CN104007084A - 近红外漫反射有机磷农药残留快速无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种近红外漫反射有机磷农药残留快速无损检测装置，包括光源（1）、光纤探头（2）、微型光谱仪（3）、主控机（4）、外壳（5），所述光源（1）、光纤探头（2）、微型光谱仪（3）、主控机（4）集成在外壳内（5），通过USB接口将微型光谱仪（3）和主控机（4）相连，外壳（5）内还设有检测室，检测室内设有被检样品托盘（6），外壳（5）表面设有显示屏。本发明光源（1）发出近红外光线，通过光纤探头（2）照射至被检样品表面，同时探头中有部分光纤用于接收样品表面的反射光线将此送入微型光谱仪（3）进行分析，并得出最终检测结果。

Description

近红外漫反射有机磷农药残留快速无损检测装置

技术领域

本发明涉及检测物品上残留农药的仪器，尤其是农副产品上农药残留快速无损检测装置。

背景技术

农药及其残留对人体健康的危害和造成对环境的污染是人所共知的，特别是蔬菜中由于使用高毒农药或禁用农药而引起的中毒。目前农药残留检测方法主要分为三类：生物测定技术、理化检测方法和快速检测法。生物测定技术对指示生物要求较高，检测时间长，测定结果不能确定农药品种；理化检测方法精度虽高，但需要复杂的对被测物的前期处理过程且检测耗时长，不能满足快速检测的需要。近年来快速检测法发展较快，如酶抑制法、免疫快速检测法、生物传感器技术等，但是这些也存在灵敏度低或成本高等问题。并且以上三种检测方式均无法实现真正的快速与无损农药速测。 

   现有快速农残检测设备仍然通过化学试剂进行前处理，过程复杂，操作人员需要培训，不适合田间地头，仓储批发等场合使用。而常用的大型近红外光谱测试仍然停留在实验室，且大都为近红外光透射分析方法，样品预处理过程较复杂，不能实时检测市场上流通的大量农副产品。

发明内容

 为了克服现有检测时间长、灵敏度低、成本高的问题，本发明提供一种近红外漫反射有机磷农药残留快速无损检测装置，能简便、快速、灵敏的检测农副产品表面农药残留。

   本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种近红外漫反射有机磷农药残留快速无损检测装置，包括光源、光纤探头、微型光谱仪、主控机、外壳，所述光源、光纤探头、微型光谱仪、主控机集成在外壳内，通过USB接口将微型光谱仪和主控机相连，外壳内还设有检测室，检测室内设有被检样品托盘，外壳表面设有显示屏。 

本发明所述主控机为嵌入式，检测室门设置在外壳的正面或侧面，检测室内设置一个或多个光纤探头，所述显示屏设置在外壳的顶部、正面或侧面；所述光源发射波长范围为：200nm-1000nm或1000nm-2500nm，且在整个测量频谱范围内均匀分布；所述光纤探头内含多根光纤，光纤的一端连接红外光源和微型光谱仪，另一端为同轴形状光学探头，置于被检样品托盘下方，与被检样品托盘底部固定连接；所述微型光谱仪的测试范围与光源波长范围相对应，即200nm-1000nm或1000nm-2500nm两种区间。

本发明检测时，光源发出所需测试波长范围内的均匀光线，由光纤探头照射到被检样品上，同时光纤探头中有接收光纤，接收被检样品表面反射的光线，并送入频谱仪进行分析，分析结果传至主控机进行识别，最终在主控机屏幕上显示检测结果。 

检测原理：基于近红外光谱分析方法，及含磷基团农药在近红外光谱区的特殊吸收区间，采用漫反射分析方式，根据含磷基团在近红外频谱1900nm附近的合频吸收特点，或者在近红外频谱（200nm-1000nm）处的高倍频吸收特点，利用包括主成分分析、神经网络在内的模式识别方法对含磷基团含量进行定性分析，并对常见含磷基团农药的种类进行判别，实现对农产品中有机磷农药残留快速无损检测。

采用了以上技术方案，本发明的有益效果是：

1.检测时间明显缩短：目前以酶抑制法为主流的农药残留速测设备，需对被检样品进行前期处理，该部分约耗时30分钟，处理完成后放入速测设备进行检测，该部分约耗5分钟，整个测试过程需35分钟时间；本装置不需对样品进行前期处理，也不损坏样品结构与品质，直接放入检测装置内，1分钟以内即可得到检测结果，极大缩短检测时间。

2.被检样品无损：对被检样品无需任何前期处理，经过检测的样品也可继续销售，整个检测过程样品无损。

3.检测结果更准确：近红外光谱检测一直在大型定量检测设备中应用广泛，其检测准确度要远高于酶抑制类检测法。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

根据图1所示，本发明一种近红外漫反射有机磷农药残留快速无损检测装置，包括光源1、光纤探头2、微型光谱仪3、主控机4、外壳5，所述光源1、光纤探头2、微型光谱仪3、主控机4集成在外壳5内，通过USB接口将微型光谱仪3和主控机4相连，整机最大功率不超过20W。所述外壳5采用长方体结构，外壳5内还设有检测室，检测室内设有被检样品托盘6，外壳5表面设有显示屏。 

本发明所述主控机4为嵌入式，检测室门设置在外壳5的正面或侧面，供取放被检测样品使用，检测室内设置一个或多个光纤探头2，所述显示屏为触摸式，设置在外壳5的顶部、正面或侧面，所述显示屏为微型光谱仪3或主控机4的显示屏，用于控制装置、显示仪器运行状态或显示检测结果；所述光源1发射波长范围为：200nm-1000nm或1000nm-2500nm，且在整个测量频谱范围内均匀分布；所述光纤探头2内含多根光纤，光纤的一端连接红外光源和微型光谱仪3，另一端为同轴形状光学探头，置于被检样品托盘6下方，与被检样品托盘6底部固定连接，所述同轴形状光学探头为同轴光纤，内圈为发射光，外圈为接收光，其中部分用来传输光源1发出的照射光线，部分用于接收被检样品上的反射光线并将反射光线送入微型光谱仪3。探头外裹橡胶垫，可以最大程度的吸收反射光线，所述光纤探头2内分为两种：即用来传输光源1发出的照射光线和用于接收被检样品上的反射光线并将反射光线送入微型光谱仪3；所述微型光谱仪3的测试范围与光源1波长范围相对应，即200nm-1000nm或1000nm-2500nm两种区间，任一区间光谱均可完成检测。微型光谱仪3主要检测反射光谱，通过处理微型光谱仪3输出吸收图谱。所述主控机4用于对微型光谱仪3输出的反射图谱进行预处理、模式识别以及样品集、预测集对比；利用一阶导、二阶导、三阶导、矢量归一化和最大最小归一化进行消除噪声，再对最终信息进行判断分析，微型光谱仪3所得光谱信息由嵌入式主控机获得并进行分析判断。

本发明外壳5作用一是整合固定光源1、光纤探头2、微型光谱仪3、主控机4；二是提供一个无外部光线的全黑检测环境减少干扰；三是外壳5内部铺设吸光材料，用于吸收光纤探头2照射到被检样品上的散射光，进一步减少干扰。

本发明光源1发出近红外光线，通过光纤探头2照射至被检样品表面，同时光纤探头2中有部分光纤用于接收样品表面的反射光线将此送入微型光谱仪3进行分析，光谱的获得是采用照射和反射一体光纤探头，直接照射被测物体，获取漫反射光谱图。微型光谱仪3形成反射图谱并传送至主控机4进行进一步比对与识别，并得出最终检测结果。通过比对不同含磷农药的光谱吸收特性，可是实现对常用有机磷农药的分类检测。

本发明在检测时，操作人员将被检样品置于设备检测室内，并将光纤探头2贴近样品，闭合检测室门后开始检测，为保证检测准确性，本装置内可放置多个光纤探头2并且每个光纤探头2检测多次，最终取其平均值显示检测结果。

Claims (5)

1.一种近红外漫反射有机磷农药残留快速无损检测装置，其特征是：包括光源（1）、光纤探头（2）、微型光谱仪（3）、主控机（4）、外壳（5），所述光源（1）、光纤探头（2）、微型光谱仪（3）、主控机（4）集成在外壳内（5），通过USB接口将微型光谱仪（3）和主控机（4）相连，外壳内（5）还设有检测室，检测室内设有被检样品托盘（6），外壳（15）表面设有显示屏。

2.根据权利要求1所述的一种近红外漫反射有机磷农药残留快速无损检测装置，其特征是：所述主控机（4）为嵌入式，检测室门设置在外壳（5）的正面或侧面，检测室内设置一个或多个光纤探头（2），所述显示屏为触摸式，设置在外壳（5）的顶部、正面或侧面。

3.根据权利要求1所述的一种近红外漫反射有机磷农药残留快速无损检测装置，其特征是：所述光源（1）发射波长范围为：200nm-1000nm或1000nm-2500nm，且在整个测量频谱范围内均匀分布。

4.根据权利要求1所述的一种近红外漫反射有机磷农药残留快速无损检测装置，其特征是：所述光纤探头（2）内含多根光纤，光纤的一端连接光源（1）和微型光谱仪（3），另一端为同轴形状光学探头，置于被检样品托盘（6）下方，与被检样品托盘（6）底部固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种近红外漫反射有机磷农药残留快速无损检测装置，其特征是：所述微型光谱仪（3）的测试范围与光源（1）波长范围相对应，即200nm-1000nm或1000nm-2500nm两种区间。