专利名称：一种多样品多成分独立、并行的检测仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环,测、食品安全检测领域，特别涉及到多样品多成分的检测仪器。
背景技术：
由于环境监测、食品和残留农药安全检领啲样品具有数量多、样品复 杂、分布范围广、检测项目多，在许多场合需要快速检测辦点，少数专 业实验室和大型分析仪器常常难以满足现场快速检测和管理部门对环境 和食品、残留农药安全监管和控制的要求。环境保护和食品安全计划的实施，即魏用于认证和仲裁分析的专业权威实验室和GC、 HPLC、 GC— MS、 HPLC—MS等实验室大型定量分析仪器，同时也需要大量适于现场 使用的具有多样品、多成分同时检测的快速检测设备或仪器。国外已有多种基于比色分析原理的便携式比色针，配以不同的试剂 盒，可以进行多种水质成分的测定。但这些产品只倉树单个样品进行测量， 不具备多样品同时检测能力。近年来随着人们对食品安全问题的日益重 视，国内食品安全检测专用仪器的研发已经有了一定基础。市场上出现了 一系列用于农药残留、甲醛、亚硝酸盐等毒害物盼I^M检测仪。现有的国 内外产品存在以下不足(1) 现有的这些食品安全检测仪器，大多数是只能检测一种有害残 留物成分的单通道检测仪，而且一次只能观糧一个样品，应用范围有限;(2) 现有的多通道检测仪虽然具有同时湖懂多个样品的功能，但必须等到所有通道中的样品全部制备好后才能一起开始测量，各通道的测量 过程相互不独立，因而先制备好的样品放置时间往往较长，必须等到后续 样品全部制备完成才能开始测量。这种非实时的多样品测量方式导致了整 体测量效率低下，无法实现随到随测，在实际应用中具有很大的局限性； (3)现有检测仪能够在一台仪器上对多种成分进行测定，但在一次 测量过程中却只能测量同一种有毒有害成分。只有在当前毒害成分测量完 成后，才能开始测量新的成分，不能实现真正意义上的多样品多成分的实 时并行测量。 发明内容本实用新型的目的在于提供一种多样品多成分独立、并行的检测仪 器。使用该检测仪器，可以在一次测量过程中实现多个样品和多成分的独 立并行测量。各个通道可以同时进行观懂，观懂过程与观懂方法相互多拉， 互不干手尤。为实现上述目的，本实用新型的具体技术方案为-由外壳、液晶屏、按键盘、打印机、暗室组、电源板、备用电池和样 品池组成检测仪器的硬件部分，由测量部分、嵌入式微处理器与辅助电路 和输入输出三大部分构成检测仪器的电路部分。测量部分包括光源稳压控制电路、单色(两个以上的LED光源)光 源组、多通道比色池、光电检测器组和信号调理电路。其中由稳压电路、 滤波电路和开关控制电路组成光源稳压控制电路;信号调理电路包括滤波 电路和放大电路。检测信号经滤波调理后，进入嵌入式微处理器。嵌入式微处理器内有可编程计数器/定时器阵列PCA，其中包含一个 专用的16位定时计数器和五个16位捕捉比较寄存器，可编程计数器/定时器阵列PCA来产生不同时基地时间片来触发中断进行测量，PCA自动 将定时计数器分别与五个捕捉比较寄存进行比较， 一旦发生匹配则会自动 触发相应的中断。由带有电源管理芯片，开关机电路的电源控制电路、带实时时钟芯片 和晶振、电容等辅助元件的实时时钟电路、带数据存贮芯片和电容、电阻 等辅助元件的数据存贮电路、带系统监控芯片和电容、电阻等辅助元件的 系统监控电路、带温度传感芯片和电阻、电容等辅助元件的温度测量电路、 以及多路选择开关和外部定时器(可选)构成辅助电路部分。输入输出部分包括显示装置、输入装置、串行通讯电路。其中显示装 置由液晶屏和数码管组成；输入装置可采用键盘、触摸屏等输入设备。本实用新型产生的积极效果为多样品多成分独立、并行的检测仪器 采用了国际上最先进的微处理技术和高集成度的光电子元器件，实现了仪 器的数字化、智能化以及适于非专业人员的现场快速测定，用户每放入一 个待测样品，即可立亥岍始测量；在其它样品正在湖糧的过程中，可以随 时开始其它通道的测量，各个样品的测量过程相互独立，互不干拢；观懂 的多个样品即可是同一检测成分，也可是不同成分；真正在一次测量过程 中实现了多样品、多成分的实时并行同时测量。
图1多样品多成分独立、并行的检测仪，机正面图；图2多样品多成分独立、并行的检测仪器整机背面图；图3暗室组分解图；图4检测仪器硬件原理框图；图5仪器测量部分软件流程框图；图6检测仪器的电路图。
具体实施方式
以下结合附图进一步详细说明本实用新型的具体实施方式
光源稳压电路(15)为单色光源组(16)提供恒定的工作电压，同时 控制光源的开关、单色光源组(16)用于产生单色光；待测样品放置在多 通道比色池(17)中，光电检测器组(18)将检测到的光强信号转换成电 信号，信号调理电路(19)对输出的电信号进行放大整形；嵌入式微处理 器(20)是整个仪器的运算与控制核心，电源控制电路(21)为整个仪器 提供可靠的工作电源，实时时钟电路(22)用于系统计时，,存IC电路 (23)将数据存贮在非易失性存C:器中，系统监控电路(24)随时监控系 统的运行状态，防止程序跑飞，温度测量电路(25)用于测量环境温度， 多路选择开关(27)可根据嵌入式微处理器(20)的指令 择适当的测 量样品；显示装置(28)和输A^置(29)提供良好的人机界面，串行通 讯电路(30)用来与PC机或串行打印机进行f^交换。如果不是利用嵌 入式微处理器(20)内部的PCA产生定时信号，则还需要外部定时/计数 器(26)来产生并行测量所需的定时。根据选定的测试指标，嵌入式微处理器(20)会自动选择当前测量样 品，并通过多路选择开关(27)和光源稳压控制电路(15)点亮单色光源 组(16)中对应的光源，产生单色光。单色光束穿皿有待测溶液的多通 道比色池(17)后，照射到光电检测器组(18)中对应的检测器上。检测 器将检测到的光强fll:接转换成电信号，再由信号调理电路(19)整形放 大后，经多路选择开关(27)输入嵌入式微处理器(20)。同时，实时时钟电路(22)和皿测量电路(25)也会将测量时的时间与皿值转换成 数字信号后，送入^A^微处理器(20)中进《瑰一步的数据处理。所有 测量 由繊存1&电路(23)保存在非易失性,存^:器中，可供用户 査询与数据汇总。显示装置(28)和输A^置(29)为主要的输入输出设 备。通过串行通讯电路(30)，可以实现与PC机的,交换功能，也可 外接串口打印机直接打印测量结果。实施例一蔬菜中农药残留的检测1、样品的准备。参照国标GB/T5009.199-2003中"乙翻旦碱酯酶光度法"的详细操作 步骤，将待测的麟样品切碎，用磷^&提取液提取后，取上清液进行测(1) 开机；(2) "通道设置"菜单，为敏通道测量指定当前测量的指标。 各通道测量指标可以相同，也可以各不相同。齡鹏可供选择的测量指 标数，根据ltbffl道所安装的LED光源波长不同而有所区别。设置好的值 会自动保存在仪器内，不必每次开机都设置；在此列中将A、 B、 C、 D 四组通道都设置为"农药残留"。(3) 进入"样品须糧"菜单，根据屏難示，将对照样品(对照样 品的制备参见GB/T5009.199-2003)放入指定的样品，按下"对照键"， 即开始测量对照样品。对照样品的测量每次开机只需领懂一次即可；(4) 仪器会自动打开农药残留检测所用的蓝色LED，通皿应的光电传繊，首先测量初始光强值Iol，并在三，后自动再次测量光强值Io2，并自动计算出Ko= (Io2-Iol);在延时等待的过程中，其它组测S1 道可以随时开始新的测量。(5) 按照GB/T5009.19-2003规定，依次向待测溶液中加入酶，底物 和显色剂，再放入仪器，按下"测量键"开始测量；(6) 仪器会自动打开农药残留检测所用的蓝色LED，通m应的光 电传麟首先测量初始光强值Itl ，并^H射中后自动再次测量光强值It2， 并自动计算出Kr (It2-Itl);在延时等待的过程中，其它组测M道可以 随时开始新的测量。(7) 在前一组样品测量的等待过程中，用户可以随时在其它组测量 通道中放入新的样品开始测量。各组通逸t间的测量相互不干扰；仪器面 板上的指标灯会显示各通道当前的工作状态。(8) 仪器会根据测得的Ko和Kt，计算出抑制率Y- (ko-Kt) /Kg，并 在屏幕上显示。用户可根据自己需要保存打印领懂结果；(9) 如果需要继续测量，重复步骤(5) (8);(10) 完成测量后，用户可以iSA "数据处理"和"系统设置"菜单， 进行领糧结果査询、数据打印、与PC机进行繊交Ml相关系统设置等 工作；(11) 工作完毕后关机。实施例二甲醛和农药残留的同时检测。 1、样品的准备。将待领啲样品切碎，用磷麟提取液提取后，取上清液用于甲醛的测农药残留样品的准备同实施例一。2、样品的测量。(1) 开机。(2) "通道设置"菜单，为^ffi道测量指定当前测量的指标。 各通道的指标可以相同，也可以不相同。每个通道可供选择的领糧指标数 根据M道所安装的LED光源波长不同而有所区别。设置好的值会自动 保存在仪器内，不必每次开机都设置；在此将鹏A和B设置为"甲醛"， 将通道C和D设置为"农药残留"。(3) 进入"样品测量"菜单，可先将农药残留对照样品^Ail道C 或D (在此假设首先使用C通道)，按下"对照键"，即开始测量对照样 品。测量时间约三射中，仪器的工作方式同实施例一。在此期间，除通道 C暂时锁定外，其它通道均可随时开始测量。(4) 在C通道正在测量的同时，用户可将甲醛对照样(一般为蒸馏 水)放入A或B通道，按下"对照键"，即开始测量对照样。仪器会自动 打开甲醛检测所用的LED，通过对应的光电传感器测量对照光强值Io。(5) 对照糊糧完成后，即可开始样品的测量。用户可以根据实际 情况的需要，选择任意通激任意成分开始测量。甲醛的测量方法参见 GB/T15516-1995 "乙酰丙酮光度法"中的要求，农药残留的测量方法同 实施例一。(6) 测量完成后结果会自动保存并在屏幕上显示。用户可以通过"显 示"键切换显示不同通激不同成分的测量结果。(7) 在其它组样品的领懂过程中，可以随时开始新的一组样品测量， 各组之间的测量相互不干扰;仪器面板上的指标灯会显示各ffiii当的工作 状态。(8) 如果需要继续测量，重复步骤(5) — (8);(9) 测量完成后，用户可以SA "数据处理"和"系统设置"菜单， 进行测量结果査询、数据打印、与PC mi^ff,交换及相关系统设置工 作；(10) 测量完毕后关机。
权利要求1、一种由外壳(5)、液晶屏(1)、按键盘(2)、打印机(3)、暗室组(4)、电源板(6)、备用电池(7)和样品池(12)所组成的多样品多成分独立、并行的检测仪器，其特征在于检测仪器由光源稳压控制电路(15)、单色(两个以上LED光源)光源组(16)、多通道比色池(17)、光电检测器组(18)和信号调理电路(19)构成的测量部分，嵌入式微处理器(20)和辅助电路部分，以及由显示装置(28)、输入装置(29)、串行通讯电路(30)构成的输出输入三大部分组成；
2、 根据权利要求1所述的多样品多成分独立、并行的检测仪器，其特征在 于光源稳压控制电路(15)包括稳压电路、滤波电路和开关控制电路三部分。
3、 根据权利要求1所述的多样品多成分独立、并行的检测仪器，其特征在 于信号调理电路(19)包括滤波电路和放大电路，检测信号经滤波调理后进入 嵌入式微处理器(20)。
4、 根据权利要求l所述的多样品多成分独立、并行的检测仪器，其特征在 于由带有电源管理芯片、开关机电路和电源控制电路(21)、带实时时钟芯片和 晶振、电容等辅助元件的实时时钟电路(22)、带数据存贮芯片和电容、电阻等 辅助元件的数据存贮电路(23)、带系统监控芯片和电容、电阻等辅助元件的系 统监控电路(24)、带温度传感芯片和电阻、电容等辅助元件的温度测量电路(25)、以及多路选择开关(27)和外部定时/计数器(26)构成辅助电路部分。
5、 根据权利要求1所述的多样品多成分独立、并行的检测仪器，其特征在 于显示装置(28)包括液晶屏(1)和数码管。
6、 根据权利要求l所述的多样品多成分独立、并行的检测仪器，其特征在 于嵌入式微处理器(20)内有可编程计数器/定时器阵列PCA，其中包含一个专 用的16位定时计数器和五个16位捕捉比较寄存器。
专利摘要本实用新型提供了一种多样品多成分独立、并行的检测仪器。该仪器由外壳、液晶屏、按键盘、打印机、暗室组、电源板、备用电池和样品池组成仪器的硬件部分；由测量部分、嵌入式微处理器与辅助电路和输入输出三大部分构成检测仪器的电路部分。仪器通过嵌入式微处理器内的可编程计数器/定时器阵列PCA来产生不同的时基的时间片来触发中断进行测量，PCA包含一个专用的16位定时计数器和五个16位捕捉比较寄存器，PCA自动将定时计数器分别与五个捕捉比较寄存器进行比较，一旦发生匹配则会自动触发相应的中断。如果不是利用嵌入式微处理器内部的PCA产生定时信号，则需外部定时器来产生并行测量所需的定时中断信号。使用该检测仪器，用户每放入一个待测样品，即可以立刻开始测量；各个样品的测量过程，并且相互独立、互不干扰；测量的多个样品即可是同一检测成分，也可是不同成分；真正在一次测量过程中实现了多样品多成分的实时并行同时测量。
文档编号G01N21/78GK201083690SQ20072008632
公开日2008年7月9日 申请日期2007年8月3日 优先权日2007年8月3日
发明者张华安, 海 杨, 胡江山, 辉 钟, 陆晓华, 陈光东, 雪 魏 申请人:荆州市众康生物电子科技有限公司