采用双波长拟合相邻单波长实现食品安全快速检测的方法

摘要

本发明公开了一种采用双波长拟合相邻单波长实现食品安全快速检测的方法，按照如下步骤进行：采用基准波长一的LED灯照射标准浓度分级样品组得到一组基础数据；采用基准波长二的LED灯照射标准浓度分级样品组得到一组基础数据；采用被替代波长的LED灯照射标准浓度分级样品组得到一组基础数据；根据前述三组数据，采用多元回归拟合法得到拟合公式；测试过程中，将基准波长一照射待测样品的结果数据和基准波长二照射待测样品的结果数据代入多元回归拟合法得到拟合公式中，计算得到被替代波长的LED灯照射待测样品的结果数据。本发明通过2个波长的LED，实现了4个波长LED检测功能，使检测仪实现快速检测、小型化和便于携带。

说明书

技术领域

本发明属于食品安全检测领域，更具体的是一种采用双波长拟合相邻单波长实现食品安全快速检测的方法。

背景技术

食品安全快速检测仪器的主要性能要求是：体积小，便于携带，方便流动现场执法。检测速度要快，而对检测精度的要求不高，因为经过快检仪筛选的可疑样本还要送往检测中心进行质谱仪的定性检测。

酶标法是食品安全快速检测仪器采用的一种常见的检测技术。它采用特定的光波长，透射待测样本，如果待测样本含有非法物质，该物质将吸收光波，通过入射光强和出射光强的对比，就可以判断待测样本中是否含有非法物质，以及含有非法物质的浓度。由于待测样本中可能含有多种非法物质，所以需要不同波长的光去照射测量。这样就需要一套将白光分解成不同波长的单色光的光路转化系统。这套系统体积大，无法小型化，不适用于食品安全的快速便携检测。

随着LED技术的发展，目前市场上可提供单波长LED光源，与传统的卤钨灯经光路分解生成的单色光相比，单波长LED光源稳定性好，功率高。但成本也较高。由于食品安全快速检测的项目较多，需要用到不同的波长，有的波长使用频率高，有的波长使用频率低，比如550,580,600,630纳米的波长中，经常用到的是550和630波长。如果采用4个LED单色光源，第一，增加生产和维护成本；第二，四个灯头如果都固定在设备里，使用时通过机械切换的方法，如图1所示，将增加设备的体积。

发明内容

1、本发明的目的。

本发明为了解决现有技术中食品快速检测设备所需的光源系统体积大，无法小型化的问题，而提出了一种采用双波长拟合相邻单波长实现食品安全快速检测的方法。该方法采用2个波长的LED实现了4个波长LED的功能。通过去除机械转动机构，可缩小检测设备的体积。

2、本发明所采用的技术方案。

采用双波长拟合相邻单波长实现食品安全快速检测的方法，按照如下步骤进行：

步骤1、特征拟合阶段：

步骤1.1 采用基准波长一的LED灯照射单组分待测溶液标准浓度分级样品组，得到一组基础数据X1；

步骤1.2 采用基准波长二的LED灯照射单组分待测溶液标准浓度分级样品组，得到一组基础数据X2；

步骤1.3 采用被替代波长的LED灯照射单组分待测溶液标准浓度分级样品组，得到一组基础数据Y；

步骤1.4 采用多元回归拟合法得到拟合公式；，求出参数、、、；

步骤2、拟合公式应用：

步骤2.1采用基准波长一的LED灯照射单组分待测溶液得到一个数据x1；

步骤2.2采用基准波长二的LED灯照射单组分待测溶液得到一个数据x2；

步骤2.3 将基准波长一的数据x1和基准波长二的数据x2代入所述的步骤3中的多元回归拟合法得到拟合公式中，计算得到被替代波长的LED灯照射待测样品的结果数据y。

更进一步具体实施方式，所述的步骤1.1-步骤1.3的基础数据只需照射一轮浓度分级样品组。

更进一步具体实施方式，所述的替代波长为580纳米，基准波长一为550纳米，基准波长二为630纳米，按照如下步骤进行检测：

步骤1、特征拟合阶段：

步骤1.1用550纳米的LED灯照射标准浓度分级样品组，得到一组基础数据X1；

步骤1.2用630纳米的LED灯照射标准浓度分级样品组，得到一组基础数据X2；

步骤1.3用580纳米的LED灯照射标准浓度分级样品组，得到一组基础数据Y；

步骤1.4用多元回归拟合法得到拟合公式：3.32*X1-0.15*X2-9.6；

步骤2、拟合公式应用：

步骤2.1采用550纳米的LED灯照射单组分待测溶液得到一个数据x1；

步骤2.2采用630纳米的LED灯照射单组分待测溶液得到一个数据x2；

步骤2.3 将550纳米的数据x1和630纳米的数据x2代入所述的步骤3中的多元回归拟合法得到拟合公式中，计算得到580纳米的LED灯照射待测样品的结果数据y。

更进一步具体实施方式，所述的替代波长为600纳米，基准波长一为550纳米，基准波长二为630纳米，按照如下步骤进行检测：

步骤1、特征拟合阶段：

步骤1.1用550纳米的LED灯照射标准浓度分级样品组，得到一组基础数据X1；

步骤1.2用630纳米的LED灯照射标准浓度分级样品组，得到一组基础数据X2；

步骤1.3用600纳米的LED灯照射标准浓度分级样品组，得到一组基础数据Y；

步骤1.4用多元回归拟合法得到拟合公式：2.5*X1+0.35*X2-0.27；

步骤2、拟合公式应用：

步骤2.1采用550纳米的LED灯照射单组分待测溶液得到一个数据x1；

步骤2.2采用630纳米的LED灯照射单组分待测溶液得到一个数据x2；

步骤2.3 将550纳米的数据x1和630纳米的数据x2代入所述的步骤3中的多元回归拟合法得到拟合公式中，计算得到600纳米的LED灯照射待测样品的结果数据y。

更进一步具体实施方式，所述的步骤1.1中和步骤1.3中所照射的次数为1轮浓度分级样品组。

3、本发明的有益效果。

本发明通过基准波长一的结果数据和基准波长二的结果数据多元回归拟合法得到拟合公式得到待测波长结果数据，从而使双波长LED灯实现四种波长的食品安全检测，去除了两个LED，减小了整体体积，有利于小型化和便于携带，同时测量结果也达到了快速检测的标准。

附图说明

图1为采用机械驱动4个LED灯切换检测的原理图。

图2为采用本设备实现的浓度拟合原理示意图。

具体实施方式

实施例1：

具体实现方法是（以检测580的为例）：

1）用550纳米的LED灯照射单组分待测溶液标准浓度分级样品组，得到一组基础数据；

2）用630纳米的LED灯照射单组分待测溶液标准浓度分级样品组，得到一组基础数据；

3）用580纳米的LED灯照射单组分待测溶液标准浓度分级样品组，得到一组基础数据；

4）将550纳米的结果数据和630纳米的结果数据和580纳米的结果数据采用多元回归法拟合得出拟合公式。3.32*X1-0.15*X2-9.6

5）实际测试时，只需要550照射一次，得到数据x1，再用630照射一次，得到数据x2，带入第4步得到的拟合公式，就可以拟合出此时在580纳米波长照射下的数据。

拟合580波长实验的验证结果：

550实测数据630实测数据580实测数据根据拟合公式计算的结果x1x23.0490.0570.4870.5143.1860.0651.0050.9683.3240.0721.4671.4253.4850.0772.0011.9593.6300.0892.5502.4383.8220.1192.9503.071

从实验测试结果看，在整个测量量程内，拟合公式的结果和实际测量值的误差小，变化率也是相吻合的。

实施例2：

具体实现方法是（以检测600的为例）：

1) 用550纳米的LED灯照射单组分待测溶液标准浓度分级样品组，得到一组基础数据；

2) 用630纳米的LED灯照射单组分待测溶液标准浓度分级样品组，得到一组基础数据；

3) 用600纳米的LED灯照射单组分待测溶液标准浓度分级样品组，得到一组基础数据；

4) 将550纳米的结果数据和630纳米的结果数据和600纳米的结果数据采用多元回归法拟合得出拟合公式。2.5*X1+0.35*X2-0.27

5) 实际测试时，只需要550纳米照射一次，得到数据x1，再用630纳米照射一次，得到数据x2，带入第4步得到的拟合公式，就可以拟合出此时在600纳米波长照射下的应得数据。

拟合600波长实验的验证结果：

550实测数据630实测数据600实测数据拟合公式的结果x1x20.1611.0740.5160.5080.2452.1221.0361.0850.3742.7011.5621.6100.5072.8102.0611.9810.6622.8352.5262.3770.9333.0213.0083.120

从实验测试结果看，在整个测量量程内，拟合公式的结果和实际测量值的误差小，变化率也是相吻合的。

采用该方法的食品安全快速检测仪去除了两个LED，减小了整体体积，有利于小型化和便于携带。同时测量结果也达到了快速检测的标准。

采用拟合公式，利用2个固定波长，实现4个波长的检测效果。节约了产品的生产维护成本，有利于产品的小型便携化。非常适合应用于像食品安全快速检测这种量大面广，要求小型便携化，但精确度要求不高的领域。