微機電系統(MEMS)[3]---食物處理分析

老鷹

 

食物和飲料成份分析是工業處理領域的一個重要部分。為了安全和分級，安裝在生產線上的光譜儀器用來執行這個總是如此昂貴而麻煩的步驟。但是現在，MEMS（微機電系統）經改進并簡化了光譜法，使之在工業生產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的開發問世。這支工程團隊由MEMS的先驅麻省理工學院高級教授Stephen Senturia領導(Senturia同時還是Polychromix的創始人、總工程師和董事長)。

生乳的成分分析，如脂肪、固態非脂肪、蛋白質等等，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，例如檢測陣列。一般來說，這些要花費多達40000美元，而Polychromix的DTS系統的花費只在7199到10999美元之間。

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其它光譜儀經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線上的DTS相連。有設備監控奶的流動，而奶成分的分析則由電腦來完成。(如圖3)

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, C# S5 z9 N# H3 w: Z( B2 V

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DTS的工作原理

DTS 的數千個獨立移動的衍射光束提供了一個全編程式光學轉換功能(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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, @0 s& F7 J% B$ p; e$ N, z; Y

其單色模式允許選擇一個濾波通帶或在整個光譜范圍區掃描單個通帶。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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在化學計量模式中，用戶可以采用獨立像素模擬控制來執行最適合的多波偏最小二乘加權，此時輸出和特定種類的集中是成比例的。而數字轉換模式則利用衍射光柵方法的可編程性來執行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。它的其它可運用領域包括農業、在線程序控制、取證、醫藥、航空以及材料厚度層數測量等。

作者：Roger Allan

斷刀

好東西。關注。。。。對我有用。

syw開門造車

老鷹網友好！

) p  p& ]8 j  }% R% q它的成本之所以大幅下降，關鍵就在：“其它光譜儀經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”技術上。

# K/ o3 j6 l+ T" @9 `這種東西還會有其它一些用途，我剛才初略的想了一下，已經列出七八種用途了。
7 i% h9 E- L: d
$ S3 C$ P! @( }1 l  ~+ v+ @好文！！！

$ H. U7 `$ q* v* \" O* o. h我來的晚（7月），斷刀網友來的更晚（10月），要不是斷刀網友的翻箱倒柜，這塊“玉”

  ]! f% W5 d! F1 l( d8 d& X/ p就漏掉了。
  E' Y8 o$ [9 a' X# Z# c+ n, l
謝謝兩位！！
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6 s1 s$ U% l  ]' p3 I7 Q1 S1 Jsyw  061016---08.44

斷刀

      對于食品的流水線生產過程中，如果能做到各項控制的在線測量，迅速反應。就可以使成本和品質控制有了質的飛躍。
( N! s, V6 r' p7 W    比如：油炸方便面生產線中的油耗控制，在生產過程中有幾十個影響因素（甚至包括天氣因素),但是現有檢測手段要幾個小時。時效性很差。對于生產線上每一參數的調整都要很長時間才能知道效果。
   所以此項技術的應用，將會對品質控制環節提供有效的手段。

黃一鈁

老大的這篇文章對我很有啟發，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別，請教一下？

syw開門造車

黃一鈁 網友好！
% X, t9 {5 E7 Q7 W. y
/ y. ]" t3 [4 c- C# O( F% q3 L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
做成了矩陣而以。類同攝像機和數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：

5 \- ~0 m5 N- S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
* u9 ~" G1 e3 @的感光元件“點”組成的矩陣，每個感光元件叫一個像素。
: `2 d5 L5 b* m
而本文介紹的是條形矩陣，
5 d& B( [1 r5 T5 y
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，
( X* ?8 d+ u' ]2 N, L  P
8 Y# N. u5 @2 A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？
  B0 Q0 I5 W9 \; x3 X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 網友好!
+ E/ d4 o, y6 X6 I4 m- j
若不是“未來工業之星 ”網友將此帖頂出，我不會看到你在7樓給我的帖。對不起。
7 c% O# r  e# X/ h8 e7 h
. D3 J+ d& S; t( U8 B9 u! L我的設想如下：
! X6 U+ a: V# O' d" [/ {2 f一、用于檢測海產品是否經過甲醛等有害物質處理方面。
二、用于檢測化裝品中鉛、汞及其它重金屬超標方面。
; M1 E; W5 V9 W% \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。
: H: ~; p0 n0 Y7 d3 }$ _/ n* x五、用于檢測蔬菜中農藥超標方面。
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。
: [5 L2 e, ]- |. D8 i八、用于檢測豬肉的瘦肉精問題。
" }  w, |5 b5 h8 F% r  u5 e九、用于環保方面對水質的檢測。
十、用于檢驗假鈔。
……
6 P( b/ w+ C% _& T7 J2 W
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% K) ^& V$ y. n# K" v
- y% U' k4 @5 u$ b( {5 u9 W% p未來工業之星 網友，你在8樓的帖：“光YY沒用的 。”
* M/ u' ?, s0 d我沒明白什么意思，不知道怎么回。
; T, P. F% `: b: O& r2 S
) [  y1 i- G8 `* s+ x) c( N; ^4 Q( s5 }syw   061109---04.16

kwh1984

謝謝您的回復，
* P, T$ q& K& j. n/ I! E也謝謝未來之星的"光丫丫"替我頂了一頂!