微機電系統(tǒng)(MEMS)[3]---食物處理分析

老鷹

 

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

7 z8 n- t0 w* A

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)光譜儀正推動著食物處理領(lǐng)域的革命,。(如圖1)

最初Polychromix是在國防高級研究計劃局的資助下，出于化工用途而開發(fā)這一儀器的,。由Honeywell研究實驗室,、桑迪亞國家實驗室和麻省理工學(xué)院開展的研究最終促成了DTS的開發(fā)問世。這支工程團隊由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,，這些要花費多達40000美元,，而Polychromix的DTS系統(tǒng)的花費只在7199到10999美元之間,。

5 Q* P( C* j( K" w3 \( T- L/ q6 j+ W" K/ s

其它光譜儀經(jīng)常采用的是一個昂貴的二極管陣列，而DTS所用的是一個低成本的單極管陣列和一個可編程式光學(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,，而奶成分的分析則由電腦來完成。(如圖3)

2 e/ P$ f# e3 k

( v5 k, \" w, j6 I' K! }+ F: f) \- @

& z4 y& b/ p- I- @0 l0 l. _% M0 O' C

+ ?, ?+ u9 Q2 y) h% V

; `+ E) l) n, t) M; P

DTS的工作原理

DTS 的數(shù)千個獨立移動的衍射光束提供了一個全編程式光學(xué)轉(zhuǎn)換功能(如圖4),。這些光束的移動距離不到1mm,。由于沒有移動部分，DTS不受雜散光的影響,。其 USB接口支持功率和通信,，同時還帶有一個“我的儀器”界面，從而可以通過標(biāo)準(zhǔn)的軟件包來進行工作,。其界面軟件有幾種運行模式,，可以通過軟件來選擇和控制。

/ U7 o$ w0 n n; ~

9 s8 j0 r" K C" k* U

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

: K$ P+ \# ]& m; |8 @$ m

在化學(xué)計量模式中,，用戶可以采用獨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,。

; `5 S1 k# g$ X

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,！
) C) P- l/ c8 i
8 d5 P. t( D+ ?5 e0 g它的成本之所以大幅下降,，關(guān)鍵就在：“其它光譜儀經(jīng)常采用的是一個昂貴的二極管陣列，

而DTS所用的是一個低成本的單極管陣列……”這項“集成二極管陣列”技術(shù)上,。
1 m8 }1 K, U; F
' t1 d' ?/ ~! U! p( {8 A; R& @" P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,。

1 T) c+ T8 @# H1 y0 O( y9 t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”
& J. J5 e6 F1 r9 B. S  |
) ^0 s+ C$ ~) j' P就漏掉了,。

  z4 J% t/ @4 P/ `  ]5 m謝謝兩位！,！
: r5 v3 V! [1 \# ?4 g" E' B: \
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,。
9 X9 N, U5 X6 U  D/ O5 j    比如：油炸方便面生產(chǎn)線中的油耗控制，在生產(chǎn)過程中有幾十個影響因素（甚至包括天氣因素),但是現(xiàn)有檢測手段要幾個小時,。時效性很差,。對于生產(chǎn)線上每一參數(shù)的調(diào)整都要很長時間才能知道效果。
5 ~( C7 @9 g  ]   所以此項技術(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,！
6 V9 t  r# @6 J8 U, i
它本身就是光電傳感器呀，只不過一個是點狀傳感器,，而本文說的元器件采用的是用集成技術(shù)
做成了矩陣而以,。類同攝像機和數(shù)碼相機中的核心成像部件：CCD（電荷藕合）元件和
CMOS（互補金屬氧化物導(dǎo)體）器件。
5 a0 D+ }0 l( e: J% {# {但,，本文說的器件與它們有兩點不同：
6 J7 Y2 T1 }) ~) E  V  I' N- M, I0 r
% w; @' b1 ]! e9 e% d. U一,、CCD（電荷藕合）元件和CMOS（互補金屬氧化物導(dǎo)體）器件,。上面是由有很多一樣
的感光元件“點”組成的矩陣，每個感光元件叫一個像素,。

而本文介紹的是條形矩陣,，

) |7 K. U* L- B# a& d' Q+ Q二、CCD（電荷藕合）元件和CMOS（互補金屬氧化物導(dǎo)體）器件所接收的光譜寬,，
& o5 t! f! Q  ]
, q- Y: Q; e% s8 Y而本文介紹的器件光譜在近紅外范圍,。

! ~( }' [0 Z1 Hsyw   061023---06.43
) p0 t/ Z, L( ~+ Y$ d; F3 \9 A


: d* L- |2 i4 S' M

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!

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。

8 i% H" d* K. ^( A* [% F我的設(shè)想如下：
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,。
9 N# ~! z1 y" q% k' `8 \二、用于檢測化裝品中鉛,、汞及其它重金屬超標(biāo)方面,。
三、用于檢測油炸大果子中是否參雜洗衣粉方面,。
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,。
6 P8 [5 ]) v. w- y& a1 u七,、用于疹斷疾病方面-通過皮膚。
! y, L1 h+ R- u# W+ f8 [八,、用于檢測豬肉的瘦肉精問題,。
# `7 P) k! f6 k+ a4 X九、用于環(huán)保方面對水質(zhì)的檢測,。
十,、用于檢驗假鈔。
……
( G3 t9 Z- `  @& X
//****************************************

1 O1 X! B7 S1 E+ M* b9 M& D* d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,。
0 o3 D8 o. N* s- H' D1 j
0 n  `  Y& H5 [/ [syw   061109---04.16
) W  p" l3 L# u6 u  J

. n6 b4 `6 z! J4 A- `( s9 ]' r

kwh1984

謝謝您的回復(fù),，
也謝謝未來之星的"光丫丫"替我頂了一頂!