微機(jī)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(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)),。

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,，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

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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,。

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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(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,。

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，

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,。

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。
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5 ~8 y9 a5 i& q/ l" I! U. @* x好文�,。,。�
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3 Q* c- `: O3 J! r8 ]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”
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就漏掉了,。
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謝謝兩位�,。�

2 L0 x0 u# R2 A( msyw  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)門造車

黃一鈁 網(wǎng)友好,！
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( }3 S* W+ N: }" z% Q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
6 H! M) J1 c9 ]8 S1 D9 Y% GCMOS（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：

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
" l3 p2 u, K6 ^4 G7 o2 n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,。
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7 \" H! Y5 i2 h; h& _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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5 K: V' U( d  N5 W而本文介紹的器件光譜在近紅外范圍,。

+ B. k! r7 G# s5 B: [5 A8 Qsyw   061023---06.43



! d2 J) w: x' ]  E3 m* ~7 [

kwh1984

不知道開(kāi)門造車大俠所說(shuō)的七八種用途是哪些,，可否舉幾個(gè)例子？
$ p* j$ u# W5 ]0 z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)門造車

賈亦真 網(wǎng)友好!
3 k: }, p. @. Z+ M
7 i) A; \% y2 x( L5 n$ ?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,。

8 a/ k: X" |5 M8 P1 B# Z7 l我的設(shè)想如下：
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,。
0 r1 b" s( s7 Z7 e7 N5 C$ \二、用于檢測(cè)化裝品中鉛,、汞及其它重金屬超標(biāo)方面,。
4 ?) t- ?# W+ H% T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。
! N2 ^% ~& z4 u: t2 q五,、用于檢測(cè)蔬菜中農(nóng)藥超標(biāo)方面,。
" Y: \) n$ x5 i+ V. j6 X9 B六、用于疹斷疾病方面-通過(guò)尿液,。
七,、用于疹斷疾病方面-通過(guò)皮膚。
八,、用于檢測(cè)豬肉的瘦肉精問(wèn)題,。
九、用于環(huán)保方面對(duì)水質(zhì)的檢測(cè),。
十,、用于檢驗(yàn)假鈔。
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2 C* g  ^9 e: S
未來(lái)工業(yè)之星 網(wǎng)友,，你在8樓的帖：“光YY沒(méi)用的 ,。”
我沒(méi)明白什么意思,，不知道怎么回,。
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syw   061109---04.16

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kwh1984

謝謝您的回復(fù)，
也謝謝未來(lái)之星的"光丫丫"替我頂了一頂!