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,，安裝在生產(chǎn)線上的光譜儀器用來執(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)并簡化了光譜法,，使之在工業(yè)生產(chǎn)中的成本效益比更高。

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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)

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最初Polychromix是在國防高級研究計(jì)劃局的資助下,，出于化工用途而開發(fā)這一儀器的。由Honeywell研究實(shí)驗(yàn)室,、桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室和麻省理工學(xué)院開展的研究最終促成了DTS的開發(fā)問世,。這支工程團(tuán)隊(duì)由MEMS的先驅(qū)麻省理工學(xué)院高級教授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),。

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),，例如檢測陣列,。一般來說，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,，不管其來源如何。測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,，從而可以通過標(biāo)準(zhǔn)的軟件包來進(jìn)行工作。其界面軟件有幾種運(yùn)行模式,，可以通過軟件來選擇和控制,。

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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,，因此無法選擇一個(gè)通帶過濾器的順序,，這就相當(dāng)于一個(gè)NDIR過濾器輪。

在化學(xué)計(jì)量模式中,，用戶可以采用獨(dú)立像素模擬控制來執(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執(zhí)行50%吞吐量的編碼方案,。

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)測量等,。

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作者：Roger Allan

斷刀

好東西。關(guān)注,。,。。,。對我有用,。

syw開門造車

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,，

! E4 Y# A6 K/ I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。
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這種東西還會有其它一些用途,，我剛才初略的想了一下,，已經(jīng)列出七八種用途了,。

  M9 H9 y# \' K$ ]好文！�,。�

我來的晚（7月）,，斷刀網(wǎng)友來的更晚（10月）,，要不是斷刀網(wǎng)友的翻箱倒柜，這塊“玉”
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就漏掉了,。
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謝謝兩位�,。�
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8 C5 r* z" q$ `: t) ?syw  061016---08.44

斷刀

      對于食品的流水線生產(chǎn)過程中,，如果能做到各項(xiàng)控制的在線測量,，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)有檢測手段要幾個(gè)小時(shí)。時(shí)效性很差,。對于生產(chǎn)線上每一參數(shù)的調(diào)整都要很長時(shí)間才能知道效果,。
   所以此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，將會對品質(zhì)控制環(huán)節(jié)提供有效的手段,。

黃一鈁

老大的這篇文章對我很有啟發(fā),，我又悟出了些東西。問一下大家,，光電傳感器與此東西的效果有多大的區(qū)別,，請教一下？

syw開門造車

黃一鈁 網(wǎng)友好,！

9 ?( }& S7 L) P  G8 F) y7 o* c+ P它本身就是光電傳感器呀,，只不過一個(gè)是點(diǎn)狀傳感器，而本文說的元器件采用的是用集成技術(shù)
, J  }" D  t2 T' H+ L* h+ l, ]9 M做成了矩陣而以,。類同攝像機(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，本文說的器件與它們有兩點(diǎn)不同：

6 p. Y. \; Y# J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
# v; O& q0 P9 D, u2 e6 w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,。

% u, Y8 {3 W* a( R; m5 s而本文介紹的是條形矩陣,，

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,，
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- z4 _3 O" w. v/ t3 G" a而本文介紹的器件光譜在近紅外范圍,。
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kwh1984

不知道開門造車大俠所說的七八種用途是哪些,，可否舉幾個(gè)例子？
我這方面知之甚少,，敲破了腦殼也沒想出來,！

ftghnj

光YY沒用的

syw開門造車

賈亦真 網(wǎng)友好!
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若不是“未來工業(yè)之星 ”網(wǎng)友將此帖頂出，我不會看到你在7樓給我的帖,。對不起,。

我的設(shè)想如下：
" T2 J5 G: ^# q$ P" R9 c* Z) |  z一、用于檢測海產(chǎn)品是否經(jīng)過甲醛等有害物質(zhì)處理方面,。
& [3 w5 ~: R+ g二,、用于檢測化裝品中鉛、汞及其它重金屬超標(biāo)方面,。
: C. f5 D$ h9 {三,、用于檢測油炸大果子中是否參雜洗衣粉方面。
7 k1 V4 v: X4 G3 f四,、用于檢測面粉中漂白粉超標(biāo)方面,。
五、用于檢測蔬菜中農(nóng)藥超標(biāo)方面,。
六,、用于疹斷疾病方面-通過尿液。
七,、用于疹斷疾病方面-通過皮膚,。
八、用于檢測豬肉的瘦肉精問題,。
九,、用于環(huán)保方面對水質(zhì)的檢測。
2 h# }: j+ Q! K' f& I& r5 {/ A. q十,、用于檢驗(yàn)假鈔,。
4 [' p. ^7 W, Y8 N8 D……

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, M- a6 Y5 @& L; T未來工業(yè)之星 網(wǎng)友，你在8樓的帖：“光YY沒用的 ,�,！�
我沒明白什么意思，不知道怎么回,。
; Q: z" u+ u. m8 \  D
' R. e% L- Q1 P# H* w& Wsyw   061109---04.16
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kwh1984

謝謝您的回復(fù),，
& K4 v  B6 |9 x8 R1 Q+ L也謝謝未來之星的"光丫丫"替我頂了一頂!