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。

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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)麻省理工學院高級教授Stephen Senturia領(lǐng)導(Senturia同時還是Polychromix的創(chuàng)始人、總工程師和董事長)。

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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。

在化學計量模式中，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。

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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。

6 T8 ]8 A5 d2 e# U: I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。
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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”

就漏掉了。
, }, }; p( A" W+ s8 n) B
, q$ A; ~- E/ S謝謝兩位！！
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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。
. G" _3 Z) ?2 F6 ^3 C    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。
   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！
+ W" j; q! [, x4 t& F) x# z8 K
$ g% }- l2 y( o% K2 H4 S7 Y) i: Z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)
9 @# [1 ~1 a3 ~( T9 a1 ]1 ^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（互補金屬氧化物導體）器件。
但，本文說的器件與它們有兩點不同：

一、CCD（電荷藕合）元件和CMOS（互補金屬氧化物導體）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。
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而本文介紹的是條形矩陣，
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二、CCD（電荷藕合）元件和CMOS（互補金屬氧化物導體）器件所接收的光譜寬，
& q* Y+ U9 j$ H. [; y# m* {
& H- I$ m- @5 K2 T. }) k5 m4 J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？
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!

/ M2 Y) b+ P* L6 l/ d1 q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：
2 a. i$ [3 B" }) U8 Z! F) Y8 L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。
! K7 U% z1 x9 t6 i! k! O% c) n四、用于檢測面粉中漂白粉超標方面。
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。
- ]* Y* q4 H0 ~1 Z. x2 S5 Y/ H) Y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。
8 h) N1 ?! N( P7 E9 r- p) t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。
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$ k8 W; Y$ j; e) K: W, g, [syw   061109---04.16
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kwh1984

謝謝您的回復，
  i# ?8 r! X! Q* U" H也謝謝未來之星的"光丫丫"替我頂了一頂!