微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)[3]---食物處理分析

老鷹

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食物和飲料成份分析是工業(yè)處理領(lǐng)域的一個(gè)重要部分。為了安全和分級(jí)，安裝在生產(chǎn)線上的光譜儀器用來(lái)執(zhí)行這個(gè)總是如此昂貴而麻煩的步驟。但是現(xiàn)在，MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）經(jīng)改進(jìn)并簡(jiǎn)化了光譜法，使之在工業(yè)生產(chǎn)中的成本效益比更高。

去年，Polychromix推出了其可編程式數(shù)字變換光譜儀(DTS)。借助于MEMS衍射光柵光束原理，這種低成本的近紅外(NIR)光譜儀正推動(dòng)著食物處理領(lǐng)域的革命。(如圖1)

最初Polychromix是在國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局的資助下，出于化工用途而開(kāi)發(fā)這一儀器的。由Honeywell研究實(shí)驗(yàn)室、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和麻省理工學(xué)院開(kāi)展的研究最終促成了DTS的開(kāi)發(fā)問(wèn)世。這支工程團(tuán)隊(duì)由MEMS的先驅(qū)麻省理工學(xué)院高級(jí)教授Stephen Senturia領(lǐng)導(dǎo)(Senturia同時(shí)還是Polychromix的創(chuàng)始人、總工程師和董事長(zhǎng))。

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生乳的成分分析，如脂肪、固態(tài)非脂肪、蛋白質(zhì)等等，是一項(xiàng)典型的飲料分析。一些近紅外生乳分析光譜儀采用的是交換式近紅外光譜學(xué)技術(shù)，例如檢測(cè)陣列。一般來(lái)說(shuō)，這些要花費(fèi)多達(dá)40000美元，而Polychromix的DTS系統(tǒng)的花費(fèi)只在7199到10999美元之間。

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其它光譜儀經(jīng)常采用的是一個(gè)昂貴的二極管陣列，而DTS所用的是一個(gè)低成本的單極管陣列和一個(gè)可編程式光學(xué)調(diào)制器(如圖2)。它能夠分析不同的奶類(lèi)，不管其來(lái)源如何。測(cè)量探針和安裝在生產(chǎn)線上的DTS相連。有設(shè)備監(jiān)控奶的流動(dòng)，而奶成分的分析則由電腦來(lái)完成。(如圖3)

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DTS的工作原理

DTS 的數(shù)千個(gè)獨(dú)立移動(dòng)的衍射光束提供了一個(gè)全編程式光學(xué)轉(zhuǎn)換功能(如圖4)。這些光束的移動(dòng)距離不到1mm。由于沒(méi)有移動(dòng)部分，DTS不受雜散光的影響。其 USB接口支持功率和通信，同時(shí)還帶有一個(gè)“我的儀器”界面，從而可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的軟件包來(lái)進(jìn)行工作。其界面軟件有幾種運(yùn)行模式，可以通過(guò)軟件來(lái)選擇和控制。

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其單色模式允許選擇一個(gè)濾波通帶或在整個(gè)光譜范圍區(qū)掃描單個(gè)通帶。由于帶有非色散紅外線(NDIR)模式，因此無(wú)法選擇一個(gè)通帶過(guò)濾器的順序，這就相當(dāng)于一個(gè)NDIR過(guò)濾器輪。

在化學(xué)計(jì)量模式中，用戶(hù)可以采用獨(dú)立像素模擬控制來(lái)執(zhí)行最適合的多波偏最小二乘加權(quán)，此時(shí)輸出和特定種類(lèi)的集中是成比例的。而數(shù)字轉(zhuǎn)換模式則利用衍射光柵方法的可編程性來(lái)執(zhí)行50%吞吐量的編碼方案。

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DTS芯片尺寸只有105×85×145mm，功耗低于750 mW。它的其它可運(yùn)用領(lǐng)域包括農(nóng)業(yè)、在線程序控制、取證、醫(yī)藥、航空以及材料厚度層數(shù)測(cè)量等。

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作者：Roger Allan

斷刀

好東西。關(guān)注。。。。對(duì)我有用。

syw開(kāi)門(mén)造車(chē)

老鷹網(wǎng)友好！

它的成本之所以大幅下降，關(guān)鍵就在：“其它光譜儀經(jīng)常采用的是一個(gè)昂貴的二極管陣列，

5 l, C5 q" D; H) z, z! P& g/ u9 H而DTS所用的是一個(gè)低成本的單極管陣列……”這項(xiàng)“集成二極管陣列”技術(shù)上。

4 ^4 x% C. G, O* `2 ]+ _這種東西還會(huì)有其它一些用途，我剛才初略的想了一下，已經(jīng)列出七八種用途了。

好文�。�！
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我來(lái)的晚（7月），斷刀網(wǎng)友來(lái)的更晚（10月），要不是斷刀網(wǎng)友的翻箱倒柜，這塊“玉”

就漏掉了。
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& e; F6 s9 y* P! ^) Z謝謝兩位�。�

syw  061016---08.44

斷刀

      對(duì)于食品的流水線生產(chǎn)過(guò)程中，如果能做到各項(xiàng)控制的在線測(cè)量，迅速反應(yīng)。就可以使成本和品質(zhì)控制有了質(zhì)的飛躍。
    比如：油炸方便面生產(chǎn)線中的油耗控制，在生產(chǎn)過(guò)程中有幾十個(gè)影響因素（甚至包括天氣因素),但是現(xiàn)有檢測(cè)手段要幾個(gè)小時(shí)。時(shí)效性很差。對(duì)于生產(chǎn)線上每一參數(shù)的調(diào)整都要很長(zhǎng)時(shí)間才能知道效果。
   所以此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，將會(huì)對(duì)品質(zhì)控制環(huán)節(jié)提供有效的手段。

黃一鈁

老大的這篇文章對(duì)我很有啟發(fā)，我又悟出了些東西。問(wèn)一下大家，光電傳感器與此東西的效果有多大的區(qū)別，請(qǐng)教一下？

syw開(kāi)門(mén)造車(chē)

黃一鈁 網(wǎng)友好！
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它本身就是光電傳感器呀，只不過(guò)一個(gè)是點(diǎn)狀傳感器，而本文說(shuō)的元器件采用的是用集成技術(shù)
做成了矩陣而以。類(lèi)同攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)中的核心成像部件：CCD（電荷藕合）元件和
CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體）器件。
但，本文說(shuō)的器件與它們有兩點(diǎn)不同：
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3 `' ~+ l) p" x2 t3 Y一、CCD（電荷藕合）元件和CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體）器件。上面是由有很多一樣
的感光元件“點(diǎn)”組成的矩陣，每個(gè)感光元件叫一個(gè)像素。

而本文介紹的是條形矩陣，
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二、CCD（電荷藕合）元件和CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體）器件所接收的光譜寬，

3 T- ~4 v6 C9 g! H" G+ @0 k而本文介紹的器件光譜在近紅外范圍。

syw   061023---06.43
& a9 U& C1 j) _2 a) \  `( T
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kwh1984

不知道開(kāi)門(mén)造車(chē)大俠所說(shuō)的七八種用途是哪些，可否舉幾個(gè)例子？
* z2 \! o; x5 y) ^* x我這方面知之甚少，敲破了腦殼也沒(méi)想出來(lái)！

ftghnj

光YY沒(méi)用的

syw開(kāi)門(mén)造車(chē)

賈亦真 網(wǎng)友好!

若不是“未來(lái)工業(yè)之星 ”網(wǎng)友將此帖頂出，我不會(huì)看到你在7樓給我的帖。對(duì)不起。

7 m- b  T) V* T* D7 k我的設(shè)想如下：
6 M, q) B3 y3 Z: F& S1 e% _一、用于檢測(cè)海產(chǎn)品是否經(jīng)過(guò)甲醛等有害物質(zhì)處理方面。
二、用于檢測(cè)化裝品中鉛、汞及其它重金屬超標(biāo)方面。
三、用于檢測(cè)油炸大果子中是否參雜洗衣粉方面。
四、用于檢測(cè)面粉中漂白粉超標(biāo)方面。
0 S! _1 @0 s; A五、用于檢測(cè)蔬菜中農(nóng)藥超標(biāo)方面。
9 {9 X2 {& T$ c. R六、用于疹斷疾病方面-通過(guò)尿液。
( O' E0 t/ l  z& U/ F" n七、用于疹斷疾病方面-通過(guò)皮膚。
( [' }$ D) V4 R; s5 c八、用于檢測(cè)豬肉的瘦肉精問(wèn)題。
# a, \2 X* B# g: R8 Z九、用于環(huán)保方面對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)。
2 P  b; e" D" K6 t十、用于檢驗(yàn)假鈔。
6 ?5 F* j2 F3 w  e- U% j0 d……
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未來(lái)工業(yè)之星 網(wǎng)友，你在8樓的帖：“光YY沒(méi)用的 �！�
) a  C& X+ @  X我沒(méi)明白什么意思，不知道怎么回。
2 s, c' Z! }  c- m# z, ~+ p
syw   061109---04.16
" L+ s/ N7 W" t$ W" K
6 V# F/ }! _1 L$ z- E# n

kwh1984

謝謝您的回復(fù)，
- q7 f+ _# ~! r6 \; T% w也謝謝未來(lái)之星的"光丫丫"替我頂了一頂!