近年来有机磷农药残留导致的中毒与贸易纠纷事件频发,为了保障人民生命健康与农产品贸易开展,对有机磷农药残留进行快速、大批量检测迫在眉睫。传统检测方法如色谱、质谱、色质联用及毛细管电泳等不能实现以上目标,而酶抑制-光谱吸收和表面增强拉曼光谱(全称SERS)相结合可实现有机磷农药残留的快速筛查、定性与定量分析,达到快速、大批量检测的要求。但仍面临着一些问题：酶抑制-光谱吸收方法可实现农药残留的快速筛查,市场上也有相应的仪器,但在稳定性、功能性上需进一步改进；SERS光谱技术可实现有机磷农药残留定性与定量分析,但存在信号稳定性差、噪声干扰大等问题,此外分析检测中需借助专业知识和专业技术人员,不利于技术推广与应用。本论文将针对上述问题,深入探讨酶抑制-光谱吸收和SERS光谱有机磷农药残留检测的相关理论,开展以下两方面研究工作：1.基于酶抑制-光谱吸收原理,改进光学结构,优化弱信号处理和软件设计,形成性能良好的有机磷农药残留快速批量筛查装置；2.将化学计量学方法引入到农药SERS光谱分析中,提升分析稳定度,去除噪声干扰,简化光谱分析流程,实现基于SERS光谱技术的有机磷农药残留快速定性与定量分析检测。研究工作具体包括以下内容：1.设计单激光器分光型光学结构,并对光源进行间歇式开关以抑制温漂,提高了检测稳定性；采用以ARM微控制器为核心的嵌入式系统,结合QT架构设计界面友好、功能全面的用户软件；集成SD卡与网络传输模块,实现数据的本地存储与云端传输。2.基于光谱吸收检测装置,开展性能参数评估、蔬菜与土壤中的有机磷农药残留检测等实验。性能参数评估实验结果表明,检测装置的重复性、稳定性及检出限均较好。在蔬菜和土壤中的有机磷农药检测实验中,本文设计的检测装置与实验室分析仪器-分光光度计和气相色谱仪相关检测结果一致性良好；与商业速测仪器相比,该检测装置检测稳定性更为优越,能有效地实现有机磷农药残留的快速筛查。3.为了进一步实现农药定性定量检测,将化学计量学方法应用到有机磷农药SERS光谱分析中,系统地讨论了光谱基线扣除、杂波滤除、噪声平滑、光谱校正、特征提取与变量选择、分类与回归模型构建等方面的问题,构建一套完善的基于SERS光谱的有机磷农药快速定性与定量分析检测体系。4.针对SERS光谱分析中的实际问题,提出和引入性能优越的分析算法。在杂波滤除方面,利用光谱总体均值比较法,有效去除在光谱测量中产生的随机性杂峰。在多模型融合方面,引入结合Adaboosting与SVM形成新的定性分析算法,使得有机磷农药定性分析准确度得到有效提高。在变量选择中,基于原始GA与PLSR结合的变量选择算法,提出自适应的参数优化方法,使得定量分析精度得到明显提升。