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)

最初Polychromix是在國防高級(jí)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(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)。

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(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。

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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開門造車

老鷹網(wǎng)友好！

" z+ e$ R+ d3 Z  h  w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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好文！！！

. h& k* v% W  P  U# G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”
1 l3 u$ f. o( g9 ?! v  h% u
就漏掉了。
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謝謝兩位！！
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2 Z; l/ k9 |( V7 w* Asyw  061016---08.44

斷刀

      對(duì)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(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開門造車

黃一鈁 網(wǎng)友好！
* C0 w: L, c) S4 M6 Q7 ?- r
, P$ N, l2 L1 w" p  _9 L5 y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)
5 }+ L/ K9 u# @9 j6 ?( {( d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
) I3 G8 l+ M4 h# x5 A% Y0 U& @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：
9 A$ f: {+ k% f2 E$ e
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，

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，
8 {4 V/ W* K' E7 u3 a
3 l7 ^# n) T0 Q" v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(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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2 t2 Z! P  z8 Q  K3 T) T5 E1 s若不是“未來工業(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。
0 |( P$ ]: U. R4 J
我的設(shè)想如下：
4 G$ @9 K5 F2 M5 n  F; f. V一、用于檢測(cè)海產(chǎn)品是否經(jīng)過甲醛等有害物質(zhì)處理方面。
, n3 Y  p$ s2 f* f9 [二、用于檢測(cè)化裝品中鉛、汞及其它重金屬超標(biāo)方面。
9 j3 g2 V$ k" n  u# ?8 E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。
/ C% B: E, x% b五、用于檢測(cè)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。
8 |) e1 k1 v7 m( w八、用于檢測(cè)豬肉的瘦肉精問題。
九、用于環(huán)保方面對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)。
& A# B* T# Y4 @; q十、用于檢驗(yàn)假鈔。
9 e4 J2 L5 {2 @2 n+ _……

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6 U8 x/ U. W2 T
- n* ^: [! ^4 F' r) 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。
' I0 E% ?6 l8 T1 Y9 N
syw   061109---04.16


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kwh1984

謝謝您的回復(fù)，
3 u% `* @0 \5 K  q" @. H5 T也謝謝未來之星的"光丫丫"替我頂了一頂!