【正文】 畜和人體內(nèi)吸收好，而且與其它β興奮劑相比，它的生物利用度高，以至食用了含有克倫特羅的豬肉出現(xiàn)中毒。C分子式：C12H18Cl2N2O其中眼睛的視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜、毛發(fā)中殘留最高，是因?yàn)槠湎盥?；其次是肺、肝和腎；肌肉組織和脂肪組織中的殘留情況大致相當(dāng)，約為肝臟中的1/5。最早對(duì)CL的使用研究可追溯到80年代初美國(guó)一家生物公司，他們發(fā)現(xiàn)CL可明顯提高豬胴體的瘦肉率。交感神經(jīng)亢進(jìn)的人更易產(chǎn)生急性中毒癥狀。即便是在屠宰前7天停止對(duì)牲畜飼喂CL，仍能檢測(cè)出了一定的殘留，這充分證明了其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定不易分解的性質(zhì)[11,12]。 常見鹽酸克倫特羅檢測(cè)方法概述 高效液相色譜檢測(cè)法外國(guó)科學(xué)家應(yīng)利用二極管陣列檢測(cè)器（HPLC）測(cè)定動(dòng)物源性食品中CL的殘留量，回收效率很高，%。實(shí)驗(yàn)第一步是制作酶偶聯(lián)克倫特羅，其方法是先將CL與植物辣根中的HRP（過氧化物酶）相結(jié)合，第二步是在試管里加入含有CL的待測(cè)樣品和第一步制作的酶偶聯(lián)克倫特羅，使之相結(jié)合，之后根據(jù)有色物的變化計(jì)量待測(cè)樣品的含量。但是由于這種方法對(duì)于實(shí)驗(yàn)檢測(cè)環(huán)境要求很高，難以實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。 毛細(xì)管電泳法毛細(xì)管電泳法[19]是以彈性石英毛細(xì)管為分離通道，以高壓直流電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力，依據(jù)樣品中各組分之間淌度和分配行為上的差異而實(shí)現(xiàn)分離的電泳分離分析方法。放在密閉容器里的試樣，當(dāng)用經(jīng)過斬波器調(diào)制的強(qiáng)度以一定頻率周期變化的光照射時(shí)，容器內(nèi)能產(chǎn)生同與斬波器頻率的聲波。因?yàn)槲展鈴?qiáng)呈周期性變化，容器內(nèi)壓力漲落也呈周期性。若將光聲信號(hào)作為入射光頻率的函數(shù)記錄下來，就可獲得光聲光譜圖。 光聲光譜檢測(cè)技術(shù)發(fā)展歷史。光聲技術(shù)在不斷發(fā)展，二氧化碳激光光源紅外光聲光譜儀適用于氣體分析。如果用周期性的光去照射樣品時(shí)，樣品受熱，分子產(chǎn)生躍遷，物質(zhì)吸收光能產(chǎn)生聲信號(hào)，聲信號(hào)的強(qiáng)度隨樣品吸收光的增加而遞增。那個(gè)時(shí)代的理論研究工作主要針對(duì)氣體，對(duì)其它領(lǐng)域并未涉及過深但總的來說，那時(shí)光聲效應(yīng)的研究工作處于一個(gè)發(fā)展較為緩慢的階段[20]。我國(guó)早在70年代在光聲光譜領(lǐng)域進(jìn)行研究并取得了一定的成績(jī)。蘇州大學(xué)成功研制了我國(guó)首款商品化的光聲光譜儀P600。光聲光譜法優(yōu)點(diǎn)很多，從能量的角度說，光聲光譜法實(shí)驗(yàn)最終研究的是光聲池中檢測(cè)到的聲能[23]，它與物質(zhì)吸收的光能成正比，由于每種物質(zhì)的吸收峰值不同且不相互影響，所以對(duì)于檢測(cè)多重混合物質(zhì)具有先天的優(yōu)勢(shì)[24]；而且，系統(tǒng)內(nèi)部的反射光和散射光等因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果幾乎不產(chǎn)生影響，聲信號(hào)的強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比。一些實(shí)驗(yàn)研究低濃度、弱吸收性的樣本時(shí)，通常和相差很小，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，光聲光譜法對(duì)于弱吸收物質(zhì)有良好的檢測(cè)效果，它克服了種種困難，摒棄了大部分缺點(diǎn)，對(duì)于弱吸收物質(zhì)的檢測(cè)精度同樣很高；其次，光聲光譜檢測(cè)方法在光學(xué)、物理學(xué)、電磁學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在實(shí)驗(yàn)器材完善的條件下可對(duì)不同成分以及多種成分進(jìn)行同時(shí)測(cè)量；光聲光譜檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)限度受光聲檢測(cè)的部件組成影響，其中最重要有四點(diǎn)：光源強(qiáng)度的高低、光聲池結(jié)構(gòu)的合理性、微音器檢測(cè)靈敏度的大小及鎖相放大器精度[26]；第三，光聲光譜檢測(cè)的主要是聲光信號(hào)，突出的是待測(cè)樣本的聲信號(hào)，該信號(hào)是由于樣本被激發(fā)，吸收外界的調(diào)制能量（此處理解為光源產(chǎn)生的能量）產(chǎn)生躍遷，此處躍遷過程以無輻射弛豫方式躍遷到低能量狀態(tài)產(chǎn)生的聲信號(hào)，這是熱與聲之間的轉(zhuǎn)化，由此可斷定光聲光譜法是一種高精度的檢測(cè)方法，并且檢測(cè)范圍廣，使用條件少，對(duì)于光化學(xué)、光電學(xué)等的研究是一種十分有效的方法；第四，光聲光譜法對(duì)于紅外波段的檢測(cè)不會(huì)受到太大的能量損失影響，而對(duì)于熒光光譜法的檢測(cè)時(shí)會(huì)使得能量大部分損失，從而降低了靈敏度。其中，氣體理論是建立最早，而后光聲光譜檢測(cè)技術(shù)發(fā)展到可以檢測(cè)透明與不透明的各種形態(tài)的不同物質(zhì)。光聲光譜法己經(jīng)成為工廠廢氣在線檢測(cè)，大氣環(huán)境監(jiān)控的有效手段之一[28]。由氣體的光聲檢測(cè)理論衍生出農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，光聲光譜法可以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況，比如在水果的生長(zhǎng)、成熟、收割各階段散發(fā)的乙烯可以通過光聲技術(shù)監(jiān)控,借此掌握對(duì)農(nóng)作物的管理。常用壓電光聲檢測(cè)法進(jìn)行分析。目前，光聲光譜技術(shù)已應(yīng)用于動(dòng)物血液及組織的科學(xué)研究、疑難疾病的治療診斷、生物內(nèi)部構(gòu)成等方面。這些測(cè)量結(jié)果顯示出了疾病和病理組織之間的內(nèi)在聯(lián)系，為臨床診斷提供了準(zhǔn)確的診斷依據(jù)。 固體光聲檢測(cè)技術(shù)的一般理論（RG理論）當(dāng)用光源照射檢測(cè)樣本時(shí)，樣本吸收光能，逐漸轉(zhuǎn)化成熱能，這樣的光熱轉(zhuǎn)化過程使樣品溫度升高，這部分熱量分兩部分：第一部分在樣品自身內(nèi)循環(huán)傳遞；第二部分則在樣本外部進(jìn)行擴(kuò)散，就是所謂的周期性熱流。為了實(shí)驗(yàn)需要，對(duì)簡(jiǎn)單的圓柱形光聲腔的光聲信號(hào)進(jìn)行一維分析。周期性的氣流變化產(chǎn)生交變的熱擴(kuò)散過程，從而產(chǎn)生交變溫度場(chǎng)，它可表示為： （6）由于 ，所以可以得出溫度場(chǎng)的振幅與 成反比，在距離處，達(dá)到極限值，即密閉氣體中的溫度變化已完全衰減了。由于很小，所以將公式（9）作為邊界層真實(shí)位移的近似是合適的。因?yàn)樾盘?hào)檢測(cè)的傳感器被放置在樣品背面的氣體內(nèi)，所以稱為背激發(fā)光聲信號(hào)，而將稱為前激發(fā)的光聲信號(hào)。但是，通常的氣體活塞效應(yīng)是很大的，相比之下，表面振動(dòng)產(chǎn)生效應(yīng)即可忽略，只有在試樣足夠透明和調(diào)制頻率很高時(shí)才需加以考慮。當(dāng)介質(zhì)由于外電場(chǎng)的誘導(dǎo)會(huì)使其電極化，而引起其電介質(zhì)的形變，這就是電致伸縮。有時(shí)樣品發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)或多孔等因素而產(chǎn)生氣體時(shí)，附加信號(hào)會(huì)更加明顯。這時(shí)，在光源輻射范圍內(nèi)的區(qū)域會(huì)聚集大量的蒸汽，這些蒸汽吸收光能會(huì)引起體積的膨脹，其體積的漲縮是隨光源頻率改變而變化的，這種壓力的變化將產(chǎn)生聲波，這就是相變發(fā)生產(chǎn)生的附加信號(hào)。 光聲光譜法檢測(cè)的歸一化原理應(yīng)用光聲光譜法檢測(cè)固態(tài)樣品時(shí)的光聲信號(hào)強(qiáng)度可以由式（14）表示： （14）式中： —微音器相關(guān)系數(shù)； —系統(tǒng)熱擴(kuò)散系數(shù)； — 入射光的強(qiáng)度； —調(diào)制頻率，其值為； —被測(cè)樣品的密度； —樣品的比熱； —被測(cè)樣品涂層厚度； —檢測(cè)樣品的濃度；簡(jiǎn)化光聲池內(nèi)試樣獲得光聲信號(hào)強(qiáng)度表達(dá)式得： （15）式中： —比例常數(shù)； —待測(cè)樣品吸收系數(shù)； —入射調(diào)制光強(qiáng)；由公式（14）可知，樣品吸收系數(shù)與光聲信號(hào)強(qiáng)度成正比。 光聲光譜法檢測(cè)鹽酸克倫特羅數(shù)學(xué)模型的建立豬肉的化學(xué)成分很復(fù)雜，包括蛋白質(zhì)、脂肪、水分、碳水化合物等等。由于其他成分的紅外吸收波長(zhǎng)與鹽酸克倫特羅的吸收譜線不重疊，采用濾光片即可將其他成分的光聲信號(hào)濾除。微音器的相關(guān)參數(shù)和光源調(diào)制頻率、系統(tǒng)散熱系數(shù)均為定值，比例常數(shù)。對(duì)于豬肉來說，樣品中水的含量較高，這樣就會(huì)產(chǎn)生高于真實(shí)的光聲信號(hào)，引起測(cè)量的正偏差，測(cè)量結(jié)果偏大，這是對(duì)測(cè)量的最主要影響。圖4 水分和鹽酸克倫特羅的光譜圖 Spectra of water and clenbuterol為了克服因樣品中各個(gè)成分交叉敏感所引起測(cè)量的偏差，本研究提出了加權(quán)修正的光聲檢測(cè)方法。上述方法及測(cè)量模型是為消除水分對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響進(jìn)行的理論分析，為處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)奠定了理論基礎(chǔ)。圖5 固體光聲光譜檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 Structure of solid photoacoustic spectroscopy detection system 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成 光源光源為檢測(cè)系統(tǒng)首要環(huán)節(jié)，正常情況下，實(shí)驗(yàn)需要輻射源在試樣吸收系數(shù)β較大的光波波長(zhǎng)上，能提供盡可能大的輻射功率，提高檢測(cè)信噪比。高壓氙燈是光聲檢測(cè)中經(jīng)常用到的非相干光源，在800～1000nm之間有幾條強(qiáng)譜線，光譜主要呈現(xiàn)連續(xù)狀，是200～2400nm波長(zhǎng)之間非常有效的強(qiáng)輻射光源。　　下面詳細(xì)介紹下超高壓短弧氙燈，超高壓短弧氙燈啟動(dòng)速度很快，理論上稱之為瞬間啟動(dòng)，%。超高壓短弧氙燈使用時(shí)應(yīng)采取必要的安全防護(hù)措施。光輸出形式可自由旋轉(zhuǎn)下圖為氙燈的實(shí)物圖。 3） 氙燈接線時(shí)注意電極正負(fù)，如果接反會(huì)將燈燒壞。本課題設(shè)計(jì)的樣本復(fù)雜多樣，樣本的譜線參數(shù)分析范圍較廣，所以選擇氙燈作為檢測(cè)系統(tǒng)的光源。斬波器的實(shí)物圖，如圖7所示。在檢測(cè)樣本時(shí)，同時(shí)還要檢測(cè)鹽酸克倫特羅和水的濃度，但是他們各自的吸收譜帶有區(qū)別，在此可以采用濾光片解決這一問題，一定程度上濾光片是一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、成本低的波長(zhǎng)選擇器。 這種濾光片通常用來校正分光光度計(jì)的波長(zhǎng)標(biāo)度和吸光度標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過分析對(duì)比可知，決定選擇干涉濾光片。光聲信號(hào)的發(fā)生環(huán)境即為光聲池，光聲池的性能好壞對(duì)光聲檢測(cè)信號(hào)的質(zhì)量影響很大，由此判斷，光聲池是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的核心部分。對(duì)于第一種光聲池，由于其調(diào)制頻率一般低于光聲腔的最低階共振頻率，使得光聲腔工作于非共振狀態(tài)。其次，非共振式光聲腔不能對(duì)流動(dòng)的氣體進(jìn)行檢測(cè)，這也進(jìn)一步限制了它在我們變壓器在線監(jiān)測(cè)設(shè)備中的應(yīng)用。然而，在信號(hào)校正方面，非共振式光聲腔，由于溫度變化引起的信號(hào)的誤差只需要簡(jiǎn)單的校正。本文選用共振式光聲池，與非共振式光聲池相比，雖然共振式光聲池的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但其自身的共振增強(qiáng)效應(yīng)和較高的工作頻率對(duì)于改善信噪比有顯著作用；另外，共振式光聲池體表很大，對(duì)吸附性強(qiáng)的樣本檢測(cè)很有優(yōu)勢(shì)，而非共振光聲池雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小，但是由于光聲腔過小導(dǎo)致調(diào)制光源的照射不順利，從而降低光聲信號(hào)強(qiáng)度，在非共振光聲池這樣低頻的環(huán)境中，較弱的信號(hào)很容易受到噪聲的污染使整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度和精度降低，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；最后強(qiáng)調(diào)的是，在非共振式光聲池中，光聲信號(hào)的強(qiáng)度是與光聲池的體積和激光光源調(diào)制頻率成反比的；而共振式光聲池的調(diào)制頻率較高可以克服周圍的環(huán)境噪聲，有利于進(jìn)行電子檢測(cè)。簡(jiǎn)正模式振幅在共振模式下取得極大值，振幅可以表示為： （22）由（22）式可知，振幅隨著工作頻率偏離簡(jiǎn)正模式而逐漸降低，即與簡(jiǎn)正模式振幅成反比，所以可以認(rèn)為在共振的環(huán)境下，系統(tǒng)的光聲信號(hào)主要由共振模式產(chǎn)生，期間存在的其它模式被忽略。但是在非共振光聲池中，如果的值過高就會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不是很穩(wěn)定，最終影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，對(duì)于共振式光聲池來說，的值越高，對(duì)于提高光聲信號(hào)強(qiáng)度越有利，從而使得實(shí)驗(yàn)精度越來越高。圖10 不銹鋼縱向共振光聲池的實(shí)物圖 Physical picture of stainless steel longitudinal resonant photoacoustic cell 微音器微音器，通俗講其作用是一種轉(zhuǎn)化器件，它能把聲能轉(zhuǎn)換為電能，其過程很簡(jiǎn)單[39]，微音器中有聲信號(hào)通過時(shí)，根據(jù)聲音的變化，相應(yīng)的電流會(huì)相應(yīng)的改變，應(yīng)用到本實(shí)驗(yàn)，光聲池里產(chǎn)生的光聲信號(hào)被微音器采集到，變成電信號(hào)傳遞出去，可見微音器時(shí)光聲檢測(cè)系統(tǒng)中十分關(guān)鍵的部分。由于光聲檢測(cè)系統(tǒng)所采集的信號(hào)會(huì)夾雜著大量的噪聲信號(hào)，這些噪聲來自很多方面，重要的是能否從噪聲信號(hào)中將有用的信號(hào)提取出來是問題關(guān)鍵，本系統(tǒng)使用鎖相放大器，為了能夠更有效的采取微弱信號(hào)[40,41]。典型的鎖相放大器的結(jié)構(gòu)如圖12所示。表5 HB2311精密雙向鎖相放大器 Main parameters of filters1工作頻率5Hz~150KHz11不相干信號(hào)最大過載≥5000FS2量程10nV~1V12白噪聲最大過載電平≥100FS3輸入模式A、B、AB、短路13抑制同頻干擾功能大于40db 4輸入阻抗5MΩ//40Pf14輸出總動(dòng)態(tài)范圍≥130db5輸入短路噪聲電壓15最大輸出電平177。圖13 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 Structure of experimental platform由于固體檢測(cè)的特殊性[44]，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)考慮以下幾點(diǎn)：1）由于被測(cè)樣品的檢測(cè)成分含量很少，光聲信號(hào)微弱，因此，必須保證光密性良好，要對(duì)光聲池進(jìn)行光密性檢測(cè)；2）利用光聲光譜法進(jìn)行固體樣品的檢測(cè)，根據(jù)測(cè)量原理，需要在光聲池中充入背景氣體；3）在充入背景氣體后，會(huì)產(chǎn)生一定的背景信號(hào)，需要對(duì)背景信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，以免引起誤差。對(duì)本實(shí)驗(yàn)來說已然達(dá)不到，所以的使用稀釋的方法進(jìn)行提取，若想取5μg的瘦肉精，必須先用電子秤稱出5mg的鹽酸克倫特羅粉末，因?yàn)辂}酸克倫特羅的水溶性，將其加入1000ml水中，溶解后用量杯提取兩份1ml混合液，每份含量為5μg，分別加入A和B兩組的第一份肉樣中，使用磁力攪拌器對(duì)兩份樣品進(jìn)行攪拌，注意不要加熱，這樣一份樣品就制作成功了，依此原理，剩下的各個(gè)含量的樣本都是通過稀釋攪拌制作出來的。本實(shí)驗(yàn)使用特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法的小波去噪方法，ERA/DC算法只對(duì)白噪聲有抑制效果，但是實(shí)際情況是，在實(shí)際信號(hào)所含有的噪聲種類很多，不單單是白噪聲一種，除了隨機(jī)噪聲外，還含有漂移噪聲、尖脈沖噪聲等，為了彌補(bǔ)這一缺陷，對(duì)于信號(hào)先使用小波變換進(jìn)行去噪處理，再使用特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法（ERA/DC）進(jìn)行識(shí)別的方式，這樣就能獲得一種較好的除噪效果。小波變換被稱為“數(shù)學(xué)顯微鏡”，它通過平移和伸縮等運(yùn)算功能對(duì)信號(hào)進(jìn)行細(xì)致處理，能有效的從信號(hào)中提取信息。小波除噪基本方法有三種：域閾值去噪、重構(gòu)去噪、相關(guān)去噪[4648]。具體步驟如下：1）信號(hào)的小波分解公式為： （25）式中： —表示尺度系數(shù)，當(dāng)j=0時(shí)，=； —表示分解層數(shù)； —表示一對(duì)正交鏡像濾波組； —表示離散采樣點(diǎn)； —表示細(xì)節(jié)系數(shù)；其中，k=1，2，……，N，對(duì)分解層數(shù)的選擇很重要。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)構(gòu)造的漢克矩陣如下式（28）表示： （28）式中： —任意整數(shù)； —任意整數(shù)； 光聲信號(hào)去噪識(shí)別選取一組5μg實(shí)驗(yàn)樣品作為信號(hào)處理的實(shí)驗(yàn)樣本，通過光聲光譜實(shí)驗(yàn)最終獲得實(shí)驗(yàn)信號(hào)，信號(hào)處理部分使用本章所寫到的方法，即：用小波變換去除噪，再用ERA/DC的方法進(jìn)行識(shí)別，ERA/DC的實(shí)質(zhì)是在所得信號(hào)中加一個(gè)噪聲信號(hào)，名為噪聲—噪聲信號(hào)，最終通過算法獲得真實(shí)信號(hào)，達(dá)到濾除噪聲信號(hào)的目的。下面對(duì)所選樣本加入尖脈沖噪聲，加噪前后及去噪后的脈沖響應(yīng)如