CN103424387A - 一种农药残留物荧光光谱检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农药残留物荧光光谱检测装置，包括高亮度LED模组所述高亮度LED模组前方设置有匀光积分棒，所述后方设置有驱动电路，所述匀光积分棒前设置有聚焦透镜，所述聚焦透镜旁放置有蔬菜茎叶，在所述蔬菜茎叶另一边设置有耦合透镜，所述耦合透镜后面依次设置有滤光片组和光敏元件。采用本发明技术方案，采用新型的窄带多谱段LED光源，单一光源模组即可实现多个窄带光波长的发射，实现传统多个光源组合才能实现的宽波段窄带光覆盖；大大降低了系统成本；且具有灵敏度高、试样用量少、快速、重现性好，非破坏性等优点，在对痕量物质尤其是农药残留物的检测方面具有广泛应用前景。

Description

一种农药残留物荧光光谱检测装置

技术领域

本发明属于痕量物质的光学检测领域，具体涉及一种农药残留物荧光光谱检测装置。

背景技术

目前，我国食品安全问题突出，农药滥用问题严重。常用的农药残留检测方法有气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)、薄层色谱法(TLC)、免疫分析法、酶抑制法、生物传感器检测等方法。虽然技术成熟，检测精度高，但对样品的前处理繁琐，需要实验室大型仪器设备进行检测，而且大都具有破坏性，难以满足对蔬菜中农药残留实现现场快速检测。如能在施用过农药的水果、蔬菜表面直接进行非破坏性的快速、简便的测量，那将是十分理想和有实用价值的工作。研究一种快速、前处理简单的农残检测技术成为当前亟待解决的问题。

本发明针对施用农药后附着在蔬菜、水果的表面的农药残留物，研究对表面直接进行非破坏性的快速、前处理简单的农残检测技术。利用农药残留物在紫外光照射下，产生的特征荧光激发峰，采用荧光光谱检测技术定性检测有机磷农药残留物。

如图1所示，传统的农药残留物荧光光谱检测阈值定标实验原理图，驱动电路控制高亮度LED光源，根据需要选择合适的激发光谱波段，芯片发射的光首先经过匀光积分棒，获得均匀的光出射，耦合进入光纤并传输到待测蔬菜茎叶上，形成点照明激发。蔬菜茎叶上有事先涂覆的已知浓度的农药风干残留，激发光照射产生荧光，同时伴随着反射光信号，光纤为照明接收一体光纤，光信号通过光纤接收，传输到耦合透镜，耦合进入光谱仪，形成待测农药的特征荧光光谱的基准比对数据，并通过实验和国家标准（如GB/T 19648-2006），获得农药残留物超标的光谱阈值数据。

与传统光谱检测技术相比本发明提出的方法主要有两个创新点：一、采用了窄带多谱段LED光源，单一光源模组即可实现多个窄带光波长的发射，实现传统多个光源组合才能实现的宽波段窄带光覆盖；二、采用滤光片与光敏元件组合的方式，取代了传统采用的价格昂贵的光谱仪，大大降低了系统成本。具体实施方式将在发明内容中详细介绍。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种农药残留物荧光光谱检测装置，该检测装置采用窄带多谱段LED光源，单一光源模组即可实现传统多个光源组合才能实现的宽波段窄带光覆盖；并用滤光片与光敏元件组合的方式，取代了传统的价格昂贵的光谱仪，大大降低了系统成本。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种农药残留物荧光光谱检测装置，包括高亮度LED模组所述高亮度LED模组前方设置有匀光积分棒，所述后方设置有驱动电路，所述匀光积分棒前放置有蔬菜茎叶，在所述蔬菜茎叶另一边设置有耦合透镜，所述耦合透镜后面依次设置有滤光片组和光敏元件。

进一步的，所述高亮度LED模组包括高导热基板和LED芯片，所述高导热基板为金属基板或陶瓷基板，所述高导热基板上设置有LED芯片，所述LED芯片为至少两组不同中心波长的LED芯片，所述每组LED芯片的数量为至少一个。

进一步的，所述匀光积分棒的入射端口形状与光源发光面形状相同，形状为矩形，圆柱形或锥形。

进一步的，所述滤光片组为多种不同中心波长的带通滤光片的组合。

进一步的，所述光敏元件为光敏电阻，光敏二极管，CMOS器件或CCD器件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是:

1、采用直接光谱检测方式，直接对待测物体进行光照射检测，不需要气、液相色谱法复杂的样品处理手段，也不需要免疫分析法、酶抑制法等所需要的大量试剂耗材，是一种前处理方法简单、快速的现场检测技术。

2、采用了窄带多谱段LED光源，单一光源模组即可实现多个窄带光波长的发射，实现传统多个光源组合才能实现的宽波段窄带光覆盖，缩小了系统体积，实现了便携式设计。

3、采用滤光片与光敏元件组合的方式，取代了传统采用的价格昂贵的光谱仪，大大降低了系统成本。

附图说明

图1 本发明一种农药残留物荧光光谱检测阈值定标实验原理图；

图2 高亮度LED光源结构示意图；

图3 本发明一种农药残留物荧光光谱检测装置原理示意图；

图4 本发明一种农药残留物荧光光谱检测另一装置原理示意图。

图中标号说明：1、高亮度LED模组，2、匀光积分棒，3、聚焦透镜，4、耦合透镜，5、光敏元件，6、驱动电路，7、滤光片组，8、高导热基板，9、LED芯片，10、蔬菜茎叶。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参照图4所示，一种农药残留物荧光光谱检测装置，包括高亮度LED模组1，所述高亮度LED模组1前方设置有匀光积分棒2，所述1后方设置有驱动电路6，所述匀光积分棒2前放置有蔬菜茎叶10，在所述蔬菜茎叶10另一边设置有耦合透镜4，所述耦合透镜4后面依次设置有滤光片组7和光敏元件5。

进一步的，如图2所示，所述高亮度LED模组1包括高导热基板8和LED芯片9，所述高导热基板为金属基板或陶瓷基板，所述高导热基板8上设置有LED芯片9，所述LED芯片为至少两组不同中心波长的LED芯片，所述每组LED芯片9的数量为至少一个；所述LED芯片9为共阳极结构且所述LED芯片9直接固定连接于所述高导热基板8上。

优选的，所述9个LED芯片9的中心波长范围涵盖紫外波段到红外波段，各自设有独立的控制电路单独控制；所述控制电路包括可以控制对应组LED芯片9的电路通断的开关电路，还包括控制该组LED芯片9的通电电流大小的电流控制电路；在驱动电路6控制下，单个或多个LED芯片9实现光出射。

进一步的，所述匀光积分棒2的入射端口形状与光源发光面形状相同，形状为为矩形、圆柱形或锥形。

进一步的，所述滤光片组7为多种不同中心波长的带通滤光片的组合。

进一步的，所述光敏元件5为光敏电阻，光敏二极管，CMOS器件或CCD器件。

本发明的原理：

高亮度LED模组1经驱动电路6控制，选择合适的中心波长的芯片发光，发射的窄带波段光能量，进入匀光积分棒2，经多次全反射后，通过统一的出光口，由聚焦透镜3将激发光聚焦到待测蔬菜茎叶上，再由蔬菜茎叶发出的反射光和激发光，被耦合透镜4收集，经过滤光片组7滤光，聚焦到光敏元件5，形成光信号，其中，滤光片组7为多个不同中心波长的带通滤光片的组合，待测农药光谱特性选择相应的滤光片；光敏元件5获得的光信号为相应滤光片中心波长附近的光强，当光强超过设定阈值时，即农药残留物过量，当低于阈值时，农药残留物不超标，阈值通过不同浓度的农药溶液的配比试验获得。

本发明的实施例：

实施例一：

本实施例与传统方法的原理类似，均采用光纤进行光传输，不同之处在于，本实施例中，耦合透镜4后面设置有滤光片组7和光敏元件5，代替了原来的光谱仪，通过滤光片7中合适的滤光片的选择，获得相应农药残留物的待测光谱强度，根据测得的光谱强度与阈值的比较，定型测量农药残留物是否超标。

实施例二：

如图4所示，本实施例为实施例一检测装置的紧凑型设计结构。两个实施例工作原理类似，不同之处主要在于，本实施例不采用价格比较昂贵的光纤，而是将匀光积分棒2出射的光，通过设置在匀光积分棒2前面的聚焦透镜3，直接在待测蔬菜茎叶10上形成电光源激发，农药残留物产生的荧光，通过耦合透镜4，经过滤光片组7滤光后进入光敏元件5，通过比较测得的荧光特征峰强度与阈值强度，定性确定农药残留物是否超标。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种农药残留物荧光光谱检测装置，包括高亮度LED模组（1），其特征在于，所述高亮度LED模组（1）前方设置有匀光积分棒（2），所述（1）后方设置有驱动电路（6），所述匀光积分棒（2）前放置有蔬菜茎叶（10），在所述蔬菜茎叶（10）另一边设置有耦合透镜（4），所述耦合透镜（4）后面依次设置有滤光片组（7）和光敏元件（5）。

2.根据权利要求1所述的农药残留物荧光光谱检测装置，其特征在于，所述高亮度LED模组（1）包括高导热基板（8）和LED芯片（9），所述高导热基板（8）为金属基板或陶瓷基板，所述高导热基板（8）上设置有LED芯片，所述LED芯片（9）为至少两组不同中心波长的LED芯片，所述每组LED芯片（9）的数量为至少一个。

3.根据权利要求1所述的农药残留物荧光光谱检测装置，其特征在于，所述匀光积分棒（2）的入射端口形状与光源发光面形状相同，形状为为矩形、圆柱形或锥形。

4.根据权利要求1所述的农药残留物荧光光谱检测装置，其特征在于，所述滤光片组（7）为多种不同中心波长的带通滤光片的组合。

5.根据权利要求1所述的农药残留物荧光光谱检测装置，其特征在于，所述光敏元件（5）为光敏电阻，光敏二极管，CMOS器件或CCD器件。

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