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二十世紀(jì)九十年代，伴隨著更小、更便攜的光源、激光器和光譜儀的產(chǎn)生，狀況逐漸發(fā)生改變。比如，OceanInsight（建設(shè)在佛羅里達(dá)州奧蘭多市）研發(fā)了微型交叉Czerny-Turner光譜儀也不過才三十多年，其具備便攜性并適用在線測(cè)量。該技術(shù)被廣泛運(yùn)用在生物技術(shù)、能源、環(huán)境、制藥和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域。
初期的工業(yè)傳感器是簡(jiǎn)易的液位計(jì)、熱電偶和壓力傳感器，這類傳感器能夠檢測(cè)密閉容器內(nèi)化學(xué)和生物反應(yīng)的壓力、體積和溫度。顏色的核心參數(shù)依然是根據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)顏色表開展對(duì)比來檢測(cè)的，一切直接的化學(xué)或生物檢測(cè)全是通過將樣品帶到實(shí)驗(yàn)室來開展的。
據(jù)麥姆斯咨詢講解，一直以來，傳感器始終是生產(chǎn)制造工藝操作的1個(gè)核心節(jié)點(diǎn)。身為人類感官的延伸，傳感器能夠幫助制造技術(shù)人員監(jiān)控作業(yè)流程，進(jìn)而降低成本、能源和材料，并且實(shí)現(xiàn)更高的質(zhì)量水平。
1.材料組分檢驗(yàn)：
激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS)1種分子發(fā)射光譜的激光誘導(dǎo)等離子體/從遠(yuǎn)處檢驗(yàn)元素）和拉曼光譜也應(yīng)用了光譜測(cè)量技術(shù)?，F(xiàn)階段正在研發(fā)的系統(tǒng)——當(dāng)中包含OceanInsight的系統(tǒng)——正在應(yīng)用拉曼和近紅外光譜實(shí)現(xiàn)分子和生物檢驗(yàn)，并應(yīng)用LIBS實(shí)現(xiàn)元素和總體組分檢驗(yàn)。
比如，OceanInsight的SpeedSorter是一個(gè)主要是為輕金屬廢料分揀應(yīng)用而制定的模塊化系統(tǒng)（見圖3），其應(yīng)用LIBS。應(yīng)用傳統(tǒng)辦法沒法輕易分離帶有鋁、鎂和硅等元素的合金。LIBS對(duì)輕金屬反應(yīng)非常靈敏，使SpeedSorter系統(tǒng)可以精確地區(qū)分這種合金。
下圖OceanInsight的SpeedSorter系統(tǒng)是當(dāng)中一個(gè)應(yīng)用 Laser-induced breakdown spectroscopy 技術(shù)，其檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是一塊從分揀槽中掉下的廢金屬（a）；應(yīng)用SpeedSorter分離的3種鋁合金（b），當(dāng)中每組點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一塊分揀的廢鋁。
其余賤金屬也能夠分揀，如鎂合金或鈦合金。因?yàn)槭澜绺鞯貐^(qū)的廢料分揀設(shè)施一般在靠近室溫的情況下運(yùn)行，而且廢品碎片有可能被油漆、油和污漬遮蓋，因而這種系統(tǒng)需要可以承受各樣使用情況。
2.實(shí)驗(yàn)室外取樣的考驗(yàn)：
光譜儀最開始是在實(shí)驗(yàn)室里應(yīng)用的。但是，伴隨著應(yīng)用領(lǐng)域的研發(fā)和執(zhí)行方案的發(fā)展，光譜傳感器順理成章進(jìn)到標(biāo)準(zhǔn)更高、更復(fù)雜的環(huán)境中，如生產(chǎn)流水線和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地環(huán)境。在這類狀況下，光譜傳感器需要符合24/7可靠性、高通量檢測(cè)、多種連接模式及其不受到溫度、濕度、灰塵、水甚至輻射等環(huán)境變化的干擾。
以當(dāng)中的一種考驗(yàn)為例子，工業(yè)環(huán)境中的通信能夠根據(jù)包括以太網(wǎng)、Profibus、Modbus通訊協(xié)議和EtherCAT以內(nèi)的系統(tǒng)開展。數(shù)據(jù)格式和展現(xiàn)形式各有不同，對(duì)根據(jù)云計(jì)算的機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求逐漸提升。另外，人們希望每一個(gè)獨(dú)立的傳感器可以提供與別的多個(gè)同樣類型的傳感器同樣的結(jié)果，充分說明，在該領(lǐng)域提供光譜處理方案具備以往沒有的復(fù)雜性。
工業(yè)應(yīng)用開發(fā)流程：
在研發(fā)處理方案時(shí)，掌握特定應(yīng)用環(huán)境的特殊要求十分關(guān)鍵。例如來自于OceanInsight的系統(tǒng)和最開始由FluxData（位于紐約州羅徹斯特市）研發(fā)的系統(tǒng)都倡導(dǎo)非“一刀切”的方案，將高性能光譜學(xué)與先進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)相結(jié)合，研發(fā)出了適用于一連串工業(yè)問題的特殊處理方案。
當(dāng)中1個(gè)系統(tǒng)是由OceanInsight研發(fā)的光譜傳感器系統(tǒng)：SpectraNovaD8，生產(chǎn)制造工廠依賴其對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品生產(chǎn)流水線中的零部件開展迅速顏色檢測(cè)。
相對(duì)于消費(fèi)電子等行業(yè)來講，在符合用戶的高容量標(biāo)準(zhǔn)下，維持精度和準(zhǔn)確性的高通量質(zhì)量管理的功能尤為重要。之前的顏色檢測(cè)系統(tǒng)依賴與零部件的觸碰來精確測(cè)量零部件的外表顏色，而該儀器具備緊湊的非接觸式檢測(cè)系統(tǒng)，可便捷安裝到生產(chǎn)流水線機(jī)器上，并在一百五十ms或更短的時(shí)間內(nèi)對(duì)每一個(gè)零部件開展顏色檢測(cè)。該系統(tǒng)每日能夠 實(shí)現(xiàn)高出500,000個(gè)樣品檢驗(yàn)，結(jié)束了現(xiàn)代生產(chǎn)車間的迅速自動(dòng)化工作內(nèi)容。而且，該系統(tǒng)也維持了0.01?E*ab（標(biāo)準(zhǔn)偏差）的CIE76色差重復(fù)性。
3.液體顏色和透射檢驗(yàn)
另1個(gè)例子是液體透射測(cè)量系統(tǒng)（如下圖），該系統(tǒng)自動(dòng)解析鋁陽極氧化槽的顏色。盡管最開始是用作顏色的檢驗(yàn)，但諸如此類的技術(shù)也能夠依據(jù)光的吸收或透射來檢驗(yàn)液體濃度值。關(guān)鍵的是，攜帶式分光光度計(jì)系統(tǒng)能夠緊密集成到生產(chǎn)制造中，不用將樣品運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室或操作臺(tái)。
下圖中用作流體處理裝置中液體顏色和濃度值解析的液體透射測(cè)量系統(tǒng)和攜帶式框架內(nèi)的分光光度計(jì)系統(tǒng)（a）；應(yīng)用LTMS基于紫外吸收光譜法原位檢驗(yàn)的（專有）工業(yè)化學(xué)品的典型透射曲線（b）。
高可用性是基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)楫a(chǎn)品制作一般是二十四/七全天的。
從樣本獲取到數(shù)據(jù)展現(xiàn)的全部過程在幾秒鐘內(nèi)就可以結(jié)束。這類系統(tǒng)需要在加工廠各樣有可能的溫度范圍內(nèi)精確運(yùn)行。比如LTMS包含的技術(shù)能夠 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的流體處理，直接從分批罐中獲取樣品并將其遷移到光譜傳感器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)解析。接著，光源補(bǔ)償?shù)耐干?吸收數(shù)據(jù)依據(jù)選定情況實(shí)現(xiàn)輸出。
LIBS的另1個(gè)新起應(yīng)用是礦物和地質(zhì)樣品組分的實(shí)地鑒別。LIBS將這種分析從實(shí)驗(yàn)室?guī)雽?shí)地，給予在線、迅速的實(shí)驗(yàn)室級(jí)分析。對(duì)于高通量、遠(yuǎn)距離測(cè)量，涉及到開采及其原油和天燃?xì)鈶?yīng)用需要的測(cè)量，LIBS基本上是完美的選擇。之前，該分析取決于實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，如電感耦合等離子體（ICP）、激光燒蝕和X射線熒光（XRF）。光譜傳感器提升了工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域的產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率
開發(fā)在極端的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中工作的傳感器有其挑戰(zhàn)性，但收獲也可能是非常大的。預(yù)估未來10年內(nèi)，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中涉及到光譜傳感器的配置將明顯提升。
在工廠車間、工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用或資源勘查等隨意作業(yè)場(chǎng)景中，光譜傳感器都能夠完成更高的產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率。光譜傳感器的精度、準(zhǔn)確度、效率和操作靈活性使其特別適合工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，可以完成高通量、實(shí)驗(yàn)室級(jí)質(zhì)量控制與當(dāng)下工藝流程的集成。
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