CN107064126B - 有机磷农药残留快速检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农残检测技术领域，特别涉及一种有机磷农药残留快速检测装置，包括电源变送模块、激光器、光纤分路器、准直器、光电接收管、信号调理模块以及主控模块；所述的电源变送模块为其他模块供电，激光器产生的激光经过光纤分路器变成多路光源后接入准直器中，经准直器准直后的光线被光电接收管所接收，准直器和光电接收管之间的光学通道上布置有比色皿，信号调理模块将光电接收管接收到的光源信号进行光电转换、滤波放大处理后输出至主控模块，主控模块经计算后得到样品抑制率。采用激光器作为光源更为稳定可靠，光纤分路器将激光分为多束保证光线一致性，这样后续处理所得到数据更准确。
Description
技术领域
本发明涉及农残检测技术领域，特别涉及一种有机磷农药残留快速检测装置。
背景技术
目前，市场上主流有机磷农药残留快速检测装置均是基于酶抑制与光谱吸收原理，实现检测过程的半定量。检测过程中，酶的活性至关重要，而温度又是影响酶的决定因素，因此在实际检测过程中一般要求温度必须恒定。现有的检测装置存在诸多不足，其中最重要的是在光学结构方面，检测光源多采用LED点光源，光源存在波动且有差异，进而引入不确定因素，干扰检测结果。
发明内容
本发明的目的在于提供有机磷农药残留快速检测装置，保证光源的统一性，确保检测结果的准确性。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种有机磷农药残留快速检测装置，包括电源变送模块、激光器、光纤分路器、准直器、光电接收管、信号调理模块以及主控模块；所述的电源变送模块为激光器、信号调理模块以及主控模块供电，激光器产生的激光经过光纤分路器变成多路光源后接入准直器中，经准直器准直后的光线被光电接收管所接收，准直器和光电接收管之间的光学通道上布置有比色皿，信号调理模块将光电接收管接收到的光源信号进行光电转换、滤波放大处理后输出至主控模块，主控模块经计算后得到样品抑制率。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：这里采用激光器作为光源，相较于LED电光源来说更为稳定可靠，同时，通过光纤分路器将激光分为多束，保证通过每个比色皿的光线一致，这样保证后续处理所得到数据的准确性、精确性。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是光学检测平台结构示意图，其中未示出准直器和光电接收器；
图3是水浴加热单元结构示意图；
图4是本发明的主控模块原理框图；
图5是本发明的信号调理模块电路图；
图6是本发明控制流程图。
实施方式
下面结合图1至图6，对本发明做进一步详细叙述。
参阅图1，一种有机磷农药残留快速检测装置，包括电源变送模块10、激光器20、光纤分路器30、准直器41、光电接收管42、信号调理模块50以及主控模块60；所述的电源变送模块10为激光器20、信号调理模块50以及主控模块60供电，激光器20产生的激光经过光纤分路器30变成多路光源后接入准直器41中，经准直器41准直后的光线被光电接收管42所接收，准直器41和光电接收管42之间的光学通道上布置有比色皿，信号调理模块50将光电接收管42接收到的光源信号进行光电转换、滤波放大处理后输出至主控模块60，主控模块60经计算后得到样品抑制率。通过设置激光器20和光纤分路器30，使得各路光源都很统一，避免了多光源的干扰，本实施例中光纤分路器30将激光分为5路，具体分为几路可根据需要进行选择。
现有技术中，在检测操作中，响待检样品溶液添加特异性反应试剂后，需要人工进行振荡混合，人工振荡混合存在以下几点不足：其一，振荡不够均匀，过程不能很好的控制；其二，耗费人力资源。作为本发明的优选方案，所述的准直器41、光电接收管42均固定在光学检测平台40上，光学检测平台40下方或旁侧设置有用于驱动比色皿动作的振动单元43，电源变送模块10为振动单元43供电，主控模块60输出控制信号控制振动单元43的启动/停止。通过设置震动单元43，使得检测过程中能够自动进行振动，无需人工操作，提高装置的自动化程度。
由于检测的过程中，酶的活性至关重要，而温度是影响酶的决定因素，因此在实际检测过程中要求温度必须恒定，现有的装置都配备单独的水浴加热装置，使用与携带都存在很大的不便。本实施例中，优选地，还包括水浴加热单元70，电源变送模块10为水浴加热单元70供电，主控模块60采集水浴加热单元70中水的温度并输出控制信号控制水浴加热单元70的启动/停止。同样地，由主控模块60根据具体情况控制水浴加热单元70，可以提高系统的自动化程度，方便使用。
需要注意的是，上述的振动单元43和水浴加热单元70也能单独的进行控制，这样同样能够实现相应的功能。
参阅图2，优选地，所述的光学检测平台40上固定设置有方形块44，方形块44沿宽度方向开设有方孔441，方孔441两端贯通方块设置，准直器41、光电接收管42分置于方孔441的两端，从准直器41出来的光线经过方孔441后被光电接收管42所接收；除其中一个方孔441外的其他方孔441中均开设有用于容纳比色皿的槽442。方形块44的设置，主要是用于固定比色皿，同时，为了避免准直器41射出的光线能够进入到光电接收管42中，这里开设了方孔441。这里有一个未开设槽442的方孔441是用来检测光源的波动情况，其他路通过带有比色皿的通道被光电接收管42接收，用来计算样品的抑制率。
振动单元43的结构有很多种设计方案，这里提供了一种较为优选的实施例以供参考：所述的振动单元43包括平板431、直流电机432，平板431的四周通过螺丝固定在光学检测平台40上，平板431的中部区域向上凸起，方形块44的底端通过螺丝固定在平板431凸起的区域上；直流电机432设置在方形块44和平板431之间，直流电机432上端通过硬质橡胶与方形块44相连，其下端通过弹性橡胶固定在平板431凸起的区域上，直流电机432的轴上设置有偏心块。振动的动力来源是带有偏心块的直流电机432，平板431中间呈凸起状是为了提高振动的效果。在安装时，可以先将方形块44通过螺丝固定在平板431上，然后将硬质橡胶和软质橡胶通过双面胶黏在直流电机432上，最后将黏好橡胶的直流电机432嵌入方形块44和平板431之间，两端各放置一个，使之卡紧。
参阅图3，同样地，水浴加热单元70的结构也有很多种，这里提供一种较为优选的实施方式，所述的水浴加热单元70包括水浴槽71，水浴槽71中放置有支架72、温度传感器73以及电加热器74；支架72呈上部开口的方盒状，方盒的盒底为板片状且盒底开设有槽用于放置比色皿，方盒的侧壁为网状，这样就方便对方盒中的比色皿进行加热，方盒的盒口处向外侧设置有翻边用于搭设在水浴槽71的槽口，这样设计之后便于支架72的拿取；温度传感器73和电加热器74设置在支架72的下方且温度传感器73和电加热器74均与主控模块60电连接。
参阅图4，作为本发明的优选方案，所述的主控模块60包括芯片S3C6410以及电源电路、复位电路、振荡电路、A/D转换电路、PWM输出电路，信号调理模块50输出的模拟信号经过A/D转换电路转换成数字信号后输出至芯片S3C6410，PWM输出电路用于控制振动单元43进行振动以及水浴加热单元70的水温。进一步地，所述的主控模块60还包括存储器电路、触摸屏电路、串口电路以及网络模块，存储器电路用于对数据进行存储，触摸屏电路用于人机交互，串口电路用于实现网络模块和芯片S3C6410之间的数据通信，网络模块用于实现数据的云端存储、PC端或移动终端的远程控制。人机交互界面一般选用触摸屏，为了便于操作人员输入控制指令、对参数进行调节以及方便主控模块60将其他单元或模块的状态信息发送到人机交互界面上显示出来，这里设置了触摸屏电路。
参阅图5，具体地，所述的信号调理模块50包括I/V转换电路51、低通滤波电路52以及反相放大电路53；I/V转换电路51包括芯片MAX4488，芯片MAX4488的同相输入端接地，其反相输入端通过依次通过电阻R1、光电二极管D1后接电源VCC，电阻R2和电容C1并联后的两端分别与芯片MAX4488的反相输入端、输出端相连；低通滤波电路52包括芯片OP07，芯片OP07的同相输入端通过电容C2接地，其同相输入端还通过电阻R4、R3与芯片MAX4488的输出端相连，电阻R3、R4之间引出一条支路后经过电容C3与芯片OP07的输出端相连，芯片OP07的反相输入端通过电阻R5接地且通过电阻R6与芯片OP07的输出端相连；反相放大电路53包括芯片AT24LC04，芯片AT24LC04的同相输入端通过电阻R8接地，其反相输入端通过电阻R7与芯片OP07的输出端相连并通过电阻R9与芯片AT24LC04的输出端相连，芯片AT24LC04的输出端还与二极管D2的负极相连，二极管D2的正极接地，芯片AT24LC04的输出端作为信号调理模块50的输出端与A/D转换电路的输入端相连。
下面是使用本装置具体检测操作步骤：
（1）取1g待检测样品，放入容器中，加入5mL提取液，静置10min，须注意样品的尺寸以确保样品能浸泡在提取液中。同时打开检测装置，让水浴加热单元70的水温达到预设温度。
（2）取比色皿（数量根据待检样品的数量来确定），分别滴入0.1mL的酶。
（3）将步骤（1）中所得溶液进行过滤，取过滤后的溶液2.5mL，即为样品提取液，另取2.5mL提取液，即为对比溶液，将它们分别加入步骤（2）所述比色皿中。
（4）待水浴加热单元70的水温稳定在预设水温时，将步骤（3）所述带有溶液的比色皿放入水浴加热单元70中，放置10min后取出。
（5）将步骤（4）中所得比色皿擦拭干净，装有样品提取液的比色皿放入检测通道中，装有对比溶液的比色皿放入对比通道中，分别依次向其中加入0.1mL显色剂和0.1mL底物。
（6）点击人机交互界面上开始检测按钮，振动单元43启动，振荡10s后开始检测。
（7）检测时得到的数据直接经过信号调理模块50输出至主控模块60，主控模块60计算得到待检样品的抑制率。
参阅图6，从上述过程我们可以看出，本装置操作的流程主要有两个部分，一部分为水浴加热控制流程，首先检测当前水温，与预设温度进行比较，若二者相等，则指示灯亮，若不等则指示灯灭，并调用PID算法调节当前水温。另一部分为样品检测流程，首先依次选择好通道及样品种类。点击开始检测按钮，先振动10s，接着开始检测，检测过程持续220s，期间可以随时停止。检测结束后，将显示检测结果，之后可以选择是否删除、查看、发送数据，也可以查看历史数据。同时程序预留了网络接口，上述所有操作也可通过云端PC与移动终端App实现。
总之，本装置采用单激光光源，经过光纤分路器后分成五路光源，有效克服了多光源带来的不确定性干扰，使检测结果更加准确。另外，本装置还集成了水浴加热单元70、振动单元43，使整个检测过程方便，快捷。此外，通过配置网络模块，可实现检测数据的云端传输与检测过程的远程控制。因此，本装置在有机磷农药残留快速检测领域具有良好的应用前景。
Claims (6)
1.一种有机磷农药残留快速检测装置，其特征在于：包括电源变送模块（10）、激光器（20）、光纤分路器（30）、准直器（41）、光电接收管（42）、信号调理模块（50）以及主控模块（60）；所述的电源变送模块（10）为激光器（20）、信号调理模块（50）以及主控模块（60）供电，激光器（20）产生的激光经过光纤分路器（30）变成多路光源后接入准直器（41）中，经准直器（41）准直后的光线被光电接收管（42）所接收，准直器（41）和光电接收管（42）之间的光学通道上布置有比色皿，信号调理模块（50）将光电接收管（42）接收到的光源信号进行光电转换、滤波放大处理后输出至主控模块（60），主控模块（60）经计算后得到样品抑制率；
所述的准直器（41）、光电接收管（42）均固定在光学检测平台（40）上，光学检测平台（40）下方或旁侧设置有用于驱动比色皿动作的振动单元（43），电源变送模块（10）为振动单元（43）供电，主控模块（60）输出控制信号控制振动单元（43）的启动/停止；
还包括水浴加热单元（70），电源变送模块（10）为水浴加热单元（70）供电，主控模块（60）采集水浴加热单元（70）中水的温度并输出控制信号控制水浴加热单元（70）的启动/停止；
所述的光学检测平台（40）上固定设置有方形块（44），方形块（44）沿宽度方向开设有方孔（441），方孔（441）两端贯通方块设置，准直器（41）、光电接收管（42）分置于方孔（441）的两端，从准直器（41）出来的光线经过方孔（441）后被光电接收管（42）所接收；除其中一个方孔（441）外的其他方孔（441）中均开设有用于容纳比色皿的槽（442）。
2.如权利要求1所述的有机磷农药残留快速检测装置，其特征在于：所述的振动单元（43）包括平板（431）、直流电机（432），平板（431）的四周通过螺丝固定在光学检测平台（40）上，平板（431）的中部区域向上凸起，方形块（44）的底端通过螺丝固定在平板（431）凸起的区域上；直流电机（432）设置在方形块（44）和平板（431）之间，直流电机（432）上端通过硬质橡胶与方形块（44）相连，其下端通过弹性橡胶固定在平板（431）凸起的区域上，直流电机（432）的轴上设置有偏心块。
3.如权利要求1所述的有机磷农药残留快速检测装置，其特征在于：所述的水浴加热单元（70）包括水浴槽（71），水浴槽（71）中放置有支架（72）、温度传感器（73）以及电加热器（74）；支架（72）呈上部开口的方盒状，方盒的盒底为板片状且盒底开设有槽用于放置比色皿，方盒的侧壁为网状，方盒的盒口处向外侧设置有翻边用于搭设在水浴槽（71）的槽口；温度传感器（73）和电加热器（74）设置在支架（72）的下方且温度传感器（73）和电加热器（74）均与主控模块（60）电连接。
4.如权利要求1-3任一项所述的有机磷农药残留快速检测装置，其特征在于：所述的主控模块（60）包括芯片S3C6410以及电源电路、复位电路、振荡电路、A/D转换电路、PWM输出电路，信号调理模块（50）输出的模拟信号经过A/D转换电路转换成数字信号后输出至芯片S3C6410，PWM输出电路用于控制振动单元（43）进行振动以及水浴加热单元（70）的水温。
5.如权利要求4所述的有机磷农药残留快速检测装置，其特征在于：所述的主控模块（60）还包括存储器电路、触摸屏电路、串口电路以及网络模块，存储器电路用于对数据进行存储，触摸屏电路用于人机交互，串口电路用于实现网络模块和芯片S3C6410之间的数据通信，网络模块用于实现数据的云端存储、PC端或移动终端的远程控制。
6.如权利要求4所述的有机磷农药残留快速检测装置，其特征在于：所述的信号调理模块（50）包括I/V转换电路（51）、低通滤波电路（52）以及反相放大电路（53）；
I/V转换电路（51）包括芯片MAX4488，芯片MAX4488的同相输入端接地，其反相输入端通过依次通过电阻R1、光电二极管D1后接电源VCC，电阻R2和电容C1并联后的两端分别与芯片MAX4488的反相输入端、输出端相连；
低通滤波电路（52）包括芯片OP07，芯片OP07的同相输入端通过电容C2接地，其同相输入端还通过电阻R4、R3与芯片MAX4488的输出端相连，电阻R3、R4之间引出一条支路后经过电容C3与芯片OP07的输出端相连，芯片OP07的反相输入端通过电阻R5接地且通过电阻R6与芯片OP07的输出端相连；
反相放大电路（53）包括芯片AT24LC04，芯片AT24LC04的同相输入端通过电阻R8接地，其反相输入端通过电阻R7与芯片OP07的输出端相连并通过电阻R9与芯片AT24LC04的输出端相连，芯片AT24LC04的输出端还与二极管D2的负极相连，二极管D2的正极接地，芯片AT24LC04的输出端作为信号调理模块（50）的输出端与A/D转换电路的输入端相连。
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