毕设论文 药农残留光电快速检测电气系统的设计.docx

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毕设论文药农残留光电快速检测电气系统的设计

目录

摘要……………………………………………………………………………………1

关键词…………………………………………………………………………………1

1前言…………………………………………………………………………………1

2绪论…………………………………………………………………………………2

2.1研究目的及意义…………………………………………………………………2

2.2研究内容…………………………………………………………………………3

2.3技术路线…………………………………………………………………………3

2.4技术指标…………………………………………………………………………3

3光电检测电路基础理论分析………………………………………………………4

3.1光电检测系统的基本构成………………………………………………………4

3.2光电探测器件的基本原理………………………………………………………4

3.2.1光电探测器的物理效应………………………………………………………4

3.2.2光电转换定律…………………………………………………………………5

3.2.3光电探测器的分类……………………………………………………………6

3.3光电探测器件的选择……………………………………………………………6

3.3.1接收光信号的方式……………………………………………………………6

3.3.2各光电探测器的性能比较……………………………………………………6

3.3.3光电探测器的应用选择………………………………………………………7

3.4光电倍增管…………………………………………………………………7

3.4.1工作原理………………………………………………………………………8

3.4.2工作过程………………………………………………………………………8

3.4.3运行特性………………………………………………………………………8

4光电检测系统设计…………………………………………………………………9

4.1光电检测系统电路图……………………………………………………………9

4.2前置放大电路……………………………………………………………………9

4.2.1基本电路分析…………………………………………………………………11

4.2.2噪声分析………………………………………………………………………11

4.2.3前置放大器的选择……………………………………………………………12

4.2.4前置放大电路的设计…………………………………………………………12

4.2.5防泄漏措施和接地……………………………………………………………14

4.3滤波电路…………………………………………………………………………15

4.4主放大电路………………………………………………………………………16

4.5后续信号处理电路………………………………………………………………16

4.5.1A/D转换器的选择……………………………………………………………16

4.5.2微控制器选择…………………………………………………………………17

4.5.3ADC与单片机的接口…………………………………………………………17

4.5.4单片机与计算机的I/O接口…………………………………………………17

4.6电源选择………………………………………………………………………18

4.7小结………………………………………………………………………………19

5系统软件实现………………………………………………………………………19

5.1主程序模块……………………………………………………………………19

5.2AD转换模块………………………………………………………………………19

5.3通信模块…………………………………………………………………………20

5.3.1PC机的通信软件………………………………………………………………20

5.3.2单片机的通信软件……………………………………………………………20

6光电检测系统对农药残留检测的实验研究………………………………………21

6.1测量原理…………………………………………………………………………21

6.2测量实验…………………………………………………………………………22

6.3误差分析…………………………………………………………………………24

6.4小结………………………………………………………………………………24

7结论…………………………………………………………………………………24

参考文献……………………………………………………………………………25

致谢……………………………………………………………………………………26

附录……………………………………………………………………………………26

农药残留光电快速检测电气系统的设计

摘要：

传统的农药残留检测方法主要有气相色谱法、高效液相色谱法、气相色谱质谱联用技术、液相色谱一质谱联用技术等。

这些方法虽然测量准确但存在样品前处理过程繁琐、消耗试剂、耗时长等缺点，不能满足快速、绿色检测的需要。

光电检测技术具有检测灵敏度高、取样量少、快速、简便，可在恶劣环境下进行在线、连续监测等优点，它在农药残留检测中的应用成为当今热点之一。

本文结合化学发光法和光电检测技术原理，设计一个光电检测系统对农药残留物进行检测，并进行了理论与实验研究。

关键词:

农药残留；光电检测；信号处理

DesignofPhotoelectricRapiddetectionSystemofPesticideResidues

Abstract:

Thetraditionalpesticideresiduesdetectionmethodcontainsgaschromatography,highperformanceliquidchromatography,combinedgaschromatographymassspectrometry,highperformanceliquidchromatographymassspectrometry,andsoon.Thoughthesemethodsareprecise,thereisalotofdisadvantageinthesemethodssuchasfussysamplepreparation,largeconsumptionofresgentandlongelapsedtime.Anditcannotsatisfytherequirementofrapidandgreendetection.Photoelectricdetectiontechnologyhasadvantageofhighsensitivity,littlesample,rapidandsimple,andabletorunonlineandcontinuouslyinthesevereenvironment.Itsapplicationinpesticideresiduesdetectionhasattractedconsiderableinterest.Combiningchemiluminescencemethodwithphotoelectricdetectionprinciple,thispaperdesignedaphotoelectricdetectionsystemtodetectthepesticideresidues,andconductastudyoftheoryandexperiment.

Keywords:

Pesticideresidues;Photoelectricdetection;Signalprocessing

1前言

农药是指用于预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草和其它有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成或者来源于生物、其它天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂。

农业的首次使用可以追溯到公元前，农药生产进入商业化阶段是从20世纪40年代一大批有机合成农药的使用开始，其主要代表农药是具有选择性的苯氧乙酸除草剂、有机氯和有机磷杀虫剂[1]。

农药的使用推动了农业的快速发展，给人类带来了巨大的经济利益。

但是，随着农药使用量的越来越大，它的缺点也暴露出来，最主要的就是农药残留问题。

农药残留指的是农药使用后残存在生物、农产品以及生态环境中的农药原体、代谢物、降解物和杂质的总称，通常把残存的数量称为残留量。

在通常情况下主要是指农药原体的残留量和其代谢物、降解物的残留量，具体大小与多种因素有关。

农药残留带来了水、食物以及生态环境各方面的污染，时刻危害着人们的身体健康与生命安全。

进入21世纪以来，随着人们生活水平和环保意识的提高，以及进入WTO以后农产品农药含量超标引起的贸易壁垒问题，如何切实有效地控制、监测农药残留己成为人们非常关心的问题，也引起了政府的高度重视。

2绪论

2.1研究目的及意义

农药的发明带来了农业科技的进步，但随着农药的大量使用，它所造成的危害也愈加明显。

农药在环境中的残留，时刻破坏着地球的生态系统;农药在食物中的残留，严重危害了人类的身体健康和生命安全;农药残留问题影响了我国的农产品出口，造成了重大的经济损失。

因此，对农药残留的高灵敏度检测就变得异常重要。

目前，我国对农药残留的检测方法还主要限于气相色谱法、液相色谱法等传统农药残留检测方法，这些方法虽然具有分析精度高、定量准确等优点，但是这些方法样品前处理复杂检测时间一长，成本过高，需要在实验室由专业人员来进行检测，不能满足现场检测的需求。

因此必须研究出新的农药残留检测方法，能够满足现场检测、快速、成本低、显示直观、定性和半定量及判断其产品是否使用安全的要求。

光电检测技术作为一种应用范围性较广且快速可靠的技术，它在农药残留检测中有着很大的研究价值。

基于此考虑，本文提出了一种化学发光法和光电检测技术相结合的农药残留检测方法。

研究的意义在于:

（1）对完善光电检测技术在农药残留检测领域应用中的理论探索具有重要的参考价值；

（2）将化学发光法和光电检测技术相结合，省去了光电检测系统中光源的设计，从而使得检测设备更加轻便，更易于现场检测的实现；

（3）为农药残留检测提供了一种新的快速检测的手段，具有应用前景。

本实验系统研制，将给科研和农业检测领域带来一种高效快速的光电检测方法，并为开发新的农药残留检测仪器提供了一种新思路和有效的手段，具有广泛的应用前景和潜在的经济效益[2]。

2.2研究内容

2.2.1从系统的整体出发，进行理论研究

主要包括光电检测系统的构成，光探测器原理、分类、性能参数及选取原则等的理论论述。

2.2.2光电检测系统的硬件电路的设计

包括前置放大电路的设计，滤波电路的设计，放大电路的设计，A/D转换电路与单片机电路等。

同时对各种器件的选型也做了详细论述。

2.2.3光电检测系统的软件设计

主要是A/D转换器的程序设计以及单片机主程序设计。

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