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幅阵列图像，对这四幅阵列图像进行图像处理和特征提取，处理过程如图6 所示，得到此浓 度下的三聚氰胺的特征信息。图中, 检测不含目标物质液体得到的特征值表示牛奶中基质混 合物的特征值，而检测含目标物质液体得到的特征值表示三聚氰胺和牛奶中基质混合的特征 145 值，后者特征值和前者特征值之差即是三聚氰胺特征值。 图6 牛奶中三聚氰胺检测特征图（温度：25.6℃,湿度：48.9%，牛奶中三聚氰胺浓度：0.5ppm，时间：3min） Fi.6 Feature image of melamine detection in milk（Temperature:25.6℃, Humidity: 48.9%, the Concentration of melamine in milk:0.5ppm，Time:3min） 150 卟啉化学传感器芯片与不同浓度三聚氰胺溶液在相同条件（温度、湿度和同等反应时间） 下发生反应得到光谱特征信息图（如图7），图中5 张图分别表示0.1ppm、0.5ppm、1ppm、 1.5ppm、2.0ppm 浓度下的特征信息，随着三聚氰胺溶液浓度增加，发生RGB 改变，但传感 器阵列中发生显色变化点的位置及数量固定。对于检测某一物质，传感器显色变化出现相应 155 的特征信息（点位置和数量固定，同一物质不同浓度RGB 信息不同），表明系统识别稳定 性好，证明传感器阵列RGB 变化与溶液浓度的一一对应关系。 图7 牛奶中三聚氰胺不同浓度特征信息图: (a)0.1ppm (b)0.5ppm (c)1ppm (d)1.5ppm (e)2.0ppm（温度：25.6℃ 湿度48.9%，时间：3min） Fig.7 The Feature image of different concentration of melamine in milk：(a)0.1ppm(160 b)0.5ppm (c)1ppm (d)1.5ppm (e)2.0ppm（Temperature:25.6℃,Humidity: 48.9%, Time:3min） 图 8 牛奶中三聚氰胺不同浓度RGB 曲线图（温度：25.6℃， 湿度48.9%，时间：3min） 165 Fig.8 The RGB curve chart of different concentration of melamine in milk（Temperature:25.6℃,Humidity: 48.9%, Time:3min） 图8 是图7 光谱特征信息图的对应RGB 值的变化情况，横坐标表示浓度，纵坐标表示 RGB 的差值，右框中表示该种颜色的曲线代表相应点的颜色变化分量（如7R 卟啉传感阵列 170 上第7 点R 差值随浓度变化情况），图8 中只显示了阵列发生变化的10 个点的RGB 差值 随浓度变化情况，差值变化为0 的点（即图7 中黑色点）没显示。随着三聚氰胺溶液浓度的 增加，RGB 差值增大，表明系统定量识别性良好。 对上述5 种浓度三聚氰胺溶液分别做了5 个平行样检测，将得到的特征信息值采用欧氏 距离进行聚类分析，如图9 所示，图中第一列表示该浓度下对应的平行样，如2ppm-3 表示 175 浓度为2ppm 的第3 个平行样，同一浓度的平行样间在第一层或第二层可聚集到一起，平行 样之间欧式距离较小，表明每种浓度的平行样间光谱特征信息相差微小，不同浓度之间的欧 式距离明显大于平行样间的欧氏距离，不同浓度间特征值差异较大，易于识别，表明系统稳 定性好且定量识别性好。 180 图9 牛奶中三聚氰胺聚类分析图 Fig.9 Cluster analysis diagram of melamine in milk 4 结论 基于卟啉传感阵列芯片对液体中分子或离子的特异性识别，构建了一种三聚氰胺快速检 185 测系统，通过将分子或离子的特征信息转换为卟啉传感器图像信息来识别目标物质。开发了 一个完善的软硬件检测系统，集信号采集、信号处理分析以及数据管理于一体。运用该系统 对牛奶中三聚氰胺进行检测，实验结果证明该系统对其具有良好的定性和定量识别作用，且 该方法能对三聚氰胺进行ppb 级检测，能达到国家标准规定的三聚氰胺含量不能超过2ppm 的检测要求。 原创学术论文网Tag：职称论文发表 代写代发论文 论文发表 化学论文代写 |
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