專利名稱：集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測儀器，尤其涉及一種用于測量蔬果中農(nóng)藥殘留量的檢測儀。
背景技術(shù)：
當(dāng)前水果、蔬菜生產(chǎn)過程中，噴灑化學(xué)農(nóng)藥防治病蟲害仍為不可不用的必要措施，但嚴(yán)重超量的農(nóng)藥殘留可以造成急性中毒，而較輕微的殘留農(nóng)藥在人體中長期蓄積滯留也會(huì)引起許多慢性疾病。因此，水果蔬菜的殘留農(nóng)藥檢測問題已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題。
目前常用的殘留農(nóng)藥檢測方法主要還是實(shí)驗(yàn)室方法，即分光光度計(jì)方法和氣象色法等，這些方法雖然精度高，但檢測周期長、成本高、普及困難。近年來已經(jīng)有一些小型化的可用于實(shí)驗(yàn)室外或基層檢測部門檢測實(shí)踐的農(nóng)藥殘留檢測方法和儀器，但在操作的方便程度、價(jià)格、定量化和準(zhǔn)確性等方面，還有待不斷改進(jìn)。如名稱為“農(nóng)藥殘毒快速檢測儀”，公告號(hào)為2468040的中國實(shí)用新型專利公開了一種利用單色光和光電傳感器等對液態(tài)樣品進(jìn)行檢測，并通過控制器分析計(jì)算得出檢測結(jié)果的檢測儀，其工作原理是基于光電傳感器對檢測樣品顏色變化的敏感性而進(jìn)行農(nóng)藥殘留濃度測量的。使用這樣的檢測儀時(shí)，由于樣品溶液與酶試劑反應(yīng)后顏色變化有飽和的趨勢，因此一定的光電檢測系統(tǒng)對應(yīng)有一定的檢測范圍。當(dāng)被檢測對象中的被檢物質(zhì)含量低于或高于一定的范圍時(shí)，儀器便不能正確檢測。在這種情況下，通常需要對樣品溶液作適當(dāng)?shù)南♂?或加濃)，這時(shí)傳統(tǒng)的方法是借助一個(gè)天平或容積取樣器進(jìn)行取樣配比，再經(jīng)過人工或輸入電子計(jì)算機(jī)計(jì)算，得出稀釋比例。經(jīng)光電儀器檢測后得到稀釋液中的被檢物質(zhì)含量，最后再依據(jù)稀釋比例，才能反算出試劑樣品中的被檢物質(zhì)含量，這對便攜式流動(dòng)使用帶來很大不便，同時(shí)對操作人員的技能要求較高，而且人工操作也影響了檢測的精度。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種集成有樣品稱重和溶液稀釋比例分析計(jì)算功能的集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀，能自動(dòng)計(jì)算出原始被檢溶液的稀釋比例并據(jù)此計(jì)算出原始被檢溶液的檢測結(jié)果。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)制造一種集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀，包括中央控制單元、與中央控制單元連接的輸入裝置、顯示器、電源以及用于測試樣品農(nóng)藥殘留濃度的光電檢測系統(tǒng)，本實(shí)用新型裝置區(qū)別現(xiàn)有技術(shù)的關(guān)鍵之處在于還包括與所述中央控制單元連接的稱重和比例稀釋系統(tǒng)，該稱重和比例稀釋系統(tǒng)包括與中央控制單元輸入端連接的稱重裝置以及集成在中央控制單元系統(tǒng)軟件中的樣品濃度和比例分析計(jì)算軟件模塊。
所述稱重裝置為一高精度的微型電子天平。
所述光電檢測系統(tǒng)包括由中央控制單元控制發(fā)光的單色光源、內(nèi)置樣品溶液的暗盒、與中央控制單元輸入端連接的光敏傳感器、以及與中央控制單元雙向連接用于將暗盒內(nèi)的溫度控制至適當(dāng)值的溫控裝置；所述單色光源透過樣品倉暗盒中的樣品溶液照射至光敏傳感器上，光敏傳感器將檢測到的光強(qiáng)值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入中央控制單元中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
所述光敏傳感器包括光電池和放大電路。
同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀具有如下優(yōu)點(diǎn)在通常單一的光電檢測儀器中集成一個(gè)高精度微型電子天平，并在執(zhí)行中央控制的單片機(jī)系統(tǒng)軟件中加入濃度和比例分析數(shù)據(jù)融合處理的軟件模塊，將現(xiàn)有技術(shù)中大量的人工計(jì)算工作由單片機(jī)完成。這樣的效果是實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的比例分析智能化，從而比較方便地?cái)U(kuò)大了系統(tǒng)的量程。另一方面，高精度微型電子天平的存在，可以智能化分析樣品溶液和稀釋溶液的精確比例關(guān)系，對取樣量和次數(shù)以及操作人員的技能要求大大降低，減少檢測過程中重復(fù)性誤差，提高檢測精度，方便使用和攜帶，且可降低檢測的成本，在保證足夠的檢測精度的前提下，方便用戶特別是基層用戶的使用，促進(jìn)向基層檢測部門和水果、蔬菜種植大戶的普及推廣。


圖1為本實(shí)用新型集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀的原理方框圖；圖2為本實(shí)用新型集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀的外觀示意圖；圖3為本實(shí)用新型集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀的主程序的流程圖；圖4為進(jìn)行樣品測試時(shí)的子程序流程圖；圖5為所述樣品濃度和比例分析計(jì)算軟件模塊中“稀釋”子程序流程圖；圖6為所述樣品濃度和比例分析計(jì)算軟件模塊中“稱重”子程序流程圖；圖7A為本實(shí)用新型集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀的原理電路圖中中央控制器MCU和通訊口部分的原理圖；圖7B為本實(shí)用新型集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀的原理電路圖中電源供給和發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)部分的電路圖；圖7C為本實(shí)用新型集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀的原理電路圖中運(yùn)算放大、稱重傳感器比例分析系統(tǒng)及硅光電池I/V轉(zhuǎn)換部分的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。
如圖1所示，本實(shí)用新型集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀包括中央控制單元1(MCU)，與中央控制單元1的輸入端連接的電源6、輸入裝置2、稱重和比例稀釋系統(tǒng)4和光敏傳感器，與中央控制單元1的輸出端連接的顯示器3、單色光源51，與中央控制單元1雙向連接的溫控裝置，以及可內(nèi)置樣品溶液的暗盒52。其中所述中央控制單元1為一單片機(jī)，它接受操作者輸入的功能指令，控制相關(guān)單元完成既定的功能和動(dòng)作。
所述顯示器3采用LCD顯示器，借助數(shù)字和符號(hào)，提示測量過程、顯示測量結(jié)果；如圖2，所述輸入裝置2為設(shè)置于檢測儀表面的多個(gè)按鍵，通過該按鍵可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能。所述電源可以使用電池，也可以通過穩(wěn)壓電源使用220V市電，為此本實(shí)用新型檢測儀上還設(shè)有穩(wěn)壓電源適配口，可方便地根據(jù)操作環(huán)境選用。
所述單色光源51、內(nèi)置樣品溶液的暗盒52、光敏傳感器、以及溫控裝置組成本實(shí)用新型檢測儀的用于測試樣品農(nóng)藥殘留濃度的光電檢測系統(tǒng)。所述暗盒52內(nèi)設(shè)有兩個(gè)比色皿55，用于放置檢測樣品溶液(如圖2)，當(dāng)然，也可設(shè)置多個(gè)比色皿55以適應(yīng)不同的檢測需要，并且從單色光源51至光敏傳感器的受光面，設(shè)計(jì)有相應(yīng)的光路。所述光敏傳感器由光電敏感元件如光電池53和放大電路54組成。所述單色光源51由中央控制單元1控制發(fā)出特定光譜的單色平行光，穿透暗盒52中的比色皿55，照射到光電池53上，光電池53將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)通過放大電路54輸出至中央控制單元1，中央控制單元1通過檢測電信號(hào)的強(qiáng)弱間接檢測透過比色皿的光強(qiáng)，即光通量，進(jìn)而檢測出比色皿中溶液的顏色深淺。上述檢測過程均需要在一定的溫度條件下進(jìn)行，因此還需設(shè)置有溫控裝置，該溫控裝置由加熱器件和測溫器件組合構(gòu)成，中央控制單元1通過溫控裝置將暗盒52內(nèi)的溫度控制至適當(dāng)值。
本實(shí)用新型檢測儀的特別之處在于，還包括一個(gè)稱重和比例稀釋系統(tǒng)4，如圖2所示，該稱重和比例稀釋系統(tǒng)4包括與中央控制單元1輸入端連接的稱重裝置41以及集成在中央控制單元1系統(tǒng)軟件中的樣品濃度和比例分析計(jì)算軟件模塊，其中所述稱重裝置41采用高精度的微型電子天平。這樣現(xiàn)有技術(shù)中大量的人工計(jì)算工作將由單片機(jī)來完成。
圖4為進(jìn)行樣品測試時(shí)的子程序流程圖，當(dāng)開始進(jìn)行樣品測試后，儀器先進(jìn)行初始化，再倒計(jì)時(shí)60秒，并顯示倒計(jì)時(shí)所剩時(shí)間，到60秒后中央控制單元1測試光敏傳感器的電壓，求得待測溶液中農(nóng)藥的濃度并顯示，程序結(jié)束。
圖5為所述樣品濃度和比例分析計(jì)算軟件模塊中“稀釋”子程序流程圖，開始后先進(jìn)行初始化，儀器檢測有否按下“確認(rèn)/取消”鍵，如有再檢測有無長按“確認(rèn)/取消”鍵2秒以上，如有稀釋程序直接結(jié)束，如無則稱取當(dāng)前重量并存入相應(yīng)地址，所稱重量包括容器重量、加入的原始溶液重量以及稀釋液的重量，如稀釋過程未完成，即未能稱取到3次重量，則返回初始化的程序，如已稱取3次重量，則據(jù)此求得稀釋比例并顯示，稀釋程序結(jié)束。
圖6為所述樣品濃度和比例分析計(jì)算軟件模塊中“稱重”子程序流程圖，開始后先進(jìn)行初始化，中央控制單元1測量稱重裝置即微型電子天平輸出的電壓，換算得出當(dāng)前重量并顯示，當(dāng)“測試”鍵或“稀釋”鍵被按下后稱重程序結(jié)束，否則返回稱重步驟。
圖3為本實(shí)用新型集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀的主程序的流程圖，下面結(jié)合圖3說明本實(shí)用新型檢測儀的整個(gè)檢測過程如下1、開機(jī)后，將被檢樣品溶液分別注入比色皿中，按質(zhì)量比注入一定的酶試劑進(jìn)行顯色反應(yīng)，設(shè)此時(shí)樣品溶液的稀釋比為R；2、中央控制單元1控制光電檢測系統(tǒng)測試樣品溶液中的農(nóng)藥殘留含量C；3、如樣品溶液中的農(nóng)藥殘留含量在可測量范圍內(nèi)，則中央控制單元1直接計(jì)算出原始樣品溶液中的農(nóng)藥濃度C0＝C/R，并通過顯示器3顯示輸出結(jié)果；4、如樣品溶液中的農(nóng)藥殘留含量超限，則須執(zhí)行稀釋操作以降低檢測液的濃度以適應(yīng)儀器的光學(xué)檢測系統(tǒng)要求取一干凈的空容器放至微型電子天平41上，以一定的比例分別加入原始樣品溶液和稀釋液，中央控制單元1自動(dòng)記下兩組分的準(zhǔn)確重量比，從而計(jì)算并保存稀釋后的次級(jí)樣品溶液的稀釋比R1；5、再以正常步驟檢測稀釋后的次級(jí)樣品溶液；6、當(dāng)次級(jí)樣品溶液中被檢物質(zhì)含量在儀器的光學(xué)系統(tǒng)的檢測范圍內(nèi)時(shí)，中央控制單元1將所測得結(jié)果自動(dòng)乘以次級(jí)溶液的稀釋比后，在顯示器上直接顯示出原始被檢溶液的檢測結(jié)果；7、如果次級(jí)溶液依然超出檢測限，則儀器會(huì)提示重復(fù)上述4-5步驟直至測出結(jié)果。
上述整個(gè)測試過程，操作者只需按照儀器提示進(jìn)行操作，不需作任何記錄計(jì)算工作，最后直接在顯示器上讀出結(jié)果，非常方便快捷。
圖7A至C為本實(shí)用新型集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀的原理電路總圖，其中圖7A為中央控制器MCU和通訊口部分的原理圖；圖7B為電源供給和發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)部分的電路圖；圖7C為運(yùn)算放大、稱重傳感器比例分析系統(tǒng)及硅光電池I/V轉(zhuǎn)換部分的電路圖。根據(jù)上述電路圖即可再現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.一種集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀，包括中央控制單元(1)，與中央控制單元(1)連接的輸入裝置(2)、顯示器(3)、電源(6)以及用于測試樣品農(nóng)藥殘留濃度的光電檢測系統(tǒng)，其特征在于還包括與所述中央控制單元(1)連接的稱重和比例稀釋系統(tǒng)(4)，該稱重和比例稀釋系統(tǒng)(4)包括與中央控制單元(1)輸入端連接的稱重裝置(41)以及集成在中央控制單元(1)系統(tǒng)軟件中的樣品濃度和比例分析計(jì)算軟件模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀，其特征在于所述稱重裝置(41)為一高精度的微型電子天平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀，其特征在于所述光電檢測系統(tǒng)包括由中央控制單元(1)控制發(fā)光的單色光源(51)、內(nèi)置樣品溶液的暗盒(52)、與中央控制單元(1)輸入端連接的光敏傳感器、以及與中央控制單元(1)雙向連接用于將暗盒(52)內(nèi)的溫度控制至適當(dāng)值的溫控裝置；所述單色光源(51)透過樣品倉暗盒(52)中的樣品溶液照射至光敏傳感器上，光敏傳感器將檢測到的光強(qiáng)值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入中央控制單元(1)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀，其特征在于所述光敏傳感器包括光電池(53)和放大電路(54)。
專利摘要一種集成化蔬果農(nóng)藥殘留檢測儀，包括中央控制單元(1)、與中央控制單元(1)連接的輸入裝置(2)、顯示器(3)、電源(6)以及通過檢測置于暗盒(52)內(nèi)的比色皿中樣品溶液在酶試劑作用下的顯色反應(yīng)來檢測樣品農(nóng)藥殘留濃度的光電檢測系統(tǒng)，本實(shí)用新型裝置區(qū)別現(xiàn)有技術(shù)的關(guān)鍵之處在于還包括與所述中央控制單元(1)連接的稱重和比例稀釋系統(tǒng)(4)，該稱重和比例稀釋系統(tǒng)(4)包括與中央控制單元(1)輸入端連接的稱重裝置(41)以及集成在中央控制單元(1)系統(tǒng)軟件中的樣品濃度和比例分析計(jì)算軟件模塊。本實(shí)用新型將樣品稱重和溶液稀釋比例分析計(jì)算集成在檢測儀中，將大量的人工計(jì)算工作由中央控制單元完成，對取樣量和次數(shù)以及操作人員的技能要求大大降低，減少了檢測過程中的誤差，提高檢測精度，方便使用和攜帶，且可降低檢測的成本，便于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01N21/27GK2795848SQ20052005887
公開日2006年7月12日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者朱惠忠, 王超, 王文彥, 劉巖 申請人:深圳清華大學(xué)研究院