微机电系统(MEMS)[3]---食物处理分析

老鹰

 

食物和饮料成份分析是工业处理领域的一个重要部分。为了安全和分级，安装在生产线上的光谱仪器用来执行这个总是如此昂贵而麻烦的步骤。但是现在，MEMS（微机电系统）经改进并简化了光谱法，使之在工业生产中的成本效益比更高。

去年，Polychromix推出了其可编程式数字变换光谱仪(DTS)。借助于MEMS衍射光栅光束原理，这种低成本的近红外(NIR)光谱仪正推动着食物处理领域的革命。(如图1)

最初Polychromix是在国防高级研究计划局的资助下，出于化工用途而开发这一仪器的。由Honeywell研究实验室、桑迪亚国家实验室和麻省理工学院开展的研究最终促成了DTS的开发问世。这支工程团队由MEMS的先驱麻省理工学院高级教授Stephen Senturia领导(Senturia同时还是Polychromix的创始人、总工程师和董事长)。

生乳的成分分析，如脂肪、固态非脂肪、蛋白质等等，是一项典型的饮料分析。一些近红外生乳分析光谱仪采用的是交换式近红外光谱学技术，例如检测阵列。一般来说，这些要花费多达40000美元，而Polychromix的DTS系统的花费只在7199到10999美元之间。

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其它光谱仪经常采用的是一个昂贵的二极管阵列，而DTS所用的是一个低成本的单极管阵列和一个可编程式光学调制器(如图2)。它能够分析不同的奶类，不管其来源如何。测量探针和安装在生产线上的DTS相连。有设备监控奶的流动，而奶成分的分析则由电脑来完成。(如图3)

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, Z. f$ N) q: T% ^% ~% `2 ]& i7 T5 k4 ]7 j5 B

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DTS的工作原理

DTS 的数千个独立移动的衍射光束提供了一个全编程式光学转换功能(如图4)。这些光束的移动距离不到1mm。由于没有移动部分，DTS不受杂散光的影响。其 USB接口支持功率和通信，同时还带有一个“我的仪器”界面，从而可以通过标准的软件包来进行工作。其界面软件有几种运行模式，可以通过软件来选择和控制。

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其单色模式允许选择一个滤波通带或在整个光谱范围区扫描单个通带。由于带有非色散红外线(NDIR)模式，因此无法选择一个通带过滤器的顺序，这就相当于一个NDIR过滤器轮。

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在化学计量模式中，用户可以采用独立像素模拟控制来执行最适合的多波偏最小二乘加权，此时输出和特定种类的集中是成比例的。而数字转换模式则利用衍射光栅方法的可编程性来执行50%吞吐量的编码方案。

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DTS芯片尺寸只有105×85×145mm，功耗低于750 mW。它的其它可运用领域包括农业、在线程序控制、取证、医药、航空以及材料厚度层数测量等。

作者：Roger Allan

断刀

好东西。关注。。。。对我有用。

syw开门造车

老鹰网友好！
* U2 t, e4 R; a; k" O* j7 @
它的成本之所以大幅下降，关键就在：“其它光谱仪经常采用的是一个昂贵的二极管阵列，

7 l) d; ]0 \5 w; `% N而DTS所用的是一个低成本的单极管阵列……”这项“集成二极管阵列”技术上。
8 |. Y2 Y% ]$ n. t! ^* f
$ @  V$ ^/ d% u  j! e& O% {1 g这种东西还会有其它一些用途，我刚才初略的想了一下，已经列出七八种用途了。
) t0 n  x/ }5 b, a  g- P  I4 P% ]
好文！！！
5 K' k5 p, L4 _" @$ F
2 `0 K0 u: G7 C0 x6 V! l* O3 N- l我来的晚（7月），断刀网友来的更晚（10月），要不是断刀网友的翻箱倒柜，这块“玉”

就漏掉了。

谢谢两位！！

syw  061016---08.44

断刀

      对于食品的流水线生产过程中，如果能做到各项控制的在线测量，迅速反应。就可以使成本和品质控制有了质的飞跃。
' K& t* ?$ j" q5 c! }0 R    比如：油炸方便面生产线中的油耗控制，在生产过程中有几十个影响因素（甚至包括天气因素),但是现有检测手段要几个小时。时效性很差。对于生产线上每一参数的调整都要很长时间才能知道效果。
   所以此项技术的应用，将会对品质控制环节提供有效的手段。

黄一钫

老大的这篇文章对我很有启发，我又悟出了些东西。问一下大家，光电传感器与此东西的效果有多大的区别，请教一下？

syw开门造车

黄一钫 网友好！

它本身就是光电传感器呀，只不过一个是点状传感器，而本文说的元器件采用的是用集成技术
做成了矩阵而以。类同摄像机和数码相机中的核心成像部件：CCD（电荷藕合）元件和
" Q: s! J0 T4 V5 QCMOS（互补金属氧化物导体）器件。
* h) z9 c! d1 i/ \, S3 S5 H* {但，本文说的器件与它们有两点不同：
. C7 B3 Y  m. G1 d
! v) U" R1 h+ Q8 {1 c一、CCD（电荷藕合）元件和CMOS（互补金属氧化物导体）器件。上面是由有很多一样
的感光元件“点”组成的矩阵，每个感光元件叫一个像素。

而本文介绍的是条形矩阵，
/ N! j1 d, v' _/ R0 Y1 r9 S. F$ ~
; m' X5 g/ D: _( S二、CCD（电荷藕合）元件和CMOS（互补金属氧化物导体）器件所接收的光谱宽，
1 J+ C& k1 w( g% x) Z8 E; a
7 `/ h! @+ O$ w* U" B- p而本文介绍的器件光谱在近红外范围。

# s' L7 l, B) h9 P" _syw   061023---06.43

8 \* B7 G, t- t% M6 m8 y8 s5 W
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kwh1984

不知道开门造车大侠所说的七八种用途是哪些，可否举几个例子？
  ~: g& q7 [7 `我这方面知之甚少，敲破了脑壳也没想出来！

ftghnj

光YY没用的

syw开门造车

贾亦真 网友好!

若不是“未来工业之星 ”网友将此帖顶出，我不会看到你在7楼给我的帖。对不起。
7 [3 |; C; U$ ?4 v* k& T+ ^
我的设想如下：
一、用于检测海产品是否经过甲醛等有害物质处理方面。
( J, w) v3 d! h2 G: a二、用于检测化装品中铅、汞及其它重金属超标方面。
三、用于检测油炸大果子中是否参杂洗衣粉方面。
8 o7 X8 n  T4 c四、用于检测面粉中漂白粉超标方面。
! E: [! ?2 S, x& Y4 _6 I9 \五、用于检测蔬菜中农药超标方面。
' Z  M' l7 ]( y( D六、用于疹断疾病方面-通过尿液。
# }. g  }3 @4 v8 t  Z) z! b七、用于疹断疾病方面-通过皮肤。
八、用于检测猪肉的瘦肉精问题。
. N8 u- `: Y: v- I7 Y+ y& ^) E% E九、用于环保方面对水质的检测。
十、用于检验假钞。
3 \3 L' F# ^7 Q) L% }3 e+ r……

' B$ J: }4 N' w2 \7 a//****************************************

未来工业之星 网友，你在8楼的帖：“光YY没用的 。”
. `- U: v  Y) M, m0 \. ~) y- m我没明白什么意思，不知道怎么回。
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syw   061109---04.16

kwh1984

谢谢您的回复，
: A9 h  ?0 F5 B: a8 t" m" R% `也谢谢未来之星的"光丫丫"替我顶了一顶!