本發(fā)明基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)裝置屬于食品安全、農(nóng)藥檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展使農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)越來(lái)越依賴于農(nóng)藥等外源物質(zhì)。我國(guó)農(nóng)藥在農(nóng)產(chǎn)品的用量居高不下，而這些物質(zhì)的不合理使用必將導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留超標(biāo)，影響消費(fèi)者食用安全，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成消費(fèi)者致病、發(fā)育不正常，甚至直接導(dǎo)致中毒死亡。農(nóng)藥殘留超標(biāo)也會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品的貿(mào)易，使中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品出口面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?？刂妻r(nóng)藥殘留量，無(wú)論對(duì)于食品安全，還是對(duì)于國(guó)家形象，都具有重大意義，而控制農(nóng)藥殘留的首要方法就是進(jìn)行農(nóng)藥殘留檢測(cè)。
傳統(tǒng)的農(nóng)藥檢測(cè)方法是GC/MS檢測(cè)法，但是傳統(tǒng)的GC/MS等農(nóng)殘分析技術(shù)檢測(cè)成本高、時(shí)間長(zhǎng)，給食品安全監(jiān)管部門對(duì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的監(jiān)督工作帶來(lái)了許多不便，這個(gè)問(wèn)題催生出大量的快速農(nóng)藥殘留的檢測(cè)技術(shù)，常見的有化學(xué)速測(cè)法、免疫分析法、酶抑制法和活體檢測(cè)法等。
化學(xué)速測(cè)法，主要根據(jù)氧化還原反應(yīng)，水解產(chǎn)物與檢測(cè)液作用變色，用于有機(jī)磷農(nóng)藥的快速檢測(cè)，但是靈敏度低，使用局限性，且易受還原性物質(zhì)干擾。
免疫分析法，主要有放射免疫分析和酶免疫分析，最常用的是酶聯(lián)免疫分析（ELISA），基于抗原和抗體的特異性識(shí)別和結(jié)合反應(yīng)，對(duì)于小分子量農(nóng)藥需要制備人工抗原，才能進(jìn)行免疫分析。
酶抑制法，是研究最成熟、應(yīng)用最廣泛的快速農(nóng)殘檢測(cè)技術(shù)，主要根據(jù)有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥對(duì)乙酰膽堿酶的特異性抑制反應(yīng)。
活體檢測(cè)法，主要利用活體生物對(duì)農(nóng)藥殘留的敏感反應(yīng)，例如給家蠅喂食樣品，觀察死亡率來(lái)判定農(nóng)殘量。該方法操作簡(jiǎn)單，但定性粗糙、準(zhǔn)確度低，對(duì)農(nóng)藥的適用范圍窄。
從農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷史來(lái)看，隨著技術(shù)手段的不斷進(jìn)步，還會(huì)有更多新方法出現(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了檢測(cè)農(nóng)藥殘留，本發(fā)明公開了一種基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)裝置，提供了一種全新的農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)手段。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)裝置，在內(nèi)表面設(shè)置有黑色絨布的暗箱中依次放置儲(chǔ)液倉(cāng)、針孔陣列板、傅里葉透鏡和圖像傳感器；
所述儲(chǔ)液倉(cāng)相對(duì)于光軸傾斜放置，儲(chǔ)液倉(cāng)的外側(cè)設(shè)置有向垂直于光軸平面投影為圓形的孔，與光軸方向平行的平行光從孔外側(cè)向儲(chǔ)液倉(cāng)中照射，儲(chǔ)液倉(cāng)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有能夠移動(dòng)的透明調(diào)整板，所述透明調(diào)整板具有兩個(gè)移動(dòng)位，儲(chǔ)液倉(cāng)內(nèi)部裝有農(nóng)藥殘留提取液；
所述針孔陣列板垂直于光軸方向固定放置，針孔陣列板上分布有多個(gè)縱橫方向排列的針孔，相鄰兩個(gè)針孔之間的距離相等，且不小于孔向垂直于光軸平面投影的直徑；
所述傅里葉透鏡垂直于光軸方向固定放置，且針孔陣列板位于傅里葉透鏡的第一焦面位置；
所述圖像傳感器垂直于光軸方向固定放置，且位于傅里葉透鏡的第二焦面位置；
與光軸方向平行的平行光從孔外側(cè)向儲(chǔ)液倉(cāng)中照射，由于受農(nóng)藥殘留提取液的作用發(fā)生折射，從儲(chǔ)液倉(cāng)出射的光束為相對(duì)于入射平行光存在橫向位移的平行光，出射平行光將針孔陣列板中的一個(gè)針孔照亮，被照亮的針孔與圖像傳感器為空頻關(guān)系，進(jìn)而在圖像傳感器上得到針孔的頻譜。
一種在上述基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)裝置上實(shí)現(xiàn)的基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法，包括以下步驟：
步驟a、用透明溶劑提取農(nóng)藥殘留，形成以農(nóng)藥為溶質(zhì)、透明溶劑為溶劑的溶液；
步驟b、將步驟a得到的溶液倒入儲(chǔ)液倉(cāng)中；
步驟c、用與光軸方向平行的平行光從孔外側(cè)向儲(chǔ)液倉(cāng)中照射；
步驟d、用圖像傳感器觀測(cè)是否有針孔被點(diǎn)亮，如果：
有針孔被點(diǎn)亮，儲(chǔ)液倉(cāng)中的透明調(diào)整板保持目前的移動(dòng)位，進(jìn)入步驟e；
無(wú)針孔被點(diǎn)亮，將儲(chǔ)液倉(cāng)中的透明調(diào)整板調(diào)整到另一個(gè)移動(dòng)位，使有針孔被點(diǎn)亮，進(jìn)入步驟e；
步驟e、得到圖像傳感器上光斑的大小或/和位置；
步驟f、根據(jù)步驟e得到的圖像傳感器上光斑的大小或/和位置，判斷被點(diǎn)亮的是針孔陣列板上的哪一個(gè)針孔；
步驟g、根據(jù)被點(diǎn)亮的針孔坐標(biāo)，判斷儲(chǔ)液倉(cāng)出射平行光相對(duì)于入射平行光的橫向位移；
步驟h、根據(jù)步驟g得到的橫向位移，結(jié)合儲(chǔ)液倉(cāng)中透明調(diào)整板的移動(dòng)位，得到溶液的折射率；
步驟i、根據(jù)溶液的折射率，得到農(nóng)藥殘留量。
上述基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法，
步驟f所述的光斑的大小或/和位置與被點(diǎn)亮的是針孔陣列板上的哪一個(gè)針孔之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)標(biāo)定的方法得到；
步驟g所述的針孔坐標(biāo)與橫向位移之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)標(biāo)定的方法得到；
步驟h所述的橫向位移與折射率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)標(biāo)定的方法得到；
步驟i所述的折射率與農(nóng)藥殘留量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)標(biāo)定的方法得到。
有益效果：
第一、本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了農(nóng)藥溶液濃度不同時(shí)，會(huì)改變?nèi)芤赫凵渎实奶匦?，發(fā)明了一種基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)裝置與檢測(cè)方法，提供了一種全新的農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)手段。
第二、在本發(fā)明裝置中，采用暗箱，并在暗箱內(nèi)表面設(shè)置有黑色絨布，可以對(duì)暗箱內(nèi)雜散光進(jìn)行吸收，降低噪聲干擾。
第三、在本發(fā)明裝置中，儲(chǔ)液倉(cāng)相對(duì)于光軸傾瀉放置，是實(shí)現(xiàn)平行光發(fā)生橫向位置的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，為農(nóng)藥殘留檢測(cè)奠定關(guān)鍵技術(shù)。
第四、在本發(fā)明裝置中，透明調(diào)整板具有兩個(gè)移動(dòng)位，是避免在特定折射率情況下，從儲(chǔ)液倉(cāng)出射的平行光恰好打到針孔陣列板的兩個(gè)針孔之間。
第五、本發(fā)明在操作的時(shí)候只需要點(diǎn)亮平行光和最多一步調(diào)整透明調(diào)整板位置的操作，操作過(guò)程十分簡(jiǎn)單，非專業(yè)人員也能夠操作，大大增加了裝置的適用范圍。
第六、本發(fā)明在標(biāo)定后，光斑的大小或/和位置都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)直接獲得，而通過(guò)光斑的大小或/和位置又能直接得到農(nóng)藥殘留量，省去一切中間計(jì)算環(huán)節(jié)，同樣非專業(yè)人員就能夠操作，大大增加了裝置的適用范圍。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1儲(chǔ)液倉(cāng)、2針孔陣列板、3傅里葉透鏡、4圖像傳感器。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施例一
本實(shí)施例是基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)裝置的實(shí)施例。
本實(shí)施例的基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該檢測(cè)裝置在內(nèi)表面設(shè)置有黑色絨布的暗箱中依次放置儲(chǔ)液倉(cāng)1、針孔陣列板2、傅里葉透鏡3和圖像傳感器4；
所述儲(chǔ)液倉(cāng)1相對(duì)于光軸傾斜放置，儲(chǔ)液倉(cāng)1的外側(cè)設(shè)置有向垂直于光軸平面投影為圓形的孔，與光軸方向平行的平行光從孔外側(cè)向儲(chǔ)液倉(cāng)1中照射，儲(chǔ)液倉(cāng)1的內(nèi)側(cè)設(shè)置有能夠移動(dòng)的透明調(diào)整板，所述透明調(diào)整板具有兩個(gè)移動(dòng)位，儲(chǔ)液倉(cāng)1內(nèi)部裝有農(nóng)藥殘留提取液；
所述針孔陣列板2垂直于光軸方向固定放置，針孔陣列板2上分布有多個(gè)縱橫方向排列的針孔，相鄰兩個(gè)針孔之間的距離相等，且不小于孔向垂直于光軸平面投影的直徑；
所述傅里葉透鏡3垂直于光軸方向固定放置，且針孔陣列板2位于傅里葉透鏡3的第一焦面位置；
所述圖像傳感器4垂直于光軸方向固定放置，且位于傅里葉透鏡3的第二焦面位置；
與光軸方向平行的平行光從孔外側(cè)向儲(chǔ)液倉(cāng)1中照射，由于受農(nóng)藥殘留提取液的作用發(fā)生折射，從儲(chǔ)液倉(cāng)1出射的光束為相對(duì)于入射平行光存在橫向位移的平行光，出射平行光將針孔陣列板2中的一個(gè)針孔照亮，被照亮的針孔與圖像傳感器4為空頻關(guān)系，進(jìn)而在圖像傳感器4上得到針孔的頻譜。
具體實(shí)施例二
本實(shí)施例是基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法的實(shí)施例。
本實(shí)施例的基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法，在具體實(shí)施例一所述基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)裝置上實(shí)現(xiàn)，該基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法，包括以下步驟：
步驟a、用透明溶劑提取農(nóng)藥殘留，形成以農(nóng)藥為溶質(zhì)、透明溶劑為溶劑的溶液；
此步驟需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)只針對(duì)具有以下特性的農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)：能夠溶于透明溶劑，被透明溶劑溶解的農(nóng)藥；農(nóng)藥濃度變化會(huì)改變?nèi)芤赫凵渎实霓r(nóng)藥；在此步驟中，具體的提取方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇固定質(zhì)量的待測(cè)物在固定體積溶劑中浸泡固定時(shí)間來(lái)進(jìn)行提取，而待測(cè)物的質(zhì)量，溶劑的體積，浸泡時(shí)間等參數(shù)的選擇，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)有限次實(shí)驗(yàn)就能夠確定，而具體的參數(shù)，又不是一個(gè)唯一量，只要在后續(xù)的步驟中進(jìn)行標(biāo)定，都是可行的；
采用什么樣的溶劑進(jìn)行提取，要根據(jù)農(nóng)藥的種類進(jìn)行合理選取，這項(xiàng)選取工作，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講也是很容易實(shí)現(xiàn)的，在本申請(qǐng)中不進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明；
步驟b、將步驟a得到的溶液倒入儲(chǔ)液倉(cāng)1中；
步驟c、用與光軸方向平行的平行光從孔外側(cè)向儲(chǔ)液倉(cāng)1中照射；
步驟d、用圖像傳感器4觀測(cè)是否有針孔被點(diǎn)亮，如果：
有針孔被點(diǎn)亮，儲(chǔ)液倉(cāng)1中的透明調(diào)整板保持目前的移動(dòng)位，進(jìn)入步驟e；
無(wú)針孔被點(diǎn)亮，將儲(chǔ)液倉(cāng)1中的透明調(diào)整板調(diào)整到另一個(gè)移動(dòng)位，使有針孔被點(diǎn)亮，進(jìn)入步驟e；
步驟e、得到圖像傳感器4上光斑的大小或/和位置；
步驟f、根據(jù)步驟e得到的圖像傳感器4上光斑的大小或/和位置，判斷被點(diǎn)亮的是針孔陣列板2上的哪一個(gè)針孔；
步驟g、根據(jù)被點(diǎn)亮的針孔坐標(biāo)，判斷儲(chǔ)液倉(cāng)1出射平行光相對(duì)于入射平行光的橫向位移；
步驟h、根據(jù)步驟g得到的橫向位移，結(jié)合儲(chǔ)液倉(cāng)1中透明調(diào)整板的移動(dòng)位，得到溶液的折射率；
步驟i、根據(jù)溶液的折射率，得到農(nóng)藥殘留量。
具體實(shí)施例三
本實(shí)施例是基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法的實(shí)施例。
本實(shí)施例的基于點(diǎn)目標(biāo)頻譜檢測(cè)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法，在具體實(shí)施例二的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定：
步驟f所述的光斑的大小或/和位置與被點(diǎn)亮的是針孔陣列板2上的哪一個(gè)針孔之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)標(biāo)定的方法得到；
步驟g所述的針孔坐標(biāo)與橫向位移之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)標(biāo)定的方法得到；
步驟h所述的橫向位移與折射率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)標(biāo)定的方法得到；
步驟i所述的折射率與農(nóng)藥殘留量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)標(biāo)定的方法得到。
需要說(shuō)明的是，具體實(shí)施例二和具體實(shí)施例三中的具體標(biāo)定數(shù)值，要根據(jù)農(nóng)藥的種類、本申請(qǐng)裝置中各元件的具體參數(shù)才能最終確認(rèn)，只要標(biāo)定方法能夠明確，本領(lǐng)域技術(shù)人員均能夠獲得標(biāo)定數(shù)值，由于本申請(qǐng)?zhí)峁┑氖且环N技術(shù)手段，而不是一套具體的技術(shù)參數(shù)，因此具體標(biāo)定數(shù)值不在本申請(qǐng)中進(jìn)行說(shuō)明；而具體的標(biāo)定方法，又均屬于本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段，本領(lǐng)域技術(shù)人員想到高中時(shí)候打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的時(shí)間與點(diǎn)位置的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，就能夠知道本申請(qǐng)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)該如何開展，因此在本申請(qǐng)中也不需要進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。