专利名称：农药残留快速测定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型农药残留快速测定仪，尤其是既能快速测定多种药残留又能测定食品中重金属、亚硝酸盐含量且具有预反应功能的农药残留速测仪。
背景技术：
我国的食品安全问题不容忽视近几年因致病微生物污染引发的食源性中毒事件逐年上升，蔬菜、粮食、肉类食品中的农药残留超标问题仍然存在。就拿检测技术手段来说，被广泛认可的常规检测方法复杂，要根据农药种类或其它有害成分的不同在昂贵的大型分析仪器(如色谱仪，国产的多在2万元以上，进口的都在10万元以上，再加上配套设备，更是价值不菲)上一项一项的进行，定量能力虽高，但筛选能力和测试效率不高，满足不了现场快速检测的需要；且常规测试成本昂贵(所用试剂非常昂贵，每一个单项测试数据收费至少一百元，多则几百元，甚至上千元)，无法在基层广泛的推广使用。因此，除了常规检验外，还需要有一个快速综合检测技术与之相配套，这就是速测技术，其特点是检测速度快，成本低廉，可综合判断出有害成分的毒性，操作简单，易于推广普及应用。
农药残留(主要是有机磷和氨基甲酸酯类)的快速检测技术已制定行业标准和国家标准，农药残留快速检测产品，大体上可分为速测卡和速测仪两大类(1)速测卡类产品从检测原理上看，仍然是采用酶抑制法进行监测，特点是使用方便、操作成本低廉(约1.4元/试样)，药片卡较易保存、携带。但该类产品检测方法粗放，可信度较低，检测信息不能进行数据分析、无法建立趋势预测，因此采用这种检验方法，不但不能真正地保证食品的安全无毒害，也不能作为预警系统的信息源，只可作为食品安全的辅助参考。
(2)速测仪类产品多采用酶抑制法或酶抑制率法或吸光度法，测试成本也较低(约1.2～1.4元/试样)，仪器价格稍高、精度及重现性均大大优于速测卡。但现有的此类仪器多有以下不足之处①只有生化比色功能，只能检测有机磷类和氨基甲酸酯类农药残留，没有理化比色功能无法检测农产品中亚硝酸盐、重金属等有害物质，功能单一不甚适合基层使用。
②仪器内置程序和操作参数固定，只能适用于某一种测试方法或标准，目前国内农药残留测试方法不统一，已有国家标准也因不够完善待改进，固定的程序和参数不能适应用户的需要。
③只有测试功能、缺乏预反应(恒温培养)功能和预反应条件设置、控制功能，测试仪不能独立工作。不能脱离实验室配套设备。
所以一种操作简便、测试成本低廉、测试速度快捷、测试项目齐全、具有预反应培养功能及测量精度高的农药快速检测仪是人们多年来盼望已久的。
(三)实用新型内容本实用新型的目的是提供一种便携性好、操作简便、测试成本低廉、测试速度快捷、测试项目较齐全且具有预反应培养功能及测量精度高的农药快速检测仪，本实用新型所具有完备的测试保障条件，如其预反应培养功能可以大幅度提高仪器的测试灵敏度和准确度；该新型还具有测试通道多、测试效率高等特点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是1.在仪器上配置恒温预反应加热装置，该装置由发热体、热量均衡片、温度传感器和水浴池连接而成，热量均衡片连接在水浴池的底部，发热体再与热量均衡片相连，温度传感器置于水浴池内，水浴池内有隔篦。
2.采用多通道光路系统，光路系统有多组单色光源，单色光源采用单色性发光二极管或是由卤素灯或白炽灯和滤光片的组合，每一组光源具有独立的光路通道和光电信号转换器，每一光路通道中均有比色槽。
3.本实用新型的微电脑测控电路由单片机、模拟信号测量电路、光源及温度控制电路、电源电路组成。单片机采用PIC或MCS51系列，完成测量、控制、存储、显示、打印等功能，单片机的1号引脚经R401连接到单片机电源，提供单片机的上电复位；单片机的2号、3号引脚连接模数转换器U202的4号、3号引脚，用于U202的控制及测量结果的读取，单片机的4号引脚提供光源控制信号，单片机的5号、6号、7号引脚连接EEPROM存储器U402，实现数据的存储，单片机的13号、14号引脚连接晶体振荡器，提供时钟信号，单片机的16号引脚提供温度控制信号，单片机的25号、26号引脚连接微型打印机，输出测量结果，其余引脚实现图形点阵液晶显示器的连接和键盘及状态显示的连接；模拟信号测量电路包括光电信号测量和温度测量两部分，采用精密、低噪声运算放大器U501完成对光电二极管或卤素灯产生的光电流的电压转换，其正极接地，负极接U501的2号引脚(反向输入端)，U501的2号引脚(反向输入端)与6号引脚(输出端)间接并联的阻容滤波网络，6号引脚(输出端)经阻容滤波网络接入通道模拟开关U201的1号引脚，光电信号测量共有6组，分别测量6个通道，分别接入U201的1号、15号、2号、14号、5号、12号引脚，温度测量电路使用铂电阻温度传感器，采用桥式测量电路，使用双电源、精密运算放大器OPA2277，将铂电阻并联到U204的反向输入端和输出端，实现温度的测量和线性校正，此温度信号再经过放大及阻容滤波接入接入U201的4号引脚，6路光电信号和1路温度信号经过通道模拟开关，分别接入模数转换器U202，测量结果由单片机经IIC总线读取U202，再进行相关处理；光源及温度控制电路包括光源及其控制电路和温度控制电路，温度控制电路采用继电器K401控制发热体的电源的接通和断开来控制恒温预反应加热装置内的温度，K401由单片机的16号引脚经Q401驱动，光源电路由发光二极管D601或卤素灯及由U601组成的恒流源电路实现的，R601接到Q601的基极及U601的1号引脚，为其提供偏置，Q601的发射极接到U601的8号引脚，再连接R602到U601的6号引脚，构成一个反馈环路，使流过R602的电流恒定，发光二极管D601或卤素灯作为负载接在电源与Q601的集电极之间，Q602为Q601提供反向电压的保护，根据测试项目的不同，由光源控制电路来切换不同的光源，实现波长的转换，Q403、Q404及Q405、Q406为两组开关电路，控制光源电源的接通和断开，Q407为一反向器，实现光源控制信号(单片机的4号引脚)的驱动，使光源控制信号的两种状态(高电平、低电平)对应两种光源的发光；电源电路采用R型次级双绕组变压器，提供两个9V交流电压，经全波整流桥整流、滤波产生±10V直流电压，U101、U102稳压产生±5V直流电压，给模拟信号回路供电，U105稳压产生直流电压，给温度测量回路供电，U104稳压产生+8V直流电压，给光源回路供电，U103稳压产生+5V直流电压，给单片机供电。
本实用新型具有积极有益的效果1.配置了恒温预反应装置，实现了精确智能控温、计时，大幅度提高了仪器的测试灵敏度、精确性和便携性，是国内仅有的具有预反应功能的农药残留速测仪。
2.设置了多个光路通道，可以同时测定多个试样，大大提高了测试效率。
3.具有生理、生化两种比色功能，可测定农药残留、重金属和亚硝酸盐等食品中有害成分，是目前国内测试项目较全的快速测定仪之一。
4.具有可灵活设置的用户平台，有较强的扩展适应性，可适应不同的测试标准和测试规范。
图1是一种农药残留快速测定仪的俯视图；图2是一种农药残留快速测定仪的横向剖视图；图3是一种农药残留快速测定仪的后视图；图4是一种农药残留快速测定仪的纵向剖视图；图5是一种农药残留快速测定仪的沿恒温培养装置得纵向剖视图6是一种农药残留快速测定仪的单片机电路原理图；图7是一种农药残留快速测定仪的模拟信号测量电路原理图；图8是一种农药残留快速测定仪的光源及温度控制电路原理图；图9是一种农药残留快速测定仪的电源电路原理图。
本实例图中1是温度传感器，2是水浴池隔篦，3是水浴池，4是比色槽，5是暗室，6是显示器，7是指示灯，8是控制键盘，9是壳体，10发热体，11是热量均衡片，12是变压器，13是发光二极管，14是开关，15是保险座，16是电源接口，17是通讯口，18电路板。
具体实施方式
本实例中恒温预反应加热装置由PTC发热体10、热量均衡片11、温度传感器1和水浴池3连接而成，热量均衡片11紧密连接在水浴池3的底部，PTC发热体10再与热量均衡片11相连，温度传感器1放置于水浴池内3(见图2)，水浴池内有隔篦2，用于放置培养样品。
本实例中光路系统的光源由波长为440纳米和505纳米的12只单色性发光二极管组成，每一只发光二极管具有独立的光路通道和光电信号转换器，每一光路通道中均设有比色槽。
本实例中的微电脑测控电路由单片机、模拟信号测量电路、光源及温度控制电路、电源电路组成。单片机采用PIC18F452，用它可以实现测量、控制、存储、显示、打印等功能。单片机电路采用4键键盘与液晶显示器一道实现人机交互，采用中文显示操作步骤及操作提示，用户操作键盘实现农药残留、重金属、亚硝酸盐的测量及参数的设置、仪器标定、诊断等功能。PIC18F452的1号引脚经R401连接到单片机电源，提供单片机的上电复位；PIC18F452的2号、3号引脚连接模数转换器U202的4号、3号引脚，用于U202的控制及测量结果的读取，PIC18F452的4号引脚提供光源控制信号，5号、6号、7号引脚连接EEPROM存储器U402，实现数据的存储，PIC18F452的13号、14号引脚连接晶体振荡器，提供时钟信号，16号引脚提供温度控制信号，25号、26号引脚连接微型打印机，以固定格式输出测量结果，其余引脚实现图形点阵液晶显示器的连接和键盘及状态显示的连接；模拟信号测量电路包括光电信号测量和温度测量两部分，采用精密、低噪声运算放大器TLC2654(U501)完成对D501光电二极管产生的光电流的电压转换，D501正极接地，负极接U501的2号引脚(反向输入端)，U501的2号引脚(反向输入端)与6号引脚(输出端)间接并联的阻容滤波网络，6号引脚(输出端)经阻容滤波网络接入8通道模拟开关U201(MAX4051)的1号引脚，光电信号测量共有6组，分别测量6个通道，分别接入U201的1号、15号、2号、14号、5号、12号引脚，温度测量电路使用分度号PT1000的铂电阻温度传感器，采用桥式测量电路，使用双电源、精密运算放大器OPA2277，将铂电阻并联到U204的反向输入端和输出端，实现温度的测量和线性校正，此温度信号再经过6.35倍的放大及阻容滤波接入接入U201的4号引脚，6路光电信号和1路温度信号经过8通道模拟开关，分别接入模数转换器U202(ADS1100)，测量结果由单片机经IIC总线读取U202，再进行相关处理；光源及温度控制电路包括光源及其控制电路和温度控制电路，温度控制电路采用继电器K401控制PTC发热体的电源的接通和断开来控制培养室的温度，K401由单片机的16号引脚经Q401驱动，光源电路由发光二极管D601及由U601(TL431)组成的恒流源电路实现，R601接到Q601的基极及U601的1号引脚，为其提供偏置，Q601的发射极接到U601的8号引脚，再连接R602到U601的6号引脚，构成一个反馈环路，使流过R602的电流恒定，发光二极管D601作为负载接在电源与Q601的集电极之间，Q602为Q601提供反向电压的保护，采用两种光源(440纳米和505纳米)来满足农药残留、重金属和亚硝酸盐的测量要求，由光源控制电路来实现光源的切换，Q403、Q404及Q405、Q406为两组开关电路，控制光源电源的接通和断开，Q407为一反向器，实现光源控制信号(单片机的4号引脚)的驱动，使光源控制信号的两种状态(高电平、低电平)对应两种光源的发光；电源电路采用R型次级双绕组变压器，提供两个9V交流电压，经全波整流桥整流、滤波产生±10V直流电压，U101、U102稳压产生±5V直流电压，给模拟信号回路供电，U105稳压产生+2.048V直流电压，给温度测量回路供电，U104稳压产生+8V直流电压，给光源回路供电，U103稳压产生+5V直流电压，给单片机供电。
权利要求1.一种农药残留快速测定仪，由恒温预反应加热装置、光路系统、微电脑测控电路、显示器、控制键盘及外壳组成，其特征是恒温预反应加热装置由发热体、热量均衡片、温度传感器和水浴池构成；光路系统由光源系统和光路通道系统组成；微电脑测控电路有单片机、模拟信号测量电路、光源及温度控制电路、电源电路组成。
2.根据权利要求1所述农药残留测试仪，其特征是恒温预反应加热装置由发热体、热量均衡片、温度传感器和水浴池连接而成，热量均衡片连接在水浴池与发热体之间，温度传感器置于水浴池器内，水浴池内有隔篦。
3.根据权利要求1所述农药残留测试仪，其特征是光路系统有多组单色光源，单色光源采用单色性发光二极管或是由卤素灯或白炽灯和滤光片的组合，每一组光源具有独立的光路通道和光电信号转换器，每一光路通道中均有比色槽。
4.根据权利要求1所述农药残留测试仪，其特征是微电脑测控电路由单片机、模拟信号测量电路、光源及温度控制电路、电源电路组成。单片机采用PIC或MCS51系列，完成测量、控制、存储、显示、打印等功能，单片机的1号引脚经R401连接到单片机电源，提供单片机的上电复位；单片机的2号、3号引脚连接模数转换器U202的4号、3号引脚，用于U202的控制及测量结果的读取，单片机的4号引脚提供光源控制信号，单片机的5号、6号、7号引脚连接EEPROM存储器U402，实现数据的存储，单片机的13号、14号引脚连接晶体振荡器，提供时钟信号，单片机的16号引脚提供温度控制信号，单片机的25号、26号引脚连接微型打印机，输出测量结果，其余引脚实现图形点阵液晶显示器的连接和键盘及状态显示的连接；模拟信号测量电路包括光电信号测量和温度测量两部分，采用精密、低噪声运算放大器U501完成对光电二极管或卤素灯产生的光电流的电压转换，其正极接地，负极接U501的2号引脚(反向输入端)，U501的2号引脚(反向输入端)与6号引脚(输出端)间接并联的阻容滤波网络，6号引脚(输出端)经阻容滤波网络接入通道模拟开关U201的1号引脚，光电信号测量共有6组，分别测量6个通道，分别接入U201的1号、15号、2号、14号、5号、12号引脚，温度测量电路使用铂电阻温度传感器，采用桥式测量电路，使用双电源、精密运算放大器OPA2277，将铂电阻并联到U204的反向输入端和输出端，实现温度的测量和线性校正，此温度信号再经过放大及阻容滤波接入接入U201的4号引脚，6路光电信号和1路温度信号经过通道模拟开关，分别接入模数转换器U202，测量结果由单片机经IIC总线读取U202，再进行相关处理；光源及温度控制电路包括光源及其控制电路和温度控制电路，温度控制电路采用继电器K401控制发热体的电源的接通和断开来控制恒温预反应加热装置内的温度，K401由单片机的16号引脚经Q401驱动，光源电路由发光二极管D601或卤素灯或白炽灯及由U601组成的恒流源电路实现的，R601接到Q601的基极及U601的1号引脚，为其提供偏置，Q601的发射极接到U601的8号引脚，再连接R602到U601的6号引脚，构成一个反馈环路，使流过R602的电流恒定，光源器件作为负载接在电源与Q601的集电极之间，Q602为Q601提供反向电压的保护，根据测试项目的不同，由光源控制电路来切换不同的光源，实现波长的转换，Q403、Q404及Q405、Q406为两组开关电路，控制光源电源的接通和断开，Q407为一反向器，实现光源控制信号(单片机的4号引脚)的驱动，使光源控制信号的两种状态(高电平、低电平)对应两种光源的发光；电源电路采用R型次级双绕组变压器，提供两个9V交流电压，经全波整流桥整流、滤波产生±10V直流电压，U101、U102稳压产生±5V直流电压，给模拟信号回路供电，U105稳压产生直流电压，给温度测量回路供电，U104稳压产生+8V直流电压，给光源回路供电，U103稳压产生+5V直流电压，给单片机供电。
专利摘要一种新型农药残留快速测定仪，具有预反应培养功能，有生理生化两种比色功能，可以快速测定农药残留、重金属和亚硝酸盐等食品中有害成分。恒温预反应加热装置实现自动精确控温、控时；设置多个光路通道，可以同时测定多个试样；微电脑测控电路实现智能化样品培养、测试、打印及输出，并实现了人机交互。本实用新型可广泛用于蔬菜批发市场、生产基地、工商管理、环保、卫生防疫、宾馆饭店等单位部门监控果疏中有害物质的含量，同时可应用于中心农药监测站、农药监测分站及各级农药残留监测系统的建立。
文档编号G01N21/31GK2677917SQ20042001026
公开日2005年2月9日 申请日期2004年2月27日 优先权日2004年2月27日
发明者段铁城, 贾玮, 李振峰, 朱秀红, 吴建中, 王社峰, 胡小宁, 刘延超 申请人:河南农大迅捷测试技术有限公司