CN103808700B - 农药检测装置 - Google Patents

Abstract

一种农药检测装置，包含一外壳本体、一光源模块、一聚焦扫描系统、一微型光谱仪以及一控制开关。光源模块设置于外壳本体内，并用以投射出白光光束、UVA光束或UVB光束。聚焦扫描系统设置于外壳本体内，用以聚焦光源模块所投射的光束，并使光束对待测物进行扫描。微型光谱仪用以接收自待测物所反射的光束，并据以分析出农药的残留量。控制开关设置于外壳本体并电性连接聚焦扫描系统。其中，通过控制开关控制光源模块将白光光束、UVA光束与UVB光束分别投射至待测物上，借以分析出残留于待测物的农药残留量。本发明不仅能快速的检测出农药的残留量，还能使农药残留量的准确性大为增加。

Description

农药检测装置

技术领域

本发明涉及一种农药检测装置，特别涉及一种利用紫外光与白光来达到检测与校正的农药检测装置。

背景技术

在现今社会中，由于消费者意识的抬头，在食品安全卫生上，特别是蔬菜类、水果类的农药残留问题已是众所瞩目的焦点。而对于其所导致的人身安全焦虑，更是促使世界各国对农产品安全检验有更严格的要求，农产品输出国对于输出农产品品质监控将更为重要。农产品农药残留检验的市场具有庞大潜力，具推估市场规模可达数十亿元产值。

传统化学农药依照化学结构主要可分九大类，分别是有机磷剂、有基氮及杂环化合物、氨基甲酸盐剂、合成除虫菊精类、尿素系、三唑系、三氮井系、苯氧酸系、二硫代氨基甲酸盐类等；其中，有机磷剂对哺乳动物的急性毒性最强，其次是氨基甲酸盐剂。对于这两类农药的检测方法中，可作为手持式快速检测的大致可分为电化学-酶抑制法及仪器分析法-荧光光谱检测两类。其中酶抑制法(中国台湾专利编号I325497及M376764)是利用有机磷与氨基甲酸酯类对胆碱酯酶类有抑制作用，而抑制率与其浓度正相关，而可来判断是否有农药残留的情况，但此方法在一般分析过程中需在恒温37摄氏度，且酶的保存是一大问题；中国台湾专利编号I323342及美国专利US7,304,741B2揭露一种荧光快速检测法，此系统具有快速且简单的农药残留的检测功能，但是其检验的准确性、可靠度却是一大问题。

因此，本案发明人认为实有必要开发出一种新的农药检测装置，使其可有效的提高检验的准确性。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题与目的：

综观以上所述，在现有技术中，普遍存在着以电化学-酶抑制法或荧光快速检测法来检测出农药的残留量，但电化学-酶抑制法须在37℃的恒温下检测，而荧光快速检测法虽然能快速的检测出，但其准确性低。为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种农药检测装置，其利用紫外光来激发残留于待测物表面的农药产生荧光，然后以白光光束来校正待测物表面的反射因子，不仅能快速的检测出农药的残留量，还能使农药残留量检测的准确性大为增加。

本发明解决问题的技术手段：

本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段是提供一种农药检测装置，用于检测残留于一待测物上的一农药残留量，农药检测装置包含一外壳本体、一光源模块、一聚焦扫描系统、一微型光谱仪以及一控制开关。外壳本体具有一透明窗口；光源模块设置于外壳本体内，且光源模块包含一白光光源、一长波紫外光光源以及一中波紫外光光源。白光光源用以投射一白光光束，白光光束沿一第一光学路径投射至透明窗口；长波紫外光光源，用以投射一UVA光束，UVA光束沿一第二光学路径投射至透明窗口；中波紫外光光源，用以投射一UVB光束，UVB光束沿一第三光学路径投射至透明窗口。

聚焦扫描系统设置于外壳本体内，且第二光学路径与第三光学路径穿过聚焦扫描系统。微型光谱仪设置于外壳本体内，且微型光谱仪与透明窗口之间具有一第四光学路径。控制开关设置于外壳本体并电性连接于白光光源、长波紫外光光源、中波紫外光光源以及聚焦扫描系统。

其中，使用者通过控制开关控制光源模块将白光光束、UVA光束与UVB光束经由透明窗口分别投射至待测物上，而微型光谱仪沿第四光学路径接收自待测物反射的光束，借以分析出残留于待测物的农药残留量。

由上述必要技术手段所延伸的一附属技术手段为，农药检测装置还包含一第一滤光片、一第二滤光片以及一第三滤光片，第一滤光片设置于第四光学路径上；第二滤光片对应地设置于长波紫外光光源与第一滤光片之间，以通过第二滤光片与第一滤光片的反射而使第二光学路径部分重叠于第四光学路径；第三滤光片对应地设置于中波紫外光光源与第一滤光片之间，以通过第三滤光片与第一滤光片的反射而使第三光学路径部分重叠于第四光学路径。

由上述必要技术手段所延伸的一附属技术手段为，第一滤光片、第二滤光片以及第三滤光片与第四光学路径间之的夹角为45度。

由上述必要技术手段所延伸的一附属技术手段为，第一光学路径穿过聚焦扫描系统。较佳地，农药检测装置还包含一第一滤光片、一第二滤光片以及一第三滤光片，第一滤光片设置于第一光学路径上；第二滤光片对应地设置于长波紫外光光源与第一滤光片之间，以通过第二滤光片与第一滤光片的反射而使第二光学路径部分重叠于第一光学路径；第三滤光片对应地设置于中波紫外光光源与第一滤光片之间，以通过第三滤光片与第一滤光片的反射而使第三光学路径部分重叠于第一光学路径。此外，第一滤光片、第二滤光片以及第三滤光片与第一光学路径间的夹角为45度。

本发明对照现有技术的功效：

从以上所述可知，相较于现有技术所述的农药检测方法，由于本发明是利用紫外光的照射，使残留在待测物的农药激发出荧光，然后再以白光光束的照射来检测待测物表面的反射因子，借以对农药反射出的荧光作进一步的校正，使本发明的农药检测装置所测得的农药残留量更为准确。

本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。

附图说明

图1显示本发明第一较佳实施例所提供的农药检测装置的平面示意图；

图2显示本发明第一较佳实施例所提供的聚焦扫描系统的立体示意图；

图3显示光源模块利用聚焦扫描系统对待测物进行聚焦扫描后，微型光谱仪接收自待测物反射的光束所形成的光强度分布示意图；

图4为本发明第二较佳实施例所提供的农药检测装置平面示意图；以及

图5与图6显示其他实施方式的聚焦扫描系统立体分解示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、100a农药检测装置

1、1a外壳本体

11、11a透明窗口

2、2a光源模块

21、21a白光光源

22、22a长波紫外光光源

23、23a中波紫外光光源

3、3a、3b、3c聚焦扫描系统

31、31b、31c基座

311、311c导槽

311b导杆

32、32b、32c镜片模块

321、321b、321c自动聚焦镜片元件

322、322b线圈

322c、323、323b凸块

324导杆

33、33b磁石

33c弹片

34c压电元件

4、4a微型光谱仪

5、5a第一滤光片

6、6a第二滤光片

7、7a第三滤光片

8、8a控制开关

9显示模块

OP1、OP1a第一光学路径

OP2、OP2a第二光学路径

OP3、OP3a第三光学路径

OP4、OP4a第四光学路径

具体实施方式

本发明所提供的农药检测装置，可广泛运用于检测待测物表面的农药残留量，由于农药检测装置与检测流程具有多种实施方式，故在此不再一一赘述，仅列举其中较佳的实施例来加以具体说明。

请参阅图1，图1显示本发明第一较佳实施例所提供的农药检测装置的平面示意图。如图所示，一种农药检测装置100包含一外壳本体1、一光源模块2、一聚焦扫描统3、一微型光谱仪4、一第一滤光片5、一第二滤光片6、一第三滤光片7以及一控制开关8。其中，农药检测装置100用于检测残留于待测物上的农药残留量。

外壳本体1具有一透明窗口11。光源模块2设置于外壳本体1内，且光源模块2包含一白光光源21、一长波紫外光(UVA)光源22以及一中波紫外光(UVB)光源23。

白光光源21用以投射一白光光束，而白光光束沿一第一光学路径OP1投射至透明窗口11。长波紫外光光源22用以投射一UVA光束，而UVA光束沿一第二光学路径OP2投射至透明窗口11。中波紫外光光源23用以投射一UVB光束，而UVB光束沿一第三光学路径OP3投射至透明窗口11。

聚焦扫描系统3设置于外壳本体1内，且第一光学路径OP1、第二光学路径OP2以及第三光学路径OP3穿过聚焦扫描系统3。其中，扫描聚焦系统3用来控制第一光学路径OP1、第二光学路径OP2以及第三光学路径OP3在扫描聚焦系统3与透明窗口11之间作上下或左右的来回扫描动作。

微型光谱仪4设置于外壳本体1内，且微型光谱仪4与透明窗口11之间具有一第四光学路径OP4，借以在上述的白光光束、UVA光束或UVB光束通过透明窗口11照射贴近于透明窗口11的待测物时，使自待测物表面反射的光束沿着第四光学路径OP4投射至微型光谱仪4，进而对这些光束进行分析。在本实施例中，微型光谱仪4与透明窗口11之间设有一长波通(Longwavepass)滤光片(图未标示)，用来形成第四光学路径OP4；其中，由于自待测物表面反射的光束主要是白光光束、UVA光束或UVB光束，而长波通滤光片仅可使长波的红光或黄光穿透，因此通过长波通滤光片的设置，可有效的减少白光光束或波长较短的UVA光束与UVB光束穿透长波通滤光片，相对的增加沿第四光学路径OP4投射至微型光谱仪4的光束量。

第一滤光片5设置于第一光学路径OP1上。第二滤光片6对应地设置于长波紫外光光源22与第一滤光片5之间，以通过第二滤光片6与第一滤光片5的反射而使第二光学路径OP2部分重叠于第一光学路径OP1。第三滤光片7对应地设置于中波紫外光光源23与第一滤光片5的间，以通过第三滤光片7与第一滤光片5的反射而使第三光学路径OP3部分重叠于第一光学路径OP1。

承上所述，白光光源21所投射的白光光束沿第一光学路径OP1投射时，会通过第一滤光片5与聚焦扫描系统3后才到达透明窗口11；长波紫外光光源22所投射的UVA光束沿第二光学路径OP2投射时，经由第二滤光片6的反射而通过第三滤光片7，然后再经由第一滤光片5的反射而通过聚焦扫描系统3到达透明窗口11；中波紫外光光源23所投射的UVB光束沿第三光学路径OP3投射时，经由第三滤光片7反射至第一滤光片5，然后再经由第一滤光片5的反射而通过聚焦扫描系统3到达透明窗口11。

其中，第一滤光片5、第二滤光片6以及第三滤光片7与第一光学路径OP1间的夹角为45度，借以使第二光学路径OP2经由第二滤光片6垂直地反射至第一滤光片5，再经由第一滤光片5垂直地反射至透明窗口11；以及，使第三光学路径OP3经由第三滤光片7垂直地反射至第一滤光片5，再经由第一滤光片5垂直地反射至透明窗口11；此外，还通过第一滤光片5呈45度的设置，使第一光学路径OP1直接穿透第一滤光片5而不会产生角度的偏移。

控制开关8设置于外壳本体1，且控制开关8电性连接于白光光源21、长波紫外光光源22、中波紫外光光源23以及聚焦扫描系统3。其中，使用者是通过控制开关8来控制白光光源21、长波紫外光光源22以及中波紫外光光源23分别投射出白光光束、UVA光束以及UVB光束，且使用者还可通过控制开关8来控制聚焦扫描系统3进行聚焦扫描的动作。

请参阅图2，图2是显示本发明第一较佳实施例所提供的聚焦扫描系统的立体示意图。如图所示，聚焦扫描系统3包含一基座31、一镜片模块32以及四个磁石33。

基座31具有两导槽311。镜片模块32包含一自动聚焦镜片元件321、四个线圈322、两凸块323以及两导杆324。

自动聚焦镜片元件321可移动地设置于基座31。四个线圈322对称地设置于自动聚焦镜片元件321的上、下、左、右侧。两凸块323分别从自动聚焦镜片元件321的两侧凸伸出，并各自由设置于自动聚焦镜片元件321左右两侧的线圈322穿出。两导杆324的一端分别固接于上述的两凸块323，且两导杆324的另一端则分别限位地设置于两导槽311。

四个磁石33固设于基座31，并分别位于自动聚焦镜片元件321的四周，且四个磁石33各自对应于四个线圈322。其中，当使用者通过上述的控制开关8来控制聚焦扫描系统3进行聚焦与扫描动作时，是利用线圈322通电所产生的磁场来与磁石33的磁场作用，使自动聚焦镜片元件321以上下或左右的方式来回扫描，且通过导杆324与导槽311的配合，使自动聚焦镜片元件321在移动时可沿着预定的轨道移动。

请参阅图1至图3，图3显示光源模块利用聚焦扫描系统对待测物进行聚焦扫描后，微型光谱仪接收自待测物反射的光束所形成的光强度分布示意图。如图所示，当透明窗口11贴附于待测物表面后，利用控制开关8驱动聚焦扫描系统3利用线圈322与磁石33之间的作用力来使自动聚焦镜片元件321对聚焦与扫描的动作，进而使收到反射光束的微型光谱仪4产生如图3所示的光强度分布。在实际运用上，农药检测装置100还设有一显示模块9，用以显示出微型光谱仪4所接收到的反射光束的光强度分布。

综上所述，通过本发明所提供的农药检测装置100，使用者可以经由控制开关8控制光源模块2先投射出白光光束，并由聚焦扫描系统3控制白光光束对放置于透明窗口11处的待测物作扫描聚焦的动作，使白光光束自待测物反射至微型光谱仪4；接着，再控制UVA光束与UVB光束其中至少一者，或者两者轮流进行如上述对待测物作扫描聚焦的动作，此时当待测物表面残留有农药时，UVA光束与UVB光束会使农药反射出荧光，进而使微型光谱仪4接收荧光；最后，微型光谱仪4是利用白光光束的反射来计算出待测物表面的反射因子，并据以校正荧光的光强度，进而更精准的分析出残留于待测物的农药残留量。

请参阅图4，图4为本发明第二较佳实施例所提供的农药检测装置平面示意图。如图所示，一农药检测装置100a包含一外壳本体1a、一光源模块2a、一聚焦扫描系统3a、一微型光谱仪4a、一第一滤光片5a、一第二滤光片6a、一第三滤光片7a以及一控制开关8a。

外壳本体1a具有一透明窗口11a。光源模块2a设置于外壳本体1a内，且光源模块2a包含一白光光源21a、一长波紫外光光源22a以及一中波紫外光光源23a。白光光源21a用以投射一白光光束，而白光光束沿一第一光学路径OP1a投射至透明窗口11a。长波紫外光光源22a用以投射一UVA光束，而UVA光束沿一第二光学路径OP2a投射至透明窗口11a。中波紫外光光源23a用以投射一UVB光束，而UVB光束沿一第三光学路径OP3a投射至透明窗口11a。

聚焦扫描系统3a设置于外壳本体1a内，且第二光学路径OP2a以及第三光学路径OP3a穿过聚焦扫描系统3a。其中，扫描聚焦系统3a用来控制第二光学路径OP2a以及第三光学路径OP3a在扫描聚焦系统3a与透明窗口11a之间作上下或左右的来回扫描动作。

微型光谱仪4a设置于外壳本体1a内，且微型光谱仪4a与透明窗口11a之间具有一第四光学路径OP4a，借以在上述的白光光束、UVA光束或UVB光束通过透明窗口11a照射待测物(图未示)时，使自待测物表面反射的光束沿着第四光学路径OP4a投射至微型光谱仪4a，进而对这些光束进行分析。

第一滤光片5a设置于第四光学路径OP4a上。第二滤光片6a对应地设置于长波紫外光光源22a与第一滤光片5a之间，以通过第二滤光片6a与第一滤光片5a的反射而使第二光学路径OP2a部分重叠于第四光学路径OP4a。第三滤光片7a对应地设置于中波紫外光光源23a与第一滤光片5a之间，以通过第三滤光片7a与第一滤光片5a的反射而使第三光学路径OP3a部分重叠于第四光学路径OP4a。

承上所述，白光光源21a所投射的白光光束沿第一光学路径OP1a投射时，是直接投射至透明窗口11；长波紫外光光源22a所投射的UVA光束沿第二光学路径OP2a投射时，经由第二滤光片6a的反射而通过第三滤光片7a，然后再经由第一滤光片5a的反射而通过聚焦扫描系统3a到达透明窗口11a；中波紫外光光源23a所投射的UVB光束沿第三光学路径OP3a投射时，经由第三滤光片7a反射至第一滤光片5a，然后再经由第一滤光片5a的反射而通过聚焦扫描系统3a到达透明窗口11a。

其中，第一滤光片5a、第二滤光片6a以及第三滤光片7a与第四光学路径OP4a间的夹角为45度，借以使第二光学路径OP2a经由第二滤光片6a垂直地反射至第一滤光片5a，再经由第一滤光片5a垂直地反射至透明窗口11a通过投射至透明窗口11a；以及，使第三光学路径OP3a经由第三滤光片7a垂直地反射至第一滤光片5a，再经由第一滤光片5a垂直地反射至透明窗口11a；此外，还通过第一滤光片5a呈45度的设置，使第四光学路径OP4a直接穿透第一滤光片5a而不会产生角度的偏移。

控制开关8a设置于外壳本体1a，且控制开关8a电性连接于白光光源21a、长波紫外光光源22a、中波紫外光光源23a以及聚焦扫描系统3a。其中，使用者是通过控制开关8a来控制白光光源21a、长波紫外光光源22a以及中波紫外光光源23a分别投射出白光光束、UVA光束以及UVB光束，且使用者还可通过控制开关8a来控制聚焦扫描系统3a进行聚焦扫描的动作。

承上所述，在本实施例中，由于微型光谱仪4a、长波紫外光光源22a以及中波紫外光光源23a设置于同一侧，因此欲使经由第四光学路径OP4a投射至透明窗口11a的UVA光束与UVB光束反射回微型光谱仪4a时，需使待测物的表面垂直于第四光学路径OP4a的延伸方向，才能使由待测物表面反射的光束经由第四光学路径OP4a到达微型光谱仪4a，而白光光源21a所投射的白光光束则可如上述第一实施例所述的将待测物贴近于透明窗口11a即可。

请参阅图5与图6，图5与图6显示其他实施方式的聚焦扫描系统立体分解示意图。如图5所示，一聚焦扫描系统3b包含一基座31b、一镜片模块32b以及四个磁石33b。

基座31b具有四个导杆311b。镜片模块32b包含一自动聚焦镜片元件321b、四个线圈322b以及四个凸块323b。

自动聚焦镜片元件321b可移动地设置于基座31b。四个线圈322b对称地设置于自动聚焦镜片元件321b的四周。四个凸块323b分别从自动聚焦镜片元件321b的四周凸伸出，并各自由设置于自动聚焦镜片元件321b四周的线圈322b穿出。其中，四个凸块323b分别穿设于四个导杆311b。

四个磁石33b固设于基座31b，并分别位于自动聚焦镜片元件321b的四周，且四个磁石33b各自对应于四个线圈322b。

如图6所示，一聚焦扫描系统3c包含一基座31c、一镜片模块32c、两弹片33c以及两压电元件34c。基座31c具有四个导槽311c。镜片模块32c包含一自动聚焦镜片元件321c以及四个凸块322c。自动聚焦镜片元件321c可移动地设置于基座31c。四个凸块322c分别从自动聚焦镜片元件321c的四周凸伸出，并各自对应地设置于四个导槽311c内。

两弹片33c分别设置于四个导槽311c其中相邻的二者，而两压电元件34c则设置于另外两个导槽311c内，以形成两组相对应的弹片33c与压电元件34c。其中，两组弹片33c与压电元件34c之间是垂直地交会于自动聚焦镜片元件321c的轴心，借以利用逆压电效应来控制自动聚焦镜片元件321c进扫描与聚焦。此外，在其他实施例中，自动聚焦镜片元件321c与基座31c之间还可设有一压电元件，借以有效的增加自动聚焦镜片元件321c的扫描范围。

通过上述的本发明实施例可知，本发明确具有产业上的利用价值。惟以上的实施例说明，仅为本发明的较佳实施例说明，任何本领域技术人员当可依据本发明的上述实施例说明而作其它种种的改良及变化。然而这些依据本发明实施例所作的种种改良及变化，当仍属于本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种农药检测装置，用于检测残留于一待测物上的一农药残留量，该农药检测装置包含：

一外壳本体，具有一透明窗口；

一光源模块，设置于该外壳本体内，且该光源模块包含：

一白光光源，用以投射一白光光束，该白光光束沿一第一光学路径投射至该透明窗口；

一长波紫外光光源，用以投射一UVA光束，该UVA光束沿一第二光学路径投射至该透明窗口；以及

一中波紫外光光源，用以投射一UVB光束，该UVB光束沿一第三光学路径投射至该透明窗口；

一聚焦扫描系统，设置于该外壳本体内，且该第二光学路径与该第三光学路径穿过该聚焦扫描系统；

一微型光谱仪，设置于该外壳本体内，且该微型光谱仪与该透明窗口之间具有一第四光学路径；以及

一控制开关，设置于该外壳本体并电性连接于该白光光源、该长波紫外光光源、该中波紫外光光源以及该聚焦扫描系统；

其中，使用者通过该控制开关控制该光源模块将该白光光束、该UVA光束与该UVB光束经由该透明窗口分别投射至该待测物上，而该微型光谱仪沿该第四光学路径接收自该待测物反射的光束，借以分析出残留于该待测物的该农药残留量。

2.如权利要求1所述的农药检测装置，还包含一第一滤光片、一第二滤光片以及一第三滤光片，该第一滤光片设置于该第四光学路径上；该第二滤光片对应地设置于该长波紫外光光源与该第一滤光片之间，以通过该第二滤光片与该第一滤光片的反射而使该第二光学路径部分重叠于该第四光学路径；该第三滤光片对应地设置于该中波紫外光光源与该第一滤光片之间，以通过该第三滤光片与该第一滤光片的反射而使该第三光学路径部分重叠于该第四光学路径。

3.如权利要求2所述的农药检测装置，其中，该第一滤光片、该第二滤光片以及该第三滤光片与该第四光学路径间的夹角为45度。

4.如权利要求1所述的农药检测装置，其中，该第一光学路径穿过该聚焦扫描系统。

5.如权利要求4所述的农药检测装置，还包含一第一滤光片、一第二滤光片以及一第三滤光片，该第一滤光片设置于该第一光学路径上；该第二滤光片对应地设置于该长波紫外光光源与该第一滤光片之间，以通过该第二滤光片与该第一滤光片的反射而使该第二光学路径部分重叠于该第一光学路径；该第三滤光片对应地设置于该中波紫外光光源与该第一滤光片之间，以通过该第三滤光片与该第一滤光片的反射而使该第三光学路径部分重叠于该第一光学路径。

6.如权利要求5所述的农药检测装置，其中，该第一滤光片、该第二滤光片以及该第三滤光片与该第一光学路径间的夹角为45度。