度的變化，通過其吸光度隨著時間的變化便可計算出抑制率，從而可判斷出檢測的樣品中有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥的濃度高低。
[0005]一種農(nóng)藥殘留快速檢測系統(tǒng)，包括設(shè)有硅光電池的檢測板，在檢測板正上方設(shè)有發(fā)光二極管，數(shù)據(jù)處理器與檢測板設(shè)有信號轉(zhuǎn)換器，上位機通過串口通信模塊與數(shù)據(jù)處理器，LCD顯示模塊和存儲器與數(shù)據(jù)處理器的輸出端連接，鍵盤輸入模塊與數(shù)據(jù)處理器的輸入端連接，電源模塊作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電源。
[0006]前述的一種農(nóng)藥殘留快速檢測系統(tǒng)中，所述的信號轉(zhuǎn)換器采用運算放大電路，其放大芯片采用TLC2254，運算放大電路的輸出信號的電壓為0-3.3V。
[0007]前述的一種農(nóng)藥殘留快速檢測系統(tǒng)中，串口通信模塊采用RS232全雙工通信方式。
[0008]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用發(fā)光二極管和硅光電池這兩者構(gòu)成了本設(shè)計的檢測部分，發(fā)光二極管采用的是405nm的LED紫色發(fā)光管，硅光電池充當(dāng)光信號轉(zhuǎn)換裝置。該紫色光透過樣品照射到硅光電池上，由于樣品在其反應(yīng)過程中不同階段會得到不同的透光性，導(dǎo)致硅光電池上得到的光信號不同，由此在硅光電池上獲得的不同的電流信號，由于硅光電池的短路電流呈線性變化，從硅光電池得到是電流信號，同時電流大小為毫安級別，需要通過運算放大電路將其轉(zhuǎn)化為電壓信號送給微處理器，從信號轉(zhuǎn)換部分得到的電壓信號通過STM32F103芯片的12位的AD通道送給STM32F103，該電壓信號經(jīng)過一定的算法處理，就可以得到該被測樣品相應(yīng)的抑制率，就可以判斷出該樣品農(nóng)藥殘留物是否超標，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，成本低廉，具有很好的市場前景。
【附圖說明】
[0009]附圖1是本發(fā)明原理示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明用作進一步的詳細說明，但不作為對本發(fā)明的任何限制。
[0011]本發(fā)明的實施例:一種農(nóng)藥殘留快速檢測方法，該方法采用光譜吸收技術(shù)來實現(xiàn)對農(nóng)藥殘留的檢測，具體原理是含有有機磷和氨基甲酸酯類的農(nóng)藥對膽堿酯酶的正常功能有抑制作用，而其抑制率與農(nóng)藥的濃度成正比，酶催化的代謝物能夠水解，其水解的產(chǎn)物會與顯色劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生黃色物質(zhì)，隨著反應(yīng)的進行，黃色物質(zhì)會越積越多，對光源的抑制會增加，則照射到硅光電池上的光就會減弱，從而檢測到的電壓值就會降低，也就是溶液的吸光度的變化，通過其吸光度隨著時間的變化便可計算出抑制率，從而可判斷出檢測的樣品中有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥的濃度高低。
[0012]具體實施思路為:將蔬菜樣品處理之后，加入所需的各種試劑，開始反應(yīng)并迅速放入密封遮光檢測裝置中開始讀取數(shù)據(jù)(具體的處理過程及試劑的配置將在后面內(nèi)容詳細介紹)，每相同時間間隔讀取一次數(shù)據(jù)進行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)存儲起來，測試結(jié)束后通過數(shù)據(jù)擬合程序?qū)⒃摻M數(shù)據(jù)與時間對應(yīng)的斜率計算出來，并求得其抑制率，通過抑制率的大小判斷該測試試劑農(nóng)藥殘留濃度是否超標。檢測裝置主要為發(fā)光二極管和硅光電池，外在條件是要密封性好，外界干擾小，這樣數(shù)據(jù)才更加準確可靠。農(nóng)藥對酶有抑制作用，隨時間的變化，透過溶液照到硅光電池上的光照強度越來越小，硅光電池對應(yīng)的輸出電流會減小，轉(zhuǎn)換后的電壓也會降低，通過一系列的變化值便可計算出該檢測樣品的抑制率。
[0013]根據(jù)上述方法所構(gòu)建的一種農(nóng)藥殘留快速檢測系統(tǒng)，如附圖所示，:包括設(shè)有硅光電池的檢測板1，在檢測板I正上方設(shè)有發(fā)光二極管2，將待檢測樣品11 (即含有農(nóng)藥成分的農(nóng)產(chǎn)品樣品)放在檢測板I與發(fā)光二極管2之間，數(shù)據(jù)處理器3與檢測板I設(shè)有信號轉(zhuǎn)換器4，上位機5通過串口通信模塊6與數(shù)據(jù)處理器3，IXD顯示模塊7和存儲器8與數(shù)據(jù)處理器3的輸出端連接，鍵盤輸入模塊9與數(shù)據(jù)處理器3的輸入端連接，電源模塊10作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電源。
[0014]其中系統(tǒng)技術(shù)指標
1、工作電壓:微處理器3.3 V，檢測模塊5.0 Vo
[0015]2、工作溫度:_35~80攝氏度。
[0016]3、工作氣壓:101Kpa左右。
[0017]4、工作環(huán)境:所在區(qū)域無強烈電磁波干擾。
[0018]5、通信方式:串口通信。
[0019]6、顯示方式:320*240液晶屏，上位機。
[0020]具體而言，附圖中的發(fā)光二極管和硅光電池(即檢測板)這兩者構(gòu)成了本設(shè)計的檢測部分，發(fā)光二極管采用的是405nm的LED紫色發(fā)光管，硅光電池充當(dāng)光信號轉(zhuǎn)換裝置，該紫色光透過樣品照射到硅光電池上，由于樣品在其反應(yīng)過程中不同階段會得到不同的透光性，導(dǎo)致硅光電池上得到的光信號不同，由此在硅光電池上獲得的不同的電流信號。
[0021]信號轉(zhuǎn)換器設(shè)計:由于硅光電池的短路電流呈線性變化，從硅光電池得到是電流信號，同時電流大小為毫安級別，需要通過運算放大電路將其轉(zhuǎn)化為電壓信號送給微處理器STM32F103。采用的運算放大芯片為TLC2254，該款芯片能直接將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，并通過運放電路將其放大到0-3.3V。
[0022]數(shù)據(jù)處理器設(shè)計:采用的核心處理器為STM32F103，從信號轉(zhuǎn)換部分得到的電壓信號通過STM32F103芯片的12位的AD通道送給STM32F103，該電壓信號經(jīng)過一定的算法處理，就可以得到該被測樣品相應(yīng)的抑制率，就可以判斷出該樣品農(nóng)藥殘留物是否超標。
[0023]液晶顯示模塊(IXD顯示模塊)采用的是320*240液晶屏，配合矩陣鍵盤實現(xiàn)多級功能的選擇界面，并實時顯示采集數(shù)據(jù)及檢測結(jié)果。人機交互界面友好。輸入模塊采用的是4*4薄膜矩陣鍵盤，體積小，重量輕，主要實現(xiàn)主要功能選擇，通道選擇，打印處理等功能按鍵。串口通信模塊采用的是RS232全雙工通信方式，實現(xiàn)了將采集處理后的數(shù)據(jù)實時的傳至與微處理器相連的上位機，并通過上位機軟件進行實時監(jiān)控并存儲數(shù)據(jù)。
[0024]電源模塊:電源模塊分別采用LMl 117-3.3V和LM7805兩塊穩(wěn)壓芯片，通過這兩塊芯片建立的穩(wěn)壓電路能得到3.3V和5V的電壓分別給STM32F103和檢測部分、轉(zhuǎn)換部分及顯示部分供電。
[0025]上位機監(jiān)控軟件設(shè)計:
通過RS232接口實現(xiàn)STM32微處理器與上位機之間的通信，并通過VB6.0編寫的上位機實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)與實時曲線的顯示，并將采集到的數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫Access中便于以后的分析，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性。
【主權(quán)項】
1.一種農(nóng)藥殘留快速檢測方法，其特征在于:該方法采用光譜吸收技術(shù)來實現(xiàn)對農(nóng)藥殘留的檢測，具體原理是含有有機磷和氨基甲酸酯類的農(nóng)藥對膽堿酯酶的正常功能有抑制作用，而其抑制率與農(nóng)藥的濃度成正比，酶催化的代謝物能夠水解，其水解的產(chǎn)物會與顯色劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生黃色物質(zhì)，隨著反應(yīng)的進行，黃色物質(zhì)會越積越多，對光源的抑制會增加，則照射到硅光電池上的光就會減弱，從而檢測到的電壓值就會降低，也就是溶液的吸光度的變化，通過其吸光度隨著時間的變化便可計算出抑制率，從而可判斷出檢測的樣品中有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥的濃度高低。
2.一種農(nóng)藥殘留快速檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括設(shè)有硅光電池的檢測板(1)，在檢測板(I)正上方設(shè)有發(fā)光二極管(2)，數(shù)據(jù)處理器(3)與檢測板(I)設(shè)有信號轉(zhuǎn)換器(4)，上位機(5)通過串口通信模塊(6)與數(shù)據(jù)處理器(3)，IXD顯示模塊(7)和存儲器(8)與數(shù)據(jù)處理器(3 )的輸出端連接，鍵盤輸入模塊(9 )與數(shù)據(jù)處理器(3 )的輸入端連接，電源模塊(10 )作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種農(nóng)藥殘留快速檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號轉(zhuǎn)換器(4)采用運算放大電路，其放大芯片采用TLC2254，運算放大電路的輸出信號的電壓為0-3.3V。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種農(nóng)藥殘留快速檢測系統(tǒng)，其特征在于:串口通信模塊(6)采用RS232全雙工通信方式。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種農(nóng)藥殘留快速檢測方法，該方法采用光譜吸收技術(shù)來實現(xiàn)對農(nóng)藥殘留的檢測，具體原理是含有有機磷和氨基甲酸酯類的農(nóng)藥對膽堿酯酶的正常功能有抑制作用，而其抑制率與農(nóng)藥的濃度成正比，酶催化的代謝物能夠水解，其水解的產(chǎn)物會與顯色劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生黃色物質(zhì)，隨著反應(yīng)的進行，黃色物質(zhì)會越積越多，對光源的抑制會增加，則照射到硅光電池上的光就會減弱，從而檢測到的電壓值就會降低，也就是溶液的吸光度的變化，通過其吸光度隨著時間的變化便可計算出抑制率，從而可判斷出檢測的樣品中有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥的濃度高低，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，成本低廉，具有很好的市場前景。
【IPC分類】G01N21-33
【公開號】CN104777123
【申請?zhí)枴緾N201510191598
【發(fā)明人】邊鵬飛, 唐杰, 何志琴
【申請人】貴州大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月22日