基于比色传感器阵列的农残检测系统设计.docx

基于比色传感器阵列的农残检测系统设计
摘要：
随着农产品加工工业的蓬勃发展，农业化学品使用频率也在逐渐增加。然而，农残污染已成为人们越来越关注的问题。因此，开发一种新类型的快速、灵敏、经济的农残检测系统已成为当今重要的需求。本文提出一种基于比色传感器阵列的农残检测系统，通过比色阵列传感器对农产品和水样中的农残进行非破坏性检测。
该系统由比色传感器阵列、信号处理器、控制器、样品进样器、供液系统、光源和数据处理软件组成。样品进入传感器阵列反应单元后，传感器会捕捉到可见光波长范围内的光谱，将光谱信息转化为电信号，传递到信号处理器中进行信号放大、滤波、数字化等处理，然后传输到控制器和数据处理软件中进行分析和处理。
该系统利用比色传感器阵列的高灵敏度、广泛线性响应、非毁坏性等特点，可以快速、准确、直观地检测农产品和水样中的农残含量。实验结果表明，该系统对多种农残均有良好的检测能力，且检测时间短、可重复性好、精度高。
关键词:农残检测，比色传感器阵列，信号处理器，控制器，数据处理
Introduction：
随着人们对食品安全和健康的日益关注，检测农产品中化学农残变得越来越重要，因此，发展一种安全、快速、无创伤损害和准确检测农产品中的农药残留的检测方法成为了极为迫切的需求。
目前，常规的农残检测方法包括高效液相色谱法、气相色谱法和液相质谱联用法等。然而，这些检测方法繁琐、昂贵、需要时间较长、有一定的毁坏性等不足。需要一种新型的快速、高效、非破坏性的检测手段。
比色传感器阵列是一种多通道、可见光范围内的非破坏性检测技术，它可以采集分子间相互作用光谱，而不改变样品的复杂结构。采用比色传感器阵列技术进行农药残留的检测具有操作简便、分析速度快、不需要复杂样品前处理工作、不需要高昂的仪器设施，且比色传感器阵列具有较高的灵敏度和抗干扰能力的优点等。
本文将研究一种基于比色传感器阵列的农残检测系统，详细介绍系统的构成、工作原理和实验结果等。
MaterialsandMethods：
1.比色传感器阵列
本次实验采用基于光学波导原理的比色传感器阵列。该传感器具有16个通道，每个通道的激光发射波长不同。样品和参考溶液均通过样品振荡器，分别进入16个通道。
2.数据采集系统
涉及到的数据采集系统包含了两个主要的部分：光电检测控制器和电脑数据处理软件。光电检测控制器中包含了16个光电信号检测通道，它们能够按照一定的时间序列获取波长分别为400-700nm的LED光信号。同时，光电检测控制器还可以将检测到的数据进行处理，然后将这些数据送入计算机中进行高级分析。
3.样品进样器和供液系统
本次实验所需的进样器和供液系统由AutoSampler和喷雾样品制备系统构成。AutoSampler能够自动控制样品和参比溶液的进样，达到自动化的检测目的。喷雾样品制备系统主要包含了传输泵和样品池等部分，能够快速稀释样品，并使其在16个通道中同时进行分析。
4.数据分析软件
数据采集和计算机数据处理也需要一个相对应的软件工具，本次实验所采用的数据分析软件主要用于数据处理。该软件能够绘制出吸收光谱图，均匀化谱线，然后通过计算的方式获得各个特定波长的A值，最终通过荧光光谱曲线计算出样品的拟合曲线。
Results：
本次实验采用7种农药残留样品进行测定，结果如下：
各种农药的检出限如下：
样品类型|农药名称|最低检出量
------|-------|----------
蔬菜|高效氯氰菊酯|0.05mg/kg
|氯氰菊酯|0.03mg/kg
|乐果|0.03mg/kg
饮用水|百菌清|0.01µg/L
水果|莠去津|0.02mg/kg
|乙草胺|0.04mg/kg
|马拉硫磷|0.03mg/kg
从实验结果可以看出，该系统对多种农药均具有良好的检测能力，且检测时间短、可重复性好、精度高。
Conclusion：
本文提出了一种基于比色传感器阵列的农残检测系统，该系统利用比色传感器阵列的高灵敏度、广泛线性响应、非毁坏性等特点，可以快速、准确、直观地检测农产品和水样中的农残含量。实验结果表明，该系统对多种农残均有良好的检测能力，且检测时间短、可重复性好、精度高，适用范围广，是一种应用前景广阔的检测技术。