有机磷农药残留光电检测系统技术方案

本实用新型专利技术关于一种有机磷农药残留光电检测系统，属于农药检测领域。该光电检测系统包括：密封容器、光电转换电路、对数放大电路、滤波电路、主放大电路、A/D转换器、单片机、显示器、输入电路以及蜂鸣报警器；其中，密封容器内部预先放置有发光物质（鲁米诺‑过氧化氢‑乙酰胆碱酯酶化学发光体系），用于放置待测溶液（农药混合物）；光电转换电路包括有PN结硅光电二极管，且PN结硅光电二极管位于密封容器内部。本实用新型专利技术将化学发光法和光电检测技术相结合，可有效弥补传统检测方法存在的样品预处理过程繁琐、耗时复杂及消耗试剂等不足，实现了农药残留的快速实时高精度检测；省去了检测光源的电路设计，使得生产成本较低，生产效率较高。

Photoelectric detection system for organophosphorus pesticide residues

The utility model relates to an organic phosphorus pesticide residue photoelectric detection system, which belongs to the field of pesticide detection. The photoelectric detection system includes: a sealed container, a photoelectric conversion circuit, a logarithmic amplifying circuit, filter circuit, main amplifier circuit, A/D converter, microcontroller, display, input circuit and a buzzer alarm; the sealed container is placed in advance within the luminous matter (Lu Mino hydrogen peroxide chemiluminescence system, acetylcholinesterase) for test (pesticide mixture solution); photoelectric conversion circuit includes a PN junction silicon photodiode, and PN junction silicon photodiodes in a sealed container interior. The utility model combines chemiluminescence and photoelectric detection technology, can effectively make up for the traditional detection methods of sample pretreatment process cumbersome and time-consuming and complex reagent consumption and other issues, to achieve a rapid real-time and high precision detection of pesticide residues; eliminating the detection light source circuit design, the low production cost, high production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
有机磷农药残留光电检测系统
本技术涉及农药检测领域，特别涉及一种有机磷农药残留光电检测系统。
技术介绍
农业产业化发展导致农产品的生产过程越来越依赖农药和抗生素等外源物质。农药在农产品生产中的用量在我国一直居高不下，农药的不合理使用或滥用导致农产品的农药残留含量不同程度超标，威胁到消费者的食用安全，严重时甚至直接导致中毒死亡。有机磷农药是当前农业生产中使用最广泛的杀虫剂，属有机磷酸酯类化合物。其种类繁多，如敌百虫、甲拌磷和敌敌畏等。现有农药残留检测方法主要有生物测定法、理化检测法及快速检测法三类。其中，活体检测法对生物的要求较高，检测结果难以确定具体农药品种；理化检测法检测精度高，但存在检测耗时长且操作过程繁琐，难以满足实时检测需求；快速检验法目前发展较快，但也存在检测成本高和检测灵敏度低等缺陷。因此，探索一种简单有效、快速准确的农药残留定量检测系统对解决农药残留问题极其重要。
技术实现思路
为解决现有技术存在的相关问题，本技术提供了一种有机磷农药残留光电检测系统。根据本技术实施例的一个方面，提供一种有机磷农药残留光电检测系统，包括密封容器（1）、光电转换电路（2）、对数放大电路（3）、滤波电路（4）、主放大电路（5）、A/D转换器（6）、单片机（7）以及显示器（8）；其中，所述密封容器（1）内部预先放置有发光物质，用于放置待测溶液，所述发光物质为鲁米诺-过氧化氢-乙酰胆碱酯酶化学发光体系，所述待测溶液为农药混合物；所述光电转换电路（2）中包括有PN结硅光电二极管D1，且所述PN结硅光电二极管D1位于所述密封容器(1)内部；所述光电转换电路(2)的输出端与所述对数放大电路(3)的输入端电连接，所述对数放大电路(3)的输出端与所述滤波电路(4)的输入端电连接，所述滤波电路(4)的输出端与所述主放大电路(5)的输入端电连接，所述主放大电路(5)的输出端与所述A/D转换器(6)的输入端电连接，所述A/D转换器(6)的输出端与所述单片机(7)的输入端电连接，所述单片机(7)的输出端与所述显示器(8)的输入端电连接，并将检测出的所述待测溶液中有机磷农药残留的浓度值显示于所述显示器（8）。作为本技术的优选方案，所述单片机（7）的输入端还连接有输入电路（9）。作为本技术的优选方案，所述单片机（7）的输出端还连接有蜂鸣报警器（10）。作为本技术的优选方案，所述A/D转换器（6）为TLC1543芯片。作为本技术的优选方案，所述单片机（7）为AT89C51单片机。作为本技术的优选方案，所述显示器（8）为LCD液晶显示器。本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过将化学发光法和光电检测技术相结合，可有效弥补传统检测方法存在的样品预处理过程繁琐、耗时复杂及消耗试剂等不足，实现了农药残留的快速实时高精度检测；提供了一种针对微弱光信号的智能检测方法，将单片机控制系统与微弱光检测电路结合在一起，搭建了一套集微弱光电信号放大、采集和传输为一体的智能检测系统，实现了数字化处理；有机磷农药残留光电检测系统的设计省去了检测光源的电路设计，有效简化和降低了硬件系统的结构及设计复杂度，使得农药残留物光电检测系统的生产成本较低，生产效率较高。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并于说明书一起用于解释本技术的原理。图1是根据一示例性实施例示出的一种有机磷农药残留光电检测系统的模块示意图。图2是根据一示例性实施例示出的一种光电转换电路的电路示意图。图3是根据一示例性实施例示出的一种对数放大电路的电路示意图。图4是根据一示例性实施例示出的一种滤波电路的电路示意图。图5是根据一示例性实施例示出的一种主放大电路的电路示意图。图6是根据一示例性实施例示出的一种A/D转换器、单片机、显示器、输入电路与蜂鸣报警器的电路示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。本技术提供的有机磷农药残留光电检测系统所使用的有机磷农药残留检测原理：乙酰胆碱酯酶对鲁米诺-过氧化氢化学发光体系有催化作用。生态毒理学的研究表明，有机磷农药对乙酰胆碱酯酶有很强的抑制作用，其抑制率与农药残留的浓度呈正相关，在一定浓度范围内，有机磷农药与乙酰胆碱酯酶的活性之间存在一定的线性关系。即经过有机磷农药的抑制，会导致鲁米诺-过氧化氢-乙酰胆碱酯酶体系的化学发光强度一定程度降低。通过检测抑制前后的光强，计算出抑制率，推断是否含有有机磷农药，或定量分析有机磷农药的残留量大小。研究分析表明，农药残留浓度与发光强度成比例关系。按照国家标准规定，农残抑制率不应超过50%，大于或等于这个数值则属超标。图1是根据一示例性实施例示出的一种有机磷农药残留光电检测系统的模块示意图。如图1所示，该有机磷农药残留光电检测系统包括密封容器（1）、光电转换电路（2）、对数放大电路（3）、滤波电路（4）、主放大电路（5）、A/D转换器（6）、单片机（7）以及显示器（8）。其中，密封容器（1）内部预先放置有发光物质（鲁米诺-过氧化氢-乙酰胆碱酯酶化学发光体系），用于放置待测溶液（农药混合物）。需要说明的是，密封容器（1）可以是具有容器塞或者容器盖等密封结构的容器。光电转换电路（2）中包括有PN结硅光电二极管D1，且PN结硅光电二极管D1位于密封容器(1)内部。由化学发光原理可知，鲁米诺在碱性溶液中被过氧化氢氧化后处于激发态，从激发态回到基态时发出最大波长为425nm的光。综合光电探测器的响应率、光谱响应及稳定性等性能指标和器件的工作电压、暗电流等特性参数，设计光电转换电路（2）时选择PN结硅VTB5051B光电二极管作为农药残留检测用光电探测器，其光谱响应范围为330-720nm，与发光体系发光波长匹配。VTB5051B光电二极管具有结构简单、噪声低、响应快及线性好等优点，有着广泛的用途。光电二极管光电转换模式主要有光电压模式和光电导模式。光电压模式下光电二极管的偏置电压为0，流出光电二极管的电流由于被抑制，两端电势差累积到一定数值而形成电压。具有暗电流小、线性度好及噪声低等优点，适宜于精密仪器仪表的光电变换场合，具体光电转换电路（2）的电路示意图如图2所示。其中，图2中的V1为光电转换电路（2）的输出电压。在本技术提供的有机磷农药残留光电检测系统中，光电转换电路(2)的输出端与对数放大电路(3)的输入端电连接，对数放大电路(3)的输出端与滤波电路(4)的输入端电连接，滤波电路(4)的输出端与主放大电路(5)的输入端电连接，主放大电路(5)的输出端与A/D转换器(6)的输入端电连接，A/D转换器(6)的输出端与单片机(7)的输入端电连接，单片机(7)的输出端与显示器(8)的输入端电连接，并将检测出的待测溶液中有机磷农药残留的浓度值显示于显示器（8）。需要说明的是，采用化学发光法检测农药残留浓度时，一方面光电二极管接收到的光信号十分微弱，另一方面由于检测过程不能处于绝对黑暗环境，光信号检测易受到环境光等多种噪声干扰。噪声信号经光电转换后也同步放大。为精准测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机磷农药残留光电检测系统，其特征在于，包括密封容器（1）、光电转换电路（2）、对数放大电路（3）、滤波电路（4）、主放大电路（5）、A/D转换器（6）、单片机（7）以及显示器（8）；其中，所述密封容器（1）内部预先放置有发光物质，用于放置待测溶液，所述发光物质为鲁米诺‑过氧化氢‑乙酰胆碱酯酶化学发光体系，所述待测溶液为农药混合物；所述光电转换电路（2）中包括有PN结硅光电二极管D1，且所述PN结硅光电二极管D1位于所述密封容器(1)内部；所述光电转换电路(2)的输出端与所述对数放大电路(3)的输入端电连接，所述对数放大电路(3)的输出端与所述滤波电路(4)的输入端电连接，所述滤波电路(4)的输出端与所述主放大电路(5)的输入端电连接，所述主放大电路(5)的输出端与所述A/D转换器(6)的输入端电连接，所述A/D转换器(6)的输出端与所述单片机(7)的输入端电连接，所述单片机(7)的输出端与所述显示器(8)的输入端电连接，并将检测出的所述待测溶液中有机磷农药残留浓度值显示于所述显示器（8）。

【技术特征摘要】
1.一种有机磷农药残留光电检测系统，其特征在于，包括密封容器（1）、光电转换电路（2）、对数放大电路（3）、滤波电路（4）、主放大电路（5）、A/D转换器（6）、单片机（7）以及显示器（8）；其中，所述密封容器（1）内部预先放置有发光物质，用于放置待测溶液，所述发光物质为鲁米诺-过氧化氢-乙酰胆碱酯酶化学发光体系，所述待测溶液为农药混合物；所述光电转换电路（2）中包括有PN结硅光电二极管D1，且所述PN结硅光电二极管D1位于所述密封容器(1)内部；所述光电转换电路(2)的输出端与所述对数放大电路(3)的输入端电连接，所述对数放大电路(3)的输出端与所述滤波电路(4)的输入端电连接，所述滤波电路(4)的输出端与所述主放大电路(5)的输入端电连接，所述主放大电路(5)的输出端与所述A/D转换器(6)的输入端电连接，所述A...

【专利技术属性】
技术研发人员：周凯，陈如清，金梦轩，杨双，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：新型
国别省市：浙江,33