手持式農(nóng)藥殘留檢測儀畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　手持式農(nóng)藥殘留分析儀的研制</p><p>　　Development of Handheld Pesticide Residue Analyzer</p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　學(xué)生專業(yè) 光信息科學(xué)與技術(shù) 班

2、級(jí)07光信1班</p><p>　　二級(jí)學(xué)院 光電學(xué)院 指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　2011年06月</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　此論文即將完成之際，我想首先感謝我的導(dǎo)師xx，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中

3、的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。這篇論文的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開他的細(xì)心指導(dǎo)。      </p><p>　　本論文的完成另外亦得感謝xx老師的協(xié)助。因?yàn)橛心銈兊慕ㄗh使得本論文能夠更完整而嚴(yán)謹(jǐn)。</p><p>　　感謝研究生xx學(xué)長不厭其煩的指出我研究中的缺失，在實(shí)驗(yàn)中給予指導(dǎo)，在寫作中給予建議。&l

4、t;/p><p>　　感謝xx實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)條件和儀器設(shè)備。由于你們的幫助，使得在實(shí)驗(yàn)過程中方便了很多。</p><p>　　感謝我的朋友，感謝你們?cè)谖沂б鈺r(shí)給我鼓勵(lì)，在失落時(shí)給我支持，感謝你們和我一路走來，讓我在此過程中倍感溫暖！</p><p>　　最后，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給我摯愛的雙親。</p><p>　　手持式農(nóng)藥殘留檢測儀研制</p&

5、gt;<p><b>　　摘要</b></p><p>　　為快速檢測農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留,開發(fā)了基于酶抑制法的農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留快速檢測系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)由固體光源、樣品池、單片機(jī)測量電路板及微機(jī)等組成,通過測量經(jīng)酶抑制反應(yīng)的樣品溶液的吸光度值來實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的快速檢測。該儀器以單片機(jī)為核心，使用微型化LED單色光源與光電池檢測器，采用電池供電，體積小，重量輕，特別適于現(xiàn)場快速檢測

6、；在儀器內(nèi)采用溫度校正技術(shù)，在環(huán)境溫度為20~40℃之間時(shí)無需恒溫即可直接測量，測量結(jié)果會(huì)自動(dòng)校正為37℃時(shí)的抑制率，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的手持式現(xiàn)場快速及穩(wěn)定分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 手持式；農(nóng)藥殘留; 檢測系統(tǒng)；酶抑制率; 單片機(jī)</p><p>　　中圖分類號(hào): S481</p><p>　　The Development of Handheld Pe

7、sticide Residue Analyzer </p><p>　　Abstract ：In order to detect the pesticide residues quickly in agricultural products, a handheld pesticide Residue Analyzer was developed. T

8、he analyzer mainly consists of a solidlight, a sample container, a microcontroller. The amount of pesticide residues was determined by measuring the light absorbency of the sample liquid after inhibition reaction. The ch

9、anges of light absorbency with reacting time, the influence of temperature on the activity of enzyme, and the relationship between the conce</p><p>　　Key word: handheld; pesticide residue, LED light souce;

10、single chip</p><p><b>　　目次</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　1緒論5</b></p><p>　　1.1 課題研究背景及意義5</p><p>　　1.2 農(nóng)藥殘留分析儀

11、的發(fā)展趨勢6</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)原理7</b></p><p>　　2.1 農(nóng)藥殘留分析原理7</p><p>　　2.1.1 酶抑制原理7</p><p>　　2.2.2 基于窄光LED分光系統(tǒng)原理7</p><p>　　3基于酶抑制法和光電電路的農(nóng)藥殘留檢測設(shè)備的

12、研究9</p><p>　　3.1常見的幾種檢測方法9</p><p>　　3.1.1 氣象色譜法9</p><p>　　3.1.2 高效液相色譜法9</p><p>　　3.1.3 色譜-質(zhì)譜法9</p><p>　　3.1.4有待發(fā)展的檢測方法10</p><p>　　3.

13、2 酶抑制率快速檢測法10</p><p>　　4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1檢測部分及器件選擇12</p><p>　　4.1.1 單色光源的選擇12</p><p>　　4.1.2 探測器的選擇13</p><p>　　4.2 單片機(jī)模塊14</p><p&g

14、t;　　4.2.1 單片機(jī)選擇14</p><p>　　,4.3 顯示電路設(shè)計(jì)16</p><p>　　5. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　5.1 儀器結(jié)構(gòu)與技術(shù)17</p><p>　　5.2 光學(xué)系統(tǒng)特點(diǎn)18</p><p>　　5.2.1 低功耗技術(shù)18</p><

15、p>　　5.2.2 信號(hào)測量與數(shù)據(jù)處理18</p><p>　　5.2.3 溫度校正技術(shù)18</p><p>　　6. 數(shù)據(jù)分析19</p><p>　　6.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析19</p><p>　　6.1.1檢測水中的有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留19</p><p>　　6.1.2 樣品基質(zhì)影

16、響及消除20</p><p>　　6.1.3 酶抑制分光光度法快速檢測有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留方法的性能指標(biāo)評(píng)價(jià)21</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p>　　附錄A：樣品檢測流程展示24</p><p><b>　　個(gè)人簡歷29</b></p>

17、<p>　　學(xué)位論文數(shù)據(jù)集29</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究背景及意義</p><p>　　農(nóng)藥殘留指農(nóng)藥使用后殘存于生物體、農(nóng)副產(chǎn)品和環(huán)境中的痕量農(nóng)藥原體、有毒代謝物、降解物和雜質(zhì)的總稱。殘存的數(shù)量稱殘留量，以每千克樣本中有多少毫克（或微克、納克等）表示。農(nóng)藥殘留是施藥后的必

18、然現(xiàn)象，但如果超過最大殘留限量對(duì)人畜產(chǎn)生不良影響或通過食物鏈對(duì)生態(tài)系中的生物造成毒害，則稱為農(nóng)藥殘留毒性，簡稱殘毒［1］。</p><p>　　由于幅員遼闊，地理環(huán)境和氣候條件復(fù)雜，農(nóng)作物品種繁多，病蟲草鼠種類也很多，給我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的威脅。農(nóng)藥作為一種快速、高效而經(jīng)濟(jì)的防治有害生物的武器，在保障農(nóng)業(yè)豐收、促進(jìn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展等方面發(fā)揮著突出的作用。然而，絕大多數(shù)農(nóng)藥，尤其是化學(xué)農(nóng)藥及其代

19、謝物和雜質(zhì)存在著對(duì)人、畜、有益生物的毒害和對(duì)環(huán)境的影響等問題，如果使用不當(dāng)，不僅造成浪費(fèi)、而且會(huì)發(fā)生藥害、污染農(nóng)產(chǎn)品及環(huán)境，還會(huì)發(fā)生中毒事故，危害人畜健康安全，造成嚴(yán)重后果［2～5］，尤其是果蔬類食品。</p><p>　　蔬菜在我國民眾的膳食結(jié)構(gòu)中占40%以上，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國人均蔬菜年占有量（約250 kg）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均水平，因此蔬菜中農(nóng)藥殘留問題應(yīng)尤其重視。特別是大棚蔬菜，因溫度高、濕度大、地塊單一等多種因素

20、，病、蟲害發(fā)生更為嚴(yán)重，為了保證蔬菜生產(chǎn)，菜農(nóng)只好大量使用化學(xué)農(nóng)藥，從而導(dǎo)致害蟲和病原菌抗藥性的發(fā)展，菜田天敵數(shù)量減少、生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化、蔬菜產(chǎn)品中農(nóng)藥污染加重，然后現(xiàn)有的檢測方法大多耗時(shí)長，不能現(xiàn)場檢測。因此開發(fā)一種快速、便攜、穩(wěn)定的農(nóng)藥檢測方法及其裝置刻不容緩，本課題針對(duì)上述問題擬開發(fā)一種手持式農(nóng)藥殘留分析儀，結(jié)合化學(xué)和光學(xué)原理對(duì)果蔬類農(nóng)藥殘留尤其是有機(jī)磷類農(nóng)藥進(jìn)行快速的定性檢測，從而解決農(nóng)藥農(nóng)藥殘留的初步快速檢測問題。</

21、p><p>　　1.2 農(nóng)藥殘留分析儀的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，化學(xué)農(nóng)藥在作物病蟲害的綜合防治中具有不可替代的作用，引起人們的普遍關(guān)注。農(nóng)藥是把“雙刃劍”，它是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用于防治病、蟲、雜草對(duì)農(nóng)作物危害不可缺少的有毒化學(xué)物質(zhì)，對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)有極其重要的作用。農(nóng)藥殘留量是指使用農(nóng)藥后殘留于生物體、農(nóng)副產(chǎn)品和環(huán)境中的微量農(nóng)藥及其有毒的代謝物的總量?？刂妻r(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留量

22、的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一就是對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留量及時(shí)、準(zhǔn)確的分析檢測，因此，在流通領(lǐng)域中加強(qiáng)對(duì)農(nóng)藥殘留量的快速檢測已成為十分必要的監(jiān)管措施。特別是果蔬食品，關(guān)系到老百姓日常生活的健康生活，因此對(duì)這方面的農(nóng)藥殘留檢測刻不容緩。</p><p>　　目前我國蔬菜中主要有3 類農(nóng)藥殘留：一是有機(jī)磷農(nóng)藥，作為神經(jīng)毒物，會(huì)引起神經(jīng)功能紊亂、震顫、精神錯(cuò)亂、語言失常等癥狀；二是擬除蟲菊酯類農(nóng)藥，毒性一般較大，有蓄積性，中毒表現(xiàn)癥狀為神

23、經(jīng)系統(tǒng)癥狀和皮膚刺激癥狀；三是一些常用殺菌劑類農(nóng)藥。有機(jī)磷農(nóng)藥因在農(nóng)業(yè)病蟲害防治方面具有高效、安全、經(jīng)濟(jì)、方便、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，是我國現(xiàn)階段使用量最大的農(nóng)藥。中國環(huán)境優(yōu)先檢測有機(jī)污染物“黑名單”中列出的10 種化學(xué)農(nóng)藥，其中有機(jī)磷類農(nóng)藥就占了7 種。因此，有機(jī)磷農(nóng)藥殘留是我國農(nóng)藥殘留分析的重點(diǎn)。</p><p>　　1.3 常用農(nóng)藥殘留檢測方法</p><p>　　1.3.1 氣相色譜法

24、</p><p>　　氣相色譜法是一種經(jīng)典的分析方法。它具有操作簡單、分析速度快、分離效能高、靈敏度高以及應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)?？蛇M(jìn)行多殘留分析，一般不適用現(xiàn)場檢測。凡是沸點(diǎn)大約在500℃，分子量在400以下的農(nóng)藥,原則上都可以用氣相色譜法分離和分析，目前80％以上的農(nóng)藥可以用它檢測[5]。</p><p>　　1.3.2 高效液相色譜法</p><p>　　高效液相

25、色譜分析技術(shù)也是一種傳統(tǒng)的檢測方法，對(duì)于高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性差、相對(duì)分子質(zhì)量大的農(nóng)藥原則上都可用高效液相色譜法進(jìn)行分離、分析。由于其受檢測器發(fā)展限制，在應(yīng)用初期只能檢測對(duì)紫外光有吸收和本身能發(fā)射熒光的農(nóng)藥，限制了HPLC 的發(fā)展[6]。</p><p>　　1.3.3 色譜-質(zhì)譜法</p><p>　　色-質(zhì)聯(lián)用分析法包括氣-質(zhì)聯(lián)用和液-質(zhì)聯(lián)用。通過聯(lián)用，充分發(fā)揮色譜的分離、定量功能和質(zhì)譜的

26、定性功能。目前在農(nóng)藥殘留分析中應(yīng)用比較廣泛[5]，多用于農(nóng)藥代謝物、降解物的檢測和多殘留檢測[1]。</p><p>　　除了以上這些經(jīng)典檢測法外，還有活體檢測法、化學(xué)法、酶抑制法、免疫法等方法在日常檢測中被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　1.3.4毛細(xì)電泳法</p><p>　　CE具有高分離性能、分析速度快、運(yùn)行成本低、應(yīng)用范圍廣、低超微量進(jìn)樣和幾乎沒有廢液等優(yōu)

27、點(diǎn)。它非常適合用于那些難以用傳統(tǒng)的高效液相色譜分離的離子化樣品的分離與分析[2]。在農(nóng)藥殘留分析中應(yīng)用較多的主要有毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE)和膠束電動(dòng)毛細(xì)管色譜(MECC)，毛細(xì)管電泳儀常用的檢測器是紫外檢測器。只需要極少量的樣品，具有很大的應(yīng)用潛力[8]。</p><p>　　1.3.5 酶抑制率快速檢測法</p><p>　　酶抑制檢測法能在短時(shí)間內(nèi)檢測出有機(jī)磷( OPs) 及氨基甲酸酯

28、(CBs)類農(nóng)藥在果蔬中的殘留量，且成本低，易于操作，成為目前我國保證食品安全性的有效措施之一。酶抑制率法是利用有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥的毒理特性而建立的一種生物技術(shù)［12，13］。根據(jù)OPs和CBs類農(nóng)藥對(duì)酯酶的特異性反應(yīng)( 正是由于此特性，該法只能對(duì)有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥進(jìn)行測量) ,向農(nóng)藥提取物中加入酶、底物和顯色劑，根據(jù)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)曲線即可判斷樣品中有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥的殘留量［14，15］。</p><

29、;p>　　農(nóng)藥殘留越多，酯酶被抑制程度越大，生成產(chǎn)物物越少，吸光度越??；反之，生成的產(chǎn)物越多，吸光度越高。在整個(gè)反應(yīng)體系中酶的種類和質(zhì)量是決定檢測靈敏度的關(guān)鍵因素[16]。</p><p>　　基于酶抑制法原理設(shè)計(jì)的農(nóng)藥殘留檢測方法主要有試紙法、酶液比色法與酶傳感器法。酶傳感器法是基于該原理設(shè)計(jì)一個(gè)傳感儀器，進(jìn)行多次已知農(nóng)藥殘留濃度的樣品檢測，定標(biāo)并建立數(shù)學(xué)模型，最終該儀器能夠快速的將樣品的農(nóng)藥殘留濃度顯示

30、出來。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　2.1 農(nóng)藥殘留分析原理</p><p>　　膽堿酯酶催化α-乙酸萘酯水解為α-萘酚和乙酸，α-萘酚與顯色劑固藍(lán)B鹽作用形成紫紅色的偶氮化合物，測定該物質(zhì)在520nm處的吸光度值即可表示酶活性大小。有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)膽堿酯酶具有抑制作用，如果試樣中沒有農(nóng)藥殘留或者殘留量極

31、小，酶的活性不被抑制，α-乙酸萘酯被催化水解，水解產(chǎn)物通過與顯色劑作用顯色；反之，如果農(nóng)藥殘留量較高，酶的活性就會(huì)被農(nóng)藥所抑制，水解產(chǎn)物減少或者沒有產(chǎn)物生成。通過吸光值的變化可表示酶被抑制的程度，進(jìn)而反映有機(jī)磷農(nóng)藥的含量。</p><p>　　分析過程中需使用恒溫設(shè)備進(jìn)行37℃恒溫。詳細(xì)的分析操作參見文獻(xiàn)[7]。目前面市的各種農(nóng)殘檢測儀基本都是采用上述的兩點(diǎn)恒溫法。本儀器對(duì)以上分析方法進(jìn)行了改進(jìn)：采用6點(diǎn)法測量斜

32、率值K0和Kt；使用光強(qiáng)直讀技術(shù)和改進(jìn)的算法；加入了溫度校正程序等。</p><p>　　2.2 基于窄光LED分光系統(tǒng)原理</p><p>　　基于窄帶LED光源組的準(zhǔn)連續(xù)分光系統(tǒng)，包括窄帶LED光源組、LED光源驅(qū)動(dòng)電路、LED安裝板、步進(jìn)電機(jī)、控制系統(tǒng)，窄帶光源組由若干個(gè)窄帶LED光源組成，LED窄帶光源按中心波長遞增或遞減的順序安裝在LED安裝板上并與LED光源驅(qū)動(dòng)電路相連，步進(jìn)電

33、機(jī)驅(qū)動(dòng)LED安裝板移動(dòng)，控制系統(tǒng)使移動(dòng)到位的LED光源驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通；步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止時(shí)間由控制系統(tǒng)控制。本發(fā)明無單獨(dú)的分光部件，光路結(jié)構(gòu)簡單緊湊，光源穩(wěn)定可靠，耗電極低，掃描速度快，特別適合于作為便攜式光譜儀的光源和分光系統(tǒng)，可以廣泛用于紫外－可見光光譜儀和近紅外光譜儀中。圖2.1所示為基于窄帶LED光源組的準(zhǔn)連續(xù)分光系原理圖，圖2.2所示為本系統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)原理圖，圖2.3所示為光路設(shè)計(jì)原理圖。</p><p&

34、gt;　　圖2.1 基于窄帶ＬＥＤ光源組的準(zhǔn)連續(xù)分光系原理圖</p><p>　　圖2.2 LED驅(qū)動(dòng)原理圖（有明顯的拷貝痕跡，）</p><p>　　圖2.3 光路設(shè)計(jì)原理</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1檢測部分及器件選擇</p><p>　

35、　現(xiàn)有的農(nóng)殘檢測儀大多以220V交流電供電，體積較大；少數(shù)農(nóng)殘檢測儀雖然采用了微型化設(shè)計(jì)，但由于酶的活性受溫度影響很大，測量時(shí)需使用恒溫裝置，不易攜帶，難以實(shí)現(xiàn)真正的手持式現(xiàn)場檢測。</p><p>　　本工作介紹的儀器以單片機(jī)為核心，使用了微型化半導(dǎo)體光源與檢測器，采用電池供電，體積小，重量輕，特別適于現(xiàn)場快速檢測；首次在儀器內(nèi)采用溫度校正技術(shù)，在環(huán)境溫度為20~40℃之間時(shí)無需恒溫即可直接測量，測量結(jié)果會(huì)自動(dòng)

36、校正為37℃下的抑制率Y37，實(shí)現(xiàn)了真正的手持式現(xiàn)場分析。</p><p>　　3.1.1 單色光源的選擇</p><p>　　本儀器摒棄體積龐大的熱光源和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的分光系統(tǒng)，采用高穩(wěn)定的窄帶小發(fā)散角LED單色光源，LED中心波長約為520nm，半波寬（FWHM）小于10nm，發(fā)散角小于5°，中心波長準(zhǔn)確性±1 nm。LED光源采用獨(dú)立的恒流源電路驅(qū)動(dòng)，輸出光強(qiáng)穩(wěn)定。

37、而酶體系顯色后吸收峰在520 nm左右，因而本儀器所用單色光源可以滿足分析要求，如圖圖4.1所示。</p><p>　　圖3.1　LED光源實(shí)物照片及外形尺寸</p><p>　　3.1.2 探測器的選擇</p><p>　　本儀器的探測器采用VISHAY 半導(dǎo)體公司的BPW21硅光電池。其安裝尺寸見圖3.4 ：</p><p>　　圖3.

38、2 BPW21R硅光電池的外形及其安裝尺寸</p><p>　　其相對(duì)光譜靈敏度見圖3.3。在350nm~750nm范圍內(nèi)有較高的響應(yīng)靈敏度（高于人眼的感覺靈敏度）。</p><p>　　圖3.3 BPW21R硅光電池相對(duì)光譜靈敏度（黑線部分）</p><p>　　3.2 單片機(jī)模塊 </p><p>　　3.2.1 單片機(jī)選擇</

39、p><p>　　本文采用AVR單片機(jī)ATmega16，外部系統(tǒng)接線如圖4.6所示。圖4.7溫度校正電路示意圖，采用DS18B20溫度傳感器。</p><p>　　圖3.4外部系統(tǒng)接線圖</p><p>　　圖3.5 DS18B20溫度傳感器</p><p>　　圖3.6 手持式農(nóng)藥殘留檢測儀內(nèi)部構(gòu)造 圖3.7 手持式農(nóng)藥殘留檢測儀外觀<

40、;/p><p>　　圖3.6和圖3.7分別為內(nèi)部構(gòu)造和外觀圖。該儀器能夠定性的對(duì)有機(jī)磷及氨基甲酸酯類農(nóng)藥在果蔬中的殘留量進(jìn)行快速檢測。且該儀器為手持式儀器，攜帶方便，相比其它檢測方法，該方法檢測時(shí)間非常短，能夠?qū)崟r(shí)利用。雖然該方法在精確度上不是很高，但是能夠快速定性檢測，在一級(jí)檢測方面有重要作用，在果蔬農(nóng)貿(mào)市場等處都有重要作用。</p><p>　　3.3 顯示電路設(shè)計(jì)</p>

41、<p>　　圖3.8 顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　現(xiàn)在市場上有有各種農(nóng)藥殘留檢測儀器，本文設(shè)計(jì)的手持式農(nóng)藥殘留快速檢測儀器，儀器的電路模塊主要分為光源模塊、吸光度的檢測模塊、信號(hào)的處理、主控芯片模塊和顯示按鍵電源等等模塊，模塊原理如圖3.9所示：通過綠色光源發(fā)射有機(jī)磷及氨基甲酸酯類農(nóng)藥反應(yīng)的酶溶液所需的最大吸收波長，當(dāng)待測樣品中有農(nóng)藥時(shí)，能夠通過各個(gè)模塊將農(nóng)藥殘留含量直觀、快速的顯示在液晶顯示屏

42、上。</p><p>　　圖3.9農(nóng)藥殘留檢測儀器電路圖</p><p><b>　　4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 儀器結(jié)構(gòu)與技術(shù)</p><p>　　儀器由光學(xué)部分、單片機(jī)與輔助電路、輸入輸出3大部分組成。圖1為儀器的結(jié)構(gòu)框圖。</p><p>　　圖4.1 硬件系統(tǒng)

43、結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　光學(xué)部分包括LED單色光源、比色池、光電檢測器以及相應(yīng)的輔助與控制電路。整個(gè)光學(xué)部分封裝在一個(gè)密閉的暗室之內(nèi)，可有效避免外界雜散光的影響。增強(qiáng)型51單片機(jī)是整個(gè)儀器的控制中心，輔以穩(wěn)壓電源、非易失性存貯器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、溫度傳感器等外圍器件，實(shí)現(xiàn)了儀器的自動(dòng)化與智能化。輸入輸出部分包括漢顯液晶屏、觸摸屏/鍵盤、串行接口等。128×64點(diǎn)陣的漢顯液晶屏，可在分析過程中提供詳盡的幫

44、助信息；根據(jù)市場定位的不同，可以選擇觸摸屏或鍵盤作為輸入設(shè)備；本儀器最多可保存約2000組檢測數(shù)據(jù)。通過串行接口可直接上傳至PC機(jī)，也可掛接串行打印機(jī)直接打印測量結(jié)果。</p><p>　　本儀器可使用電池作為電源，外形尺寸約為200mm×110mm×45mm，整機(jī)重量小于500g，無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，且智能化程度高，可以滿足農(nóng)藥殘留現(xiàn)場快速檢測的要求。</p><p>　

45、　4.2 光學(xué)系統(tǒng)特點(diǎn)</p><p>　　4.2.1 低功耗技術(shù)</p><p>　　對(duì)于電池供電的手持式儀器，低功耗設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。本儀器選用的所有元器件都是3.3V工作電壓，功耗遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的5V系統(tǒng)。對(duì)功耗相對(duì)較大的半導(dǎo)體光源和檢測器采用了間歇式工作方式，只在測量的瞬間通電工作(通電時(shí)間<1s)；觸摸屏控制器、串行接口電路等也會(huì)在空閑時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)入等待狀態(tài)(Idle)。這些低

46、功耗技術(shù)的綜合應(yīng)用，有效延長了電池的使用壽命。一般情況下，一組干電池可使用數(shù)月。</p><p>　　4.2.2 信號(hào)測量與數(shù)據(jù)處理</p><p>　　在本儀器上，將國字標(biāo)準(zhǔn)方法的兩點(diǎn)測量方式改為每隔0.6min測量一次光強(qiáng)值，3min共測量6個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，儀器內(nèi)置的測量軟件會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘線性回歸計(jì)算求得K值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)的測量方式精密度優(yōu)于兩點(diǎn)測量方式。</p>

47、<p>　　通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，只要光源保持穩(wěn)定，在計(jì)算Y值時(shí)，可以直接以各時(shí)段測得的光強(qiáng)值It來計(jì)算，不需要計(jì)算A值，也不需要測量光源的初始光強(qiáng)I0。對(duì)于本儀器所用的6點(diǎn)測量方式，斜率K的計(jì)算公式可簡化為[9]：</p><p><b>　　5. 數(shù)據(jù)分析</b></p><p>　　5.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析</p><p>　　5

48、.1.1檢測水中的有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留</p><p>　　以敵敵畏和克百威為例，配制系列濃度的敵敵畏和克百威標(biāo)準(zhǔn)品溶液，按2.2.5.1所述的實(shí)驗(yàn)方法測定農(nóng)藥對(duì)植物酯酶的抑制率，繪制植物酯酶的抑制率曲線，結(jié)果見圖3-13。</p><p>　　圖6.1 敵敵畏和克百威對(duì)植物酯酶的抑制率曲線</p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，敵敵畏和克百威在0.09～200

49、 g/kg范圍內(nèi)，植物酯酶抑制率與農(nóng)藥濃度對(duì)數(shù)值呈線性關(guān)系，回歸方程為：</p><p>　　敵敵畏：Y = 9.1321 Ln(X) + 33.904 （R = 0.9893）</p><p>　　克百威：Y = 10.738 Ln(X) + 26.125 （R = 0.9962）</p><p>　　其中Y為農(nóng)藥對(duì)植物酯酶的抑制率，X為農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品溶液濃度。<

50、;/p><p>　　在進(jìn)行實(shí)際樣品中農(nóng)藥殘留測定時(shí)，為了減小誤差，一般認(rèn)為植物酯酶抑制率≥35%時(shí)，樣品中有農(nóng)藥殘留。所以本法的最低檢出限如下：</p><p>　　敵敵畏IC35 ＝ 1.13 ± 0.42 μg/kg </p><p>　　克百威IC35 ＝ 2.28 ± 0.76 μg/kg</p><p><b

51、>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　付穎,等.農(nóng)藥殘留物的檢測方法.化學(xué)工程師［J］,2000(5):46-47</p><p>　　王金斌，譚芙蓉，王利剛，段可，朱宏，趙凱，唐雪明．乙酰膽堿酯酶酶抑制法快速檢測農(nóng)藥殘留的研究進(jìn)展［J］．上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，25( 4) :131-135</p><p>　　王朝瑾 蔡琦.農(nóng)藥產(chǎn)品中農(nóng)藥

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