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。

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)

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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。

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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)

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DTS的工作原理

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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,，從而可以通過標準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。

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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，這就相當于一個NDIR過濾器輪,。

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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。

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,！
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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，
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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,。
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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,。

8 I& [% F' M. `  l: H5 ?2 O1 r- X7 H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”

+ _' e8 r# q& h+ I/ _" A, u就漏掉了,。
+ V) }0 d/ z% ]  ^& k: E
3 z7 S" {/ N8 v9 n& q( Q謝謝兩位�,。�
( d; s! j7 i0 h! o) }
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,。
7 E0 |0 c) l/ \; l    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,。
2 V' {2 k( i; ?$ f* b   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,！

$ v, f& E- D" Y" ]2 A# _7 Q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
! O1 \8 v& V3 X; i2 O4 S) f8 RCMOS（互補金屬氧化物導(dǎo)體）器件,。
但，本文說的器件與它們有兩點不同：

0 \% C  `8 D( w1 e2 N# u2 b* A4 F) [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
' K1 I* n, O, x$ i的感光元件“點”組成的矩陣，每個感光元件叫一個像素,。
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而本文介紹的是條形矩陣,，

- }0 g* j8 J% {  ]1 {* s$ _+ ?" ^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,，
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而本文介紹的器件光譜在近紅外范圍。

syw   061023---06.43
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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,，可否舉幾個例子,？
' K% _+ N7 \0 b( T. N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：
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,。
二、用于檢測化裝品中鉛,、汞及其它重金屬超標方面,。
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方面。
. m/ x3 I4 n) w. L: A0 {9 J5 S五,、用于檢測蔬菜中農(nóng)藥超標方面,。
六、用于疹斷疾病方面-通過尿液,。
  I4 t1 J& Y/ r: S, j1 E# Z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,。
十,、用于檢驗假鈔。
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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,。

2 \/ l9 B3 M6 {2 g' C( s: Esyw   061109---04.16

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kwh1984

謝謝您的回復(fù)，
: t$ X# e0 e+ \也謝謝未來之星的"光丫丫"替我頂了一頂!