论文简介：
硕士论文-基于DSP的红外光谱检测氯氰菊酯农药残留的研究，共82页，43255字
摘 要
对市场蔬菜农药残留快速、实时的检测技术是当前食品安全控制关注的重大问题。
现有的各种农药残留检测方法存在：样品的前处理过程繁琐、消耗试剂、耗时长等缺点，
无法实现现代快速、绿色检测的需要。本课题是尝试利用红外光谱检测方法，以数字信
号处理器（DSP）为主控芯片，对蔬菜农药残留的直接检测做基础性研究。研究的意义
在于克服了传统的农药残留测定仪的缺点。采用了一系列创新技术，简化传统系统的复
杂度，实现了现代快速、绿色的检测。为我国市场蔬菜农药残留检测提供了一种可行性
的检测方法。
本文首先讨论了近红外光谱检测法的原理，并对其在氯氰菊酯检测中的可行性进行
了分析，根据这个理论确定了系统结构，以及测量氯氰菊酯的光波长。其次根据红外光
谱的特征，设计了一套光路来实现光的发射和接收，通过分析选用了合适的红外光源、
探测器、滤光片等光学器件。第三为了能够驱动发射 LED 并调制发射的频率，设计与之
匹配的驱动电路。检测信号是一个微弱的小信号，需要采用微弱信号检测理论来对该信
号作放大处理。本系统中采用锁定放大原理设计了调理电路。第四主控系统采用数字信
号处理器 DSP 对转换的信号采样，并对采样得到的信号进行处理，得到氯氰菊酯农药残
留值与对应的电信号的拟合曲线，从而获知这两者之间的大致对应关系。第五对试验数
据进行了分析。
研究表明，红外光谱法可以应用于农药残留检测精度要求不高的场合如超标施用农药
样品的快速粗筛选。通过对特定农药（如氯氰菊酯）立模型可以实现快速、直接检测蔬
菜样品。但限于红外仪器本身的灵敏度不够该方法尚无法实现对蔬菜样品精确的定量检
测。
关键词：农药残留； 红外光谱技术； 锁定放大；
数字信号处理器
目录
摘要…………………. 1
英文摘要….....2
第一章 绪论............ 1
1.1 研究的目的及意义.......... 1
1.2 现有方法及检测状况...... 3
1.2.1 色谱法............ 3
1.2.2 质谱法............ 5
1.2.3 免疫分析方法 5
1.2.4 酶抑制法........ 5
1.2.5 红外光谱分析方法....... 6
1.3 本文主要研究内容.......... 7
第二章 近红外光谱检测法原理及总体系统设计............ 8
2.1 近红外光谱法的基本原理............. 8
2.2 近红外光谱分析的优缺点............. 9
2.3 光电检测的工作原理及基本结构形式 ........ 9
2.4 菊酯类农药分析原理.... 11
2.5 红外农药残留检测的系统设计框图 .......... 13
第三章 红外传感器设计..... 14
3.1 LED 光源的选择 ............ 14
3.2 滤光片的选择. 15
3.3 探测器的选择. 15
3.3.1 PIN 硅光电二极管的结构及特性参数..... 15
3.3.2 探测器噪声分析......... 17
3.4 红外光传输通道设计.... 18
3.4.1 光纤概述...... 18
3.4.2 光路的结构设计......... 21
第四章 信号调理电路设计. 23
4.1 信号调理电路总体结构设计 ....... 23
4.2 红外发射电路设计........ 23
4.3 锁定放大电路设计........ 24
4.3.1 锁定放大的原理......... 24
4.3.2 锁定放大器的频谱迁移分析 ..... 26
4.3.3 锁定放大器各模块工作原理分析 ........... 26
4.3.4 前置放大电路设计..... 29
4.3.5 带通滤波电路设计..... 31
4.3.6 相敏检波器及低通滤波器设计 32
4.3.7 移相电路设计............. 35
4.4 A/D 转换电路设计 ......... 36
4.4.1 A/D 转换的一般性问题 ............. 36
4.4.2 A/D 转换器的类型 ...... 36
4.4.3 TMS320C5410 DSP 与 MAX147 的接口电路........ 37
第五章 主控系统软硬件设计............ 38
5.1 Ti TMS320C5410DSP 芯片概述 .. 38
5.1.1 Ti TMS320C5410 DSP 硬件体系结构 ..... 38
5.1.2 TMS320VC5410 串口工作特点 39
5.2 CCS 介绍 ......... 40
5.3 TMS320C5410 芯片的电源设计 .. 43
5.4 系统软件工作流程图.... 43
5.5 数据采集程序设计........ 44
5.6 数据滤波程序设计........ 47
5.7 液晶显示模块设计........ 48
5.7.1 液晶显示电路设计...... 49
5.7.2 液晶程序设计.............. 51
5.7.3 输入键盘电路设计..... 52
第六章 试验数据处理分析. 55
6.1 对试验数值的分析........ 55
6.2 试验结论......... 57
结论及展望............ 59
参考文献..60
致
谢..63
导师组意见………………64
学位论文独创性声明及学位论文版权使用授权书……65

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