便携式光纤表面等离子体共振SPR食品安全检测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种便携式光纤表面等离子体共振SPR食品安全检测仪，包括设置于一空腔结构的机箱内侧的光纤SPR传感器，与光纤SPR传感器连接的信号处理系统，以及与光纤SPR传感器和信号处理系统连接的直流电源管理系统。其中，光纤SPR传感器的探头通过穿透机箱的探测孔延伸到机箱外侧。本实用新型专利技术通过上述结构既保留了光纤SPR传感技术的特点，同时又使各个部件设置紧凑，避免了目前SPR检测仪结构庞大、集成度低、仅能使用交流电供电的缺点，实现了食品安全检测仪集成化和便携易用的目的，增强了食品安全检测的现场检测可操作性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及食品安全检测领域，更具体的说，是涉及一种便携式光纤表面等离子体共振SPR食品安全检测仪。
技术介绍
食品安全一直以来都是一项大家都关注的、关系国计民生的话题。在当前的食品安全检测领域，SPR(surface plasmons resonance,表面等离子体共振)技术是一种新型的检测技术。该SPR是金属表面自由电子同入射光光子互相耦合形成的局域电磁模式。当金属表面的自由电子在入射光场的激励下，与入射光的光子集体振荡，在金属表面产生了表面等离子体波。现有技术中，利用具有SPR功能的SPR传感器进行食品安全的检测。其检测原理为先在传感器金膜表面固定一层与待检物质分子有亲和力的生化敏感层，然后将待测样品溶液流过传感器金膜表面，若样品中有能够与传感器探头金膜表面的生化敏感层相互作用的分子，会引起金膜表面折射率变化，最终导致SPR角变化(使反射光在一定角度内完全消失的入射角称为SPR角)。通过检测SPR角度变化，获得样品溶液的折射率和待检物质的浓度等信息，由此，依据获取到的待测样品溶液的相关信息判断该待检物质是否符合检测标准。在该SPR传感器中采用的光波导耦合器件为镀有金膜，可产生全内反射衰减的棱镜，它是产生表面等离子体共振的重要场所。但是，该棱镜体积大，结构复杂而庞大，操作不够灵活，需要使用流通池作为传感介质，对应用环境要求较高，稍有不慎便会影响检测结果O因此，为尽量减少棱镜对检测结果的影响，当前人们将光纤和SPR原理结合在一起形成光纤SPR传感器。采用光纤，使被测空间缩小到光纤直径尺寸的数量级，可实现对长距离的实时检测，同时还可以为做成传感器阵列、光学集成提供了有利条件，能够克服传统SPR传感器信号易受机械结构、光源波动、温度变化等外界因素影响的缺点。但是，目前研究和开发的光纤SPR传感系统均是实验室应用级的，价格昂贵。在进行食品检测的过程中，由于传感系统部件体积大、安置松散，且均需要使用220V交流电供电，并利用个人计算机进行数据分析和处理，导致不便携，不易进行现场食品安全检测的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种便携式光纤SPR食品安全检测仪，以克服现有技术中的光纤SPR传感器的传感系统由于部件体积大、安置松散且需使用交流电以及个人计算机进行数据分析和处理，从而导致不便携，不易进行现场食品安全检测的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案一种便携式光纤表面等离子体共振SPR食品安全检测仪，包括一空腔结构的机箱；设置于所述机箱内侧的光纤SPR传感器；所述光纤SPR传感器探入待测的样品溶液进行检测，并获取对应所述样品溶液的检测信号的光纤SPR传感器探头，通过穿透所述机箱的探测孔延伸设置于所述机箱的外侧；设置于所述机箱内侧，与所述光纤SPR传感器连接，接收所述光纤SPR传感器转换所述检测信号后得到的代入温度补偿后的SPR光谱，并对所述SPR光谱进行处理，将得到的检测结果进行显示的信号处理系统；设置于所述机箱内侧，对所述光纤SPR传感器和所述信号处理系统提供直流电的直流电源管理系统。优选地，所述光纤SPR传感器包括设置于所述机箱内侧插槽上，通过连接器与所述光纤SPR传感器探头连接的Y型光纤稱合器；设置于所述机箱内侧，分别与所述Y型光纤耦合器连接的光源、光纤光谱仪； 所述光源包括卤钨灯光源；所述光纤光谱仪与所述Y型光纤耦合器连接，接收通过所述Y型光纤耦合器传输的所述光纤SPR传感器探头检测到的样品溶液的检测信号，并输入到预设的温度校准模型中得到温度补偿后的SPR光谱；所述信号处理系统与所述光纤光谱仪连接，接收所述光纤光谱仪输出的所述SPR光谱。优选地，所述光纤SPR传感器探头包括由内到外分别为纤芯、包层和涂覆层的多模光纤，以及设置于所述多模光纤外围的带孔金属保护罩；所述多模光纤的连接端通过连接器与所述光纤SPR传感器的Y型光纤耦合器连接，所述Y型光纤耦合器设置于所述机箱内侧插槽上；所述多模光纤沿所述连接端向外分为四个部分，所述多模光纤的第一部分即连接端，保留涂覆层和包层；所述多模光纤的第二部分去除涂覆层和包层且表面镀有金膜，作为第一检测端；所述多模光纤的第三部分保留涂覆层和包层，用于将第一检测端与溶液隔离；所述多模光纤的第四部分去除涂覆层和包层且表面镀有金膜，以及固化于所述金膜表面对所述样品溶液的溶液分子具有亲和力的生化敏感层，其切断面上镀有作为微反射镜的金膜，作为第二检测端；所述样品溶液的检测信号包括所述与空气接触的第一检测端接收到的反射光谱信号和与样品溶液接触的第二检测端接收到的反射光谱信号；所述带孔金属保护罩与所述多模光纤第一部分连接，延伸至所述多模光纤的第四部分。优选地，包括所述多模光纤的数值孔径的范围为O. 37 O. 48 ；所述多模光纤的纤芯直径的范围为400微米 1000微米，构成材料包括石英；所述纤芯外侧包裹有包层后的直径范围为425微米 1035微米，所述包层的构成材料包括硬聚合物；所述包层外侧包裹有涂覆层后的直径范围为730微米 1400微米，所述涂覆层的构成材料包括含氟聚合物。优选地，所述信号处理系统包括设置于所述机箱内侧，接收并对所述SPR光谱进行分析处理获取检测结果的微控制器；嵌入于所述机箱的面板上，与所述微控制器连接，并显示所述检测结果的触控屏。优选地，所述微控制器包括与所述光纤SPR传感器的光源和光纤光谱仪连接，调节所述光源的强度，以及设置所述光纤光谱仪积分时间的调控单元；与所述光纤SPR传感器的光纤光谱仪连接，接收所述光纤光谱仪输出的所述SPR光谱的接收单元；以及依据所述SPR光谱的最小峰值与预设拟合曲线进行分析和比较，计算得到所述样品溶液的检测结果的计算单元；与所述触控屏连接，将所述检测结果和/或所述检测信号进行存储并传输给所述触控屏的存储单元；其中，所述预设拟合曲线由预设的待检物质浓度与光谱最小峰值构成，所述检测结果包括样品溶液的折射率和待检物质的浓度。优选地，所述信号处理系统还包括设置于所述机箱内侧与所述微控制器连接，将所述样品溶液的所述检测结果和/或所述SPR光谱对外输出的输出模块；所述输出模块包括W1-Fi模块。优选地，所述直流电源管理系统包括；设置于所述机箱内侧的直流电池组，所述直流电池组包括锂电池组；与所述直流电池组连接，并依据预设值对所述直流电池组的电能进行电流、电压调节后输出的电源管理模块。优选地，其特征在于，包括设置于所述机箱面板上的电源开关组；和/或，设置于所述机箱的面板上与所述直流电源管理系统的直流电池组连接的充电接口 ；和/或，设置于所述机箱的面板上的散热板，所述散热板上设置有通气孔；和/或，设置于所述机箱的面板上，用于散热的风扇。优选地，其特征在于，还包括设置于所述机箱内侧，具有穿线孔，用于将所述机箱内的空间进行分层的隔板。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本技术公开了一种便携式光纤SPR食品安全检测仪。该食品安全检测仪包括集成在一个机箱内的光纤SPR传感器、信号处理系统和直流电源管理系统。其中，通过直流电池管理系统向该食品安全检测仪供电；延伸于机箱外侧的光纤SPR传感器的光纤SPR传感器探头，将检测样品溶液的检测信号传递给信号处理系统，使其对检测信号进行分析、处理，并将得到的分析结果进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式光纤表面等离子体共振SPR食品安全检测仪，其特征在于，包括：?一空腔结构的机箱；?设置于所述机箱内侧的光纤SPR传感器；?所述光纤SPR传感器探入待测的样品溶液进行检测，并获取对应所述样品溶液的检测信号的光纤SPR传感器探头，通过穿透所述机箱的探测孔延伸设置于所述机箱的外侧；?设置于所述机箱内侧，与所述光纤SPR传感器连接，接收所述光纤SPR传感器转换所述检测信号后得到的代入温度补偿后的SPR光谱，并对所述SPR光谱进行处理，将得到的检测结果进行显示的信号处理系统；?设置于所述机箱内侧，对所述光纤SPR传感器和所述信号处理系统提供直流电的直流电源管理系统。

【技术特征摘要】
1.一种便携式光纤表面等离子体共振SPR食品安全检测仪，其特征在于，包括 一空腔结构的机箱； 设置于所述机箱内侧的光纤SPR传感器； 所述光纤SPR传感器探入待测的样品溶液进行检测，并获取对应所述样品溶液的检测信号的光纤SPR传感器探头，通过穿透所述机箱的探测孔延伸设置于所述机箱的外侧；设置于所述机箱内侧，与所述光纤SPR传感器连接，接收所述光纤SPR传感器转换所述检测信号后得到的代入温度补偿后的SPR光谱，并对所述SPR光谱进行处理，将得到的检测结果进行显示的信号处理系统； 设置于所述机箱内侧，对所述光纤SPR传感器和所述信号处理系统提供直流电的直流电源管理系统。2.根据权利要求1所述的食品安全检测仪，其特征在于，所述光纤SPR传感器包括 设置于所述机箱内侧插槽上，通过连接器与所述光纤SPR传感器探头连接的Y型光纤率禹合器； 设置于所述机箱内侧，分别与所述Y型光纤耦合器连接的光源、光纤光谱仪； 所述光源包括齒钨灯光源； 所述光纤光谱仪与所述Y型光纤耦合器连接，接收通过所述Y型光纤耦合器传输的所述光纤SPR传感器探头检测到的样品溶液的检测信号，并得到SPR光谱； 所述信号处理系统与所述光纤光谱仪连接，接收所述光纤光谱仪输出的所述SPR光-1'TfeP曰。3.根据权利要求1所述的食品安全检测仪，其特征在于，所述光纤SPR传感器探头包括 由内到外分别为纤芯、包层和涂覆层的多模光纤，以及设置于所述多模光纤外围的带孔金属保护罩； 所述多模光纤的连接端通过连接器与所述光纤SPR传感器的Y型光纤耦合器连接，所述Y型光纤耦合器设置于所述机箱内侧插槽上； 所述多模光纤沿所述连接端向外分为四个部分， 所述多模光纤的第一部分即连接端，保留涂覆层和包层； 所述多模光纤的第二部分去除涂覆层和包层且表面镀有金膜，作为第一检测端； 所述多模光纤的第三部分保留涂覆层和包层，用于将第一检测端与溶液隔离； 所述多模光纤的第四部分去除涂覆层和包层且表面镀有金膜，以及固化于所述金膜表面对所述样品溶液的溶液分子具有亲和力的生化敏感层，其切断面上镀有作为微反射镜的金膜，作为第二检测端； 所述样品溶液的检测信号包括所述与空气接触的第一检测端接收到的反射光谱信号和与样品溶液接触的第二检测端接收到的反射光谱信号； 所述带孔金属保护罩与所述多模光纤第一部分连接，延伸至所述多模光纤的第四部分。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昱，张昱琳，何骥鸣，陈世奇，孔树全，傅剑宇，张炜，何国田，
申请(专利权)人：重庆绿色智能技术研究院，重庆市计量质量检测研究院，
类型：实用新型
国别省市：