CN102128877B - 现场定性定量快速检测农药残留物的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种现场定性定量快速检测农药残留物的装置，包括其上带进气口、出气口及气泵的腔体，其特征在于腔体内设有与进气口连通的滤尘器，滤尘器与其内设有多极板的吸入式离子迁移测谱器连通，滤尘器还与其内设有紫外灯、极化极板和收集极的光离子化检测器连通，光离子化检测器与金属氧化物半导体气体传感器连通，且吸入式离子迁移测谱器的多极板、光离子化检测器的收集极、金属氧化物半导体气体传感器的信号极、气泵与中央控制处理器电连接。以“闻、嗅”的方式，将蔬菜、瓜果等物品上的农药残留样气吸入，无需进行预处理制样，即可方便、快捷、准确地对吸入的被检测物的气体实时进行检测，获得被检物成分、浓度值，为上市食品安全提供快速、可靠、有效的保障，另外对有毒有害物质的痕量气体也可有效、快速检测。

Description

现场定性定量快速检测农药残留物的装置

技术领域

本发明涉及一种农药残留检测装置，尤其是一种现场定性定量对农药残留物进行快速检测的装置，属于检测技术领域。

背景技术

农药的发明和使用无疑大大提高了农作物的产量，但同时伴随着农药的大量和不合理地使用，带来因食物中的农药残留量增大而直接危害人类身体健康的负面影响。尤其在人口众多的中国，因受限于农药的生产、使用现状，年均发生的农药急性中毒事件多达数万起，可谓触目惊心。根据国际“绿色和平”环保组织公布2010年3·15调查报告，在包括华南地区超市取样的83个蔬果样品中，大多数都存在农药残留超标等问题。检测结果发现，在公众寄予极大信任的超市购买的生鲜果蔬检出含有危害较大的几类农药混合残留是一个普遍问题，残留中甚至包括国家已经明令禁止生产或使用的农药，这些农药包括联合国粮农组织建议不应该在发展中国家使用的剧毒和高毒类农药。我国农产品、食品生产企业数量大、规模小、分散，且法治和自律意识很弱，而人口众多，消费人群和渠道也多，因而构成了食品安全问题多发。除了环保因素和生产条件的客观因素外，大多源于对农药、兽药、添加剂等的违用、滥用。控制农产品中农药残留量的关键环节之一就是对农产品中农药残留量及时、准确地分析检测，以监控农药的合理使用，同时杜绝农药残留物超标的产品上市销售。

农药残留的测试方法，总体来说可以分为实验室常规测试方法和现场速测方法两类。

常规的实验室农药残留分析测试方法有：气相色谱法(GC)，它是一种经典适用的分析方法，也是我国检测有机磷农药残留的国家标准方法。薄层色谱法(TLC)，气相色谱一质谱法(GC-MS)，高效液相色谱法(HPLC)，液相色谱一质谱法(LC-MS)，毛细管电泳法(CE)等。这些常规的实验室农药残留分析检测方法的优点是准确、多样，但缺点是仪器投资大，对操作人员的技术水平要求高，需要进行复杂、繁琐的前期制样处理，检测成本高，检测时间长等等，尤其是将上述分析仪器真正用于现场快速检测的较少，给食品安全监管部门对农产品产前、产中、产后的监督工作带来了许多不便。仅靠上述一系列实验室检测方法和仪器是难于及时、快速而全面地从源头监控食品安全状况的。实验室常规检测农残的另外一个优点是：能给出蔬菜、水果中农药残留的定性、定量结果，提供法律仲裁依据。

目前常规的现场速测方法主要有酶抑制法，它是用来检测有机磷类和氨基甲酸酯类农药的方法，是利用其在食品中残留量的技术，因这两类农药能够抑制乙酰胆碱酯酶或丁酰胆碱酯酶的活性，即当上述两类农药存在时，就会对酶产生抑制，使其活性下降，反应溶液的颜色就会有变化。因此，可根据颜色变化而得出有无农药残留。这类速测方法具有在短时间内能够检测大量样本、检测成本低、对检测人员技术水平要求不高、易于在基层(如：蔬菜、水果生产基地和批发市场等)推广等特点，可部分满足我国基层单位对水果和蔬菜中农药残留的检测需要，但其检测灵敏度不能满足我国2005年和欧盟2004年颁布的食品中的农药残留限量要求，难点归结如下：样品基质背景复杂、前处理过程繁琐、残留农药为痕量浓度水平、分析仪器的检测限低、仪器检测灵敏度不够，只限于有机磷和氨基甲酸酯类农药的检测，且不能给出定性、定量检测结果，检测只限普遍高于国际和国内规定的农药残留限量标准值，因此不能作为法律仲裁依据。

发明内容

针对现有实验室农药残留分析检测很难直接用于现场快速检测；而常规的酶抑制法虽可进行现场速测，但却只能对有机磷和氨基甲酸酯类农药进行检测，其它类农药则无法检测，同时，不能给出定性、定量检测结果等问题，本发明提供一种能以农残挥发性气体或蒸汽为媒介，无需进行预处理制样，便能快速方便地在现场定性定量实时检测农药残留的装置。

本发明提供的是这样一种现场定性定量快速检测农药残留物的装置，包括其上带进气口、出气口及气泵的腔体，其特征在于腔体内设有与进气口连通的滤尘器，滤尘器与其内设有多极板的吸入式离子迁移测谱器连通，滤尘器还与其内设有紫外灯、极化极板和收集极的光离子化检测器连通，光离子化检测器与金属氧化物半导体气体传感器连通，且吸入式离子迁移测谱器的多极板、光离子化检测器的收集极、金属氧化物半导体气体传感器的信号极、气泵与中央控制处理器电连接。

所述吸入式离子迁移测谱器包括其上带进气口和出气口的腔室，腔室内设有带辐射源的离子化室，与离子化室连通的离子迁移槽，离子迁移槽上、下两平行极板分别设有多对电极对，在电极对上设有一组电隔离的检测放大器，检测放大器与中央控制处理器中的单片机的数据采集器电连接。

所述光离子化检测器包括其下部设窗口，上部设极化极板和收集极的光离子化室，在所述该窗口对应的腔体上设有真空紫外灯，光离子化室上部的收集极通过微电流放大器与中央控制处理器中的单片机的数据采集器电连接。

所述金属氧化物半导体气体传感器采用以三氧化钨WO₃为基础的气敏元件，和以二氧化锡SnO₂为基础的气敏元件，其信号级与中央控制处理器中的单片机的数据采集器电连接。

所述中央控制处理器包括单片机，与单片机相连的电源控制器、模式识别数据库、存储器、操作及显示屏、通讯接口。

本发明采用吸入式离子迁移测谱器、光离子化检测器、金属氧化物半导体气体传感器这三种不同的气体检测技术，且以并行运作方式分析农药残留气体，在同一平台上集成多个传感器的互补，并充分发挥各技术之所长，比任何一种单一的传感器能提供更高的准确性，减少误报。

吸入式离子迁移测谱技术和光离子化检测技术的原理方法均类似于实验室常规测试仪器的原理和方法，而又省却了繁琐复杂的前处理制样，检测灵敏度和精确度不输于实验室常规测试方法；与酶抑制农残速测法相比较，摒弃了所有对酶抑制农残速测法的干扰影响因素，无须制样就实现直接检测；此法具备农药残留高灵敏，快速度，现场实时检测的技术基础。

内部气泵吸入周围的空气提供给传感器组，传感器组中包括离子迁移谱槽(IMS)，一个光电离检测器(PID)和阵列化的气体传感器(MOS)。该装置能以农残挥发性气体或蒸汽为媒介，实现无需预处理制样快速方便的现场实时检测。技术性能优于快速检测的“酶抑制法”国家标准，实现一种无需制样，直接“闻、嗅”被测样品即可确证的定性定量高度灵敏的快速检测器，实现有机类农药等有毒有害物质微量痕量气体的现场实时快速检测分析，仪器在循环使用和工作时具有极低的成本。采用IMS/MOS/PID三者整合集成将造就全新的一代农药残留定性定量检测系列仪器。

本发明基于下列技术：

1、离子迁移测谱法检测技术

离子迁移测谱检测技术——IMS技术，具有在大气压下离子化，并且在周围环境温度下对以空气媒介产生的离子或离子簇的迁移率进行分析。离子迁移谱由多个电场进行测量，其选择性由离子的质量和电荷两个参数决定。流经离子迁移槽的气流是连续的。吸入型IMS被归类于开放回路IMS(open loop IMS)，其特性和设备与已经认可的技术如：质谱分析法(MS)或气相色谱/质谱分析法(GC/MS)比较，IMS内在的特性(极佳的检测范围)和实用的考虑(尺寸、重量和电源标准)使它形成一股研发应用的热潮。在检测样气进入仪器时，在辐射源危害较小的²⁴¹Am α辐射源的激化下产生离子和电子，形成离子流。在气流和电场的共同作用下，离子流在离子迁移槽的不同空间显示对应相关物质的离子迁移指纹谱信号，这些“指纹谱信号”与目标物之间具有唯一性和可重复性，将检测到的“指纹谱”信号与仪器中预先存储的标准谱进行模式识别和计算后，即可判明现场物质气体的种类、性质和概略浓度值。

IMS技术中检测器对大气环境进行连续不断的采样，气体样本被中转气泵以每分钟1～2L的流动速率吸入检测器，在离子化之后，产生的离子流连续流动进入一个槽状正交电场，在此电场中，离子流随质荷比不同产生偏斜并被多电极对分别收集。离子流质荷比较低时具有较高的迁移率，与离子流质荷比较高时的迁移速率相比快许多。16通道的离子迁移槽模块通过电极间的多级电场分离电离化的样品成分，样品成分是根据离子团的质量、带电量、亲和力在多级电场中得到分离。通过16通道离子迁移槽处理后，每一种需要分析的化学成分都有其特定的‘指纹’图谱。通常，在信道中的输出包含有离子迁移率和离子极性的信息。在所有个体的总信道中通常能给出一个IMS响应的实时概略值。离子迁移测谱法由控制和两个时序过程所组成。这就是：

a)在大气压下的空气中气体状态的电离通过碰撞实现交换或离子——分子反应

b)离子的鉴定是在一个微弱电场中气体状态离子流的迁移，IMS利用化学分离作为其基础形式。

该吸入式检测器非常灵敏，响应速度快，且结构简单。对于终端用户而言，可靠、使用方便和低周期成本等优点是该传感器的优势。

2、光离子化检测器技术

光离子化检测技术——PID技术的工作同样基于电化学的原理。即，物质分子可带上正负电荷，从而可形成电流。通常认为PID的响应机理是电离电位等于或小于光能量的化合物在气相中发出光电离。不同化合物的离子化需要不同的能量，使特定的化合物电离的能量大小称为该物质的电离电位(IP)，以电子伏特(eV)来量度。紫外灯光源发出一定波长的光子流，经窗口射入电离室，若载气分子的电离电位高于光能量，则不被电离。当电离电位等于或小于光能量的组分进入电离室，即发生直接或间接光电离。

PID技术可以准确测量1ppb(10^-9)到10000ppm(10^-2)的易挥发有机化合物(简称VOC)和其它有毒气体的浓度，是一种高度灵敏的广谱检测器，它可以检测绝大多数的挥发性有机化合物和其它农药残留的浓度；但PID不能提供定性的信息，它是一种小巧的、连续测量的检测器，以辅助完成相应物质的定量检测。

光离子化一个最显著的特点就是气体被检测后，离子重新复合成原来的气体和蒸气，即它是不具破坏性的检测器。通俗说，PID就是一台没有色谱柱的便携式色谱。

光离子化检测器使用具有特定电离能(如10.6eV)的真空紫外灯产生紫外光源，在电离室内对气体分子进行轰击，把气体中含有的有机物分子电离击碎成带正电的离子和带负电的电子，在极化极板的电场作用下，离子和电子向极板撞击，从而形成可被检测到的微弱离子电流。这些离子电流信号被收集极采集送微电流放大器放大后直接送入单片机的数据采集口，通过分析控制平台对测量结果进行分析和处理。具体电路结构如图1所示，主要由紫外灯、光离子化室、微电流放大器和数据采集等几部分组成。其检测灵敏度较IMS技术提升约一个数量级，其体积小巧，重量轻，响应速度快(数秒极)，泵吸式操作，检测种类多(可检测大多数的易挥发的有机化合物)，检测范围宽(从1ppb-1000ppm)，检测数据准确(测量精度优于10％)，实时检测，操作方便可靠，由于可以检测极低浓度的挥发性有机化合物和其它有毒气体，因而对挥发性有机化合物检测具有极高灵敏度的PID在农药残留的各类处理中有着无法比拟的优越性。

3、金属氧化物半导体气体传感器技术

金属氧化物半导体气体传感器由以WO₃(三氧化钨)和SnO₂(二氧化锡)为基础的气体敏感层；金属氧化物半导体检测池的表面吸附样品气体分子后，可以改变其电阻值。产生的电阻值变化引起该传感器信号输出的变化。

以WO₃为基础的MOS微型气体传感器：在半导体气体传感器中，以WO₃为基础的MOS微气体传感器，对有机硫化物和有毒的硫醇具有极好的灵敏度。对含磷毒剂具有最高的灵敏度，对高度挥发性的有机干扰物最低值的响应具非常好的选择性和快速响应，快速恢复和低的漂移。用于诊断和浓度监测。

以SnO₂为基础的MOS微型气体传感器：在半导体气体传感器中，以SnO₂为基础的MOS微气体传感器是针对碳酰氯类有机合成原料具最灵敏和最具选择性的传感器。其官能度能够藉由不同的气体敏感原料制成。

增加的半导体气体传感器数量或更换这些现有传感器其中一种的研究焦点是改善检测器在检测和辨识化学物质的性能。这种功能加载在检测器的IMS和PID传感器模块中，与半导体传感器及软件数据库结合，对于各种有害化学物质所造成的危害事故，检测器都可进行事前和事后的快速化学检测和识别的第一手分析。

4、软件配置：

农药残留快速检测器内置简单易用的分析软件，可自动识别目标化合物。

由于农药残留快速检测器整合了温度，湿度，压强和流量传感器，采用了经考验获得认可的识别算法，使仪器装置具有高精确度和自诊断功能，适应户外条件的变更和较小误动作的补偿。

各传感器产生的信号经由信号处理算法进行计算，该算法利用了学习矢量量化网络和“模糊逻辑”技术的决策功能。这种智能化的信号处理系统大大提高了检测的准确性和抗干扰能力。

开放式数据库可添加新的待检测物质。

整合集成采用IMS/MOS/PID合成技术，实现农药残留等有毒有害物质痕量气体的现场定性定量分析，这种集成创新的结合将成就颇具市场潜力的新一代现场农药残留检测器。

5、农药残留检测原理

农药残留快速检测器主要针对有机合成化学农药，该类农药由人工研制合成，并由化学工业生产的一类农药，其品种繁多(常用的约300种)应用范围广，药效高。其农药残留按化学结构主要可分为：有机磷(膦)，氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、有机氯化合物等四大类。其中，有机磷农药由于其药效高、毒性大、易于被降解、广谱性等特点，成为目前农药生产中吨位最大的品种。有机磷杀虫剂是目前国内外生产和使用最多的农药品种，约占农药主体的70％。有机磷农药的一般通式可表示为：

(有机磷农药结构通式)。

式中X为酰基，是多种具酸性化合物的负离子，X常见的形式为“-OR”或“-SR”，其中R为较复杂的或带有取代基的烃基及杂环基。酰基是有机磷农药分子中的酸性基团，“P-X”键为酸酐键。R1常见的是烷氧基，R2常见的是烷氧基、烷胺基、氨基、烃基等。成品有敌敌畏，甲胺磷，乙酰甲胺磷，乐果，氧化乐果，对硫磷，甲基对硫磷等。

其它类农药与其相似，各有其结构通式，本发明专利即以有机磷(膦)，氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、有机氯化合物四大类农药划分为四个数据库。

6、吸入式离子迁移测谱法技术运作方式

开启电源仪器自检进入“待机”测试状态后，将待检测的蔬菜、瓜果等物品置于仪器进气口处，以“闻、嗅”的采样方式将样气吸入滤尘室内，过滤后依次吸入离子化室，在危害较小的²⁴¹Amα辐射源的激化下样气被离子化实现离子—分子反应而产生离子流。离子流进入两平行板极之间的离子迁移槽，在与离子流垂直的低压电场作用下，离子流在离子迁移槽中因质荷比不同而产生不同的运动速度，致使离子流产生偏斜，流过一定的距离后，在电场的作用下最终到达处于地电位的电极对极板上；在极板上排列一组电隔离的检测放大器，分别记录撞击在其上面的离子数量，从而在不同的电极对上显示出对应物质的离子迁移指纹谱信号，这些“指纹谱信号”与目标物之间具有唯一性和可重复性，通过电极对采集这些“指纹谱”信号，并将所采集的“指纹谱”信号输送到信号处理器。该吸入式离子迁移测谱法技术不设离子栅门，整个气路系统处于开放状态，离子的表征过程连续进行，所有迁移中的离子亦被连续记录下来，因此离子的利用率很高。

7、光离子化检测器技术特性及运作方式

PID技术在农残检测领域的广泛用途类似于IMS传感器。PID工作在10.6eV存在的电离电压(IP)，低于光电离紫外灯能量时进行连续不断的检测。由于PID赋予的响应特性以及高线性度，在连续不断大气监测的初步鉴定后，它可量化采样气体的水平。即使有些样气的电离电压(IP)超过10.6eV而导致PID技术不能检测，而IMS和/或MOS阵列的响应也能提供检测能力。

如果采用PID技术能够有效的检测农药残留，即意味着它的电离电压(IP)不到10.6eV，其绝对浓度也将显示告知(单位采用十亿分之一，即ppb值)。此外，农药残留的定量鉴别将会连续不断地进行，直到用户选择停止分析和对该单元进行清污处理。

8、金属氧化物半导体气体传感器运作方式

对于检测存在的一种低浓度的气体之前，在MOS阵列中每个传感器都是一个非特定单元。然而，在检测器中的MOS阵列的运作方式对某种感兴趣的农药残留产生一种半明确的信号模式。当仪器采样时，MOS腔体的阀门是打开的，阵列进行有效的检测。当一种气体检测后，阀门关闭并且传感器阵列模式对之进行分析。进入下次识别时，阀门重新开放，阵列清污干净进入下一轮采样。

检测器采用模块化结构形式组成，主要由电源(含锂离子电池组、AC外接电源和DC外接电源接口组成)、检测单元(含吸入式开放回路离子迁移谱传感器、光离子化检测器和厚膜型金属氧化物半导体气体传感器阵列)、分析控制平台(含CPU单片机、模式识别数据库、键盘和存储器)、温湿度传感器、双通道气路系统、声(微型扬声器)屏(OLED显示屏)报警显示、RS232或RS485通讯接口等及附件组成。主要探测由人工研制合成的有机合成化学农药，按其农药残留化学结构成分，如：有机磷(膦)，氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、有机氯化合物等四个大类编库，不需要前期复杂繁琐的预处理制样过程，以“闻、嗅”的采样方式直接实现对蔬菜瓜果等物品农药残留的微量或痕量挥发性气体或蒸气的辨识，超出阈值实现语音和屏幕显示报警。检测器单手握持操作，具有结构简单、体积小、重量轻、功耗低、灵敏度高(最高达1ppb)、分析时间快、以及大气压力下工作等特点；探测结果自动存储后通过通讯接口连接相应设备可观测分析、可打印。整机价位适宜，除了滤尘器外不用其它消耗品，检测消耗成本几乎可以忽略，方便用于：蔬菜水果批发市场、农贸市场或超市、田间地头等现场检测。操作不需专业人员及专业培训，仅需常规培训即可正常操作仪器进行检测。

本发明具有下列优点和效果：采用上述方案，可方便、快捷、准确地对吸入的被检测物的气体实时进行检测，即时可获得被检物成分、浓度值，无需进行预处理制样，尤其在检测农药残留时，只需要简单地将待检测的蔬菜、瓜果等物品置于本发明装置的进气口处，以“闻、嗅”的气体采样方式将样气吸入，即可从显示屏得出农药残留成分及残留量，为上市食品安全提供快速、可靠、有效的保障，杜绝农药残留物超标食品上市销售，保障人们的身体健康。本发明不仅可检测农药残留，还可对有毒有害物质的痕量气体进行有效、快速检测，因此其适应范围非常广，操作极为简单，携带方便，能够连续检测，是一种颇具市场潜力的新一代现场农药残留检测器。

附图说明

图1为本发明之结构示意图；

图2为本发明之原理框图；

图3为本发明之操作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明提供的现场定性定量快速检测农药残留的装置，包括外部标志有气流通、断明显标记的防雨罩1，以便在阴雨天气依然能够有效操作，同时在仪器非工作状态下对仪器内部实施有效防护。检测气体从防雨罩1侧进入其上带进气口2和出气口21的强化型ABS工程塑料塑压制成的腔体36，腔体36内设有与进气口2连通的流动测量和调节器3以控制样气和清洁环境下气体的流入量，流动测量和调节器3与其后的滤尘器4连通，滤尘器4具有滤除灰尘及部分水汽的双气路出口，其中一气路出口与吸入式离子迁移测谱器连通，所述吸入式离子迁移测谱器包括其上带进气口和出气口的空腔，空腔的进气口与滤尘器4连通，空腔出气口与气泵17连通，空腔内设有带辐射源9的离子化室8，离子化室8与离子迁移槽13连通，离子迁移槽13上、下两侧分别设有由多对电极对22组成的平行极板，位于下侧的低电位极板上设有电隔离的检测放大器23，检测放大器23与单片机12的数据采集器电连接；被测样气在²⁴¹Amα辐射源9的激化下被离子化而产生离子流，离子流进入平行板极之间的离子迁移槽13，在与气流处于垂直状态的低压电场15的共同作用下，离子流在离子迁移槽13中因质荷比不同而产生不同的运动速度，致使离子流产生偏斜，经过一定的距离后，在电场15的作用下最终到达处于低电位的电极对22极板上；在极板上排列一组电隔离的检测放大器23，分别记录撞击在其上面的离子数量，从而在不同的电极对22上显示出对应物质的离子迁移指纹谱信号，这些“指纹谱信号”与目标物之间具有唯一性和可重复性，通过电极对22采集并经检测放大器23放大的这些“指纹谱”信号输送到单片机12的数据采集口，通过分析控制平台对测量结果进行分析和处理；滤尘器4的另一气路出口35通过温度传感器34、三通电磁阀33与光离子化室32连通，光离子化室32下部设一窗口，与该窗口对应的腔体36上设有真空紫外灯31，光离子化室32上部设有极化极板30和收集极29，收集极29通过微电流放大器28与单片机12的数据采集器电连接；被测样气经温度传感器34先检测温度值，再通过三通电磁阀33后进入光离子化室32，在光离子化室32窗口外的真空紫外灯31产生的紫外光源轰击下，把光离子化室32气体中含有的有机物分子电离击碎成带正电的离子和带负电的电子，在极化极板30的电场作用下，离子和电子向极板撞击，从而形成可被检测到的微弱离子电流，这些离子电流信号被收集极29采集送微电流放大器28放大后直接送入单片机12的数据采集口，通过分析控制平台对测量结果进行分析和处理；经光离子化检测器检测后的离子流重新复合为原先的气体和蒸汽后进入设有金属氧化物半导体气体传感器阵列27、26，所述金属氧化物半导体气体传感器采用以三氧化钨WO₃为基础的气敏元件27，和以二氧化锡SnO₂为基础的气敏元件26，所述温度传感器34、金属氧化物半导体气体传感器27、26和湿度传感器25采集的信号均送入单片机12的数据采集口，通过分析控制平台对测量结果进行分析和处理。其中，电磁阀33在检测状态时“样气”通，在吹扫清洗状态时“清洁气”通的一种内循环状态，以促使气路系统恢复正常进入“待机”检测状态，两路气体汇合后由气泵17通过排气口21排出；

本发明装置采用模块化结构组成，分析控制平台装置在仪器上部，为仪器的控制中枢，由单片机12、模式识别数据库14、键盘10和存储器16组成。所有的信息送单片机12辨识，与模式识别数据库14预存数据对比、识别等数据处理后，若检测浓度超预先设定的阈值，一路进入存储器16储存，另一路通过键盘显示控制器5驱动微型扬声器6发出语音报警和显示屏7直接显示所属农药残留的定性名称及测量精度优于10％的浓度值等参数。存储器16储存数据可通过键盘10的操作在本装置显示屏7上查阅或通过通讯接口18传输到外部装置上分析或打印。电源模块安置在仪器下部，由锂离子电池24、外接电源：通过适配器的AC220V，50Hz接口19或DC24V野外车载接口20组成，如图1、图2。

工作时：将防雨罩1旋转一定角度实现气路贯通，开启电源开关11，观察显示屏7待系统自检气流稳定后通过键盘10选择菜单，使用信号检查器模拟测试，待“恢复”进入待机测试状态后将被检测的蔬菜、瓜果等物品置于防雨罩1侧进气口2处，即以“闻、嗅”的气体采样方式将蔬菜、瓜果表面的气体吸入经滤尘器4过滤尘埃及部分水汽后同时进入两路通道，其中一路吸入离子化室8，在危害较小的²⁴¹Amα辐射源9的激化下样气流被离子化而产生离子流，离子流吸入离子迁移槽13中，在设置的低压电场作用下，离子流在离子迁移室13中因质荷比不同而产生偏斜，经电极对22收集，经各自独立的检测放大器23放大处理，从而在不同的电极对上显示出对应物质的离子迁移指纹谱信号，将这些“指纹谱”信号送分析控制平台进行识别和计算后，即可得出被检气体的种类、性质和概略浓度值；同时再参考以第二个气路出口35的样气经温度传感器34检测温度值，在检测阶段通过三通电磁阀33后进入光离子化室32，在真空紫外灯31产生的紫外光源轰击下，电离室32内把气体中含有的有机物分子电离击碎成带正电的离子和带负电的电子，在极化极板30的电场作用下，离子和电子向极板撞击，从而形成可被检测到的微弱离子电流；这些离子电流信号被收集极29采集送微电流放大器28放大后即得出较精确的定量值，送入单片机12的数据采集口，通过分析控制平台对测量结果进行分析和处理；经收集三氧化钨WO₃气体传感器27和二氧化锡SnO₂气体传感器26的测试数据后，送单片机12的数据采集口；经对三类传感器的比较辨识，并与模式识别数据库13预存数据对比、匹配等数据处理后，即可得出被检气体的种类、性质和较精确的浓度值；从而实现定性定量检测蔬菜、瓜果表面农药残留成分及残留量。操作步骤详见图3。

Claims (5)

1.一种现场定性定量快速检测农药残留物的装置，包括其上带进气口、出气口及气泵的腔体，其特征在于腔体内设有与进气口连通的滤尘器，滤尘器与其内设有多极板的吸入式离子迁移测谱器连通，滤尘器还与其内设有紫外灯、极化极板和收集极的光离子化检测器连通，光离子化检测器与金属氧化物半导体气体传感器连通，且吸入式离子迁移测谱器的多极板、光离子化检测器的收集极、金属氧化物半导体气体传感器的信号极、气泵与中央控制处理器电连接。

2.如权利要求1所述的现场定性定量快速检测农药残留物的装置，其特征在于所述吸入式离子迁移测谱器包括其上带进气口和出气口的腔室，腔室内设有带辐射源的离子化室，与离子化室连通的离子迁移槽，离子迁移槽上、下两平行极板分别设有多对电极对，在电极对上设有一组电隔离的检测放大器，检测放大器与中央控制处理器中的单片机的数据采集器电连接。

3.如权利要求1所述的现场定性定量快速检测农药残留物的装置，其特征在于所述光离子化检测器包括其下部设窗口，上部设极化极板和收集极的光离子化室，在所述该窗口对应的腔体上设有真空紫外灯，光离子化室上部的收集极通过微电流放大器与中央控制处理器中的单片机的数据采集器电连接。

4.如权利要求1所述的现场定性定量快速检测农药残留物的装置，其特征在于所述金属氧化物半导体气体传感器为WO₃气敏元件和SnO₂气敏元件，两元件的信号级与中央控制处理器中的单片机的数据采集器电连接。

5.如权利要求1所述的现场定性定量快速检测农药残留物的装置，其特征在于所述中央控制处理器包括单片机，与单片机相连的电源控制器、模式识别数据库、存储器、操作及显示屏、通讯接口。

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