室二维矩阵检测仪

仪器信息网讯 由中国环境保护产业协会主办，生态环境部、北京市人民政府等部门支持的第二十一届中国国际环保展览会于2023年4月13日至15日在北京中国国际展览中心(朝阳馆)举办，聚光科技携智慧环境板块多品牌矩阵（聚光科技、谱育科技、希思迪、美境数科、灵析光电、双谱科技）联合亮相。其中，谱育科技设立独立展台，双展台相辅相成，全面展示了聚光科技在生态环境领域一系列领先的创新产品组合与解决方案。聚光科技展台据了解，本次环保展是聚光科技智慧环境板块多品牌矩阵的首次联合亮相。聚光科技推出了数字双碳、大气环境协同管控、水环境管控、污染源管控、园区综合管控、应急执法能力建设及实验室能力建设七大解决方案，旨在以科技创新助力生态环保产业的创新发展。在本次环保展上，聚光科技展示了全线创新产品，共有38款产品参展，其中17款新品备受关注，这些产品都掌握着核心技术。聚光科技大气环境协同管控展台2021年，生态环境部发布《“十四五”全国细颗粒物与臭氧协同控制监测网络能力建设方案》，强调要进一步加强细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）协同控制监测能力建设，并且，要掌握PM2.5与O3的主要来源、浓度水平、生成机理、传输规律等。紧跟国家方案，聚光科技着力加强颗粒物与臭氧协同控制监测技术的同时，部署环境空气质量评价、减污降碳协同治理、移动污染源防治、环境空气质量达标管控服务等业务，助力我国进行大气环境领域的协同管控。在大气环境协同管控展台，聚光科技旗下自孵化子公司谱育科技推出了EXPEC 2200 环境空气含氧类挥发性有机物（OVOCs）自动监测系统。该产品基于国标和美国DNPH衍生-液相色谱法，实现了OVOC（醛酮化合物）的精准自动测量，准确度与精密度优于5%，可监测100多种VOCs组分，完全满足环境空气、园区在线监测的需求。EXPEC 2200 环境空气含氧类挥发性有机物（OVOCs）自动监测系统在阳光照射下，挥发性有机化合物可经由光化学反应生成臭氧、甲醛、乙醛等多种二次污染物。光化学污染物监测方面，聚光科技推出了AQMS 350臭氧分析仪（化学发光法），从原理上避免了挥发性有机物、细颗粒物等其他物质的干扰，检出限达到0.4nmol/mol，优于紫外吸收法臭氧分析仪；此外，EXPEC 2400 气态亚硝酸（HONO）分析仪采样单元采取电子控温结合空气浴控温方式，无漏液风险且无需运维。AQMS 350臭氧分析仪（化学发光法）、EXPEC 2400 气态亚硝酸（HONO）分析仪黑碳气溶胶是目前大气科学监测与研究的重要参数。黑碳分析方面，聚光科技本次推出新品：A570 黑碳分析仪。据悉，该产品可实现多波段监测，丰富黑碳来源信息，并可实现智能人机交互，测量校准自动完成。A570 黑碳分析仪同时，作为我国“十四五”规划的另一重要布局，国家特别强调：“我国生态环境领域科技创新面临新的挑战，其中温室气体减排压力空前突出，支撑碳达峰碳中和目标如期实现和应对气候变化面临重大技术挑战。”在当前大热的“碳达峰，碳中和”领域，聚光科技一直大力推广着其自主研发的高、中精度温室气体监测、车载温室气体走航监测系统、数智双碳平台等相关产品，为我国的温室气体监测贡献力量。数字双碳展台上，聚光科技旗下灵析光电展出了HGA-331 高精度光腔衰荡法温室气体分析仪。该分析仪采用光腔衰荡光谱（Cavity Ring Down Spectroscopy, CRDS）技术，可在有限的光腔内实现长达20千米的有效测量光程。据介绍，该分析仪是灵析光电自主研发、生产的高精度分析仪，可同时测量CO2、CH4、H2O三种气体浓度，其独有的内部控温、控压算法让这款分析仪具备了优异的精度与准确度，并可实现超低漂移。HGA-331 高精度光腔衰荡法温室气体分析仪同展台上，谱育科技还展出了EXPEC 2010环境空气ODS自动监测系统，其主要由Pre 4100 超低温预浓缩仪和EXPEC 3700 气相色谱质谱联用仪构成，其中，Pre 4100 采用二级除水、三级冷冻聚焦富集技术，温度可至-180℃以下。以智能感知监测和智慧平台管控，并实现生态环境数据的汇聚共享，聚光科技致力于生态环境保护十七年，提供的方案与服务涵盖环境监测仪器设备、管控平台、生态环境规划以及应急/运维服务等全链。展台中央，企业环保“测管治”一体化方案沙盘备受瞩目。据介绍，聚光科技一直致力于为客户搭建“测、管、治”三网融合一体化平台；通过环境监管的自动化、智能化、立体化，实现达标管控的目标，打造中国生态环境综合服务引领品牌。无组织排放集中管控系统本次环保展中，聚光科技还带来高精度二氧化碳分析仪（气相色谱法）、HMA-3000（Tl）铊水质在线分析仪、Micromac SmarTox 便携式生物毒性分析仪、SIA-3000(COD) COD水质在线分析仪等众多明星产品，都深受众多领导、专家、客户、终端用户、媒体、行业友商的关注。聚光科技其他展台一览：水环境管控展台应急执法能力建设展台实验室能力建设展台关于聚光科技：聚光科技（杭州）股份有限公司（股票代码：300203）成立于2002年，总部位于中国杭州，是一家以高端仪器装备产品技术为核心的高科技平台型企业。聚光科技用感知分析技术与数字化管理平台持续守护地球环境和人类生命的健康与安全。公司业务涵盖智慧环境、智慧工业、智慧实验室、生命科学与诊断等领域，为环境、水利水务、应急安全、冶金、石化、化工、水泥、半导体、材料、能源、地矿、食药、疾控、生命科学等众多行业客户提供分析仪器、试剂耗材、信息化软件、运维服务、检测服务、咨询服务等创新产品组合与解决方案。通过二十余年的快速发展，公司在企业规模、研发实力和市场占有率等各方面均位列国内行业前列，攻克多项“卡脖子”技术，打破国际垄断并实现落地产业化，成为国内高端仪器装备行业重要的创新平台与产业化基地，为中国科学仪器发展持续贡献聚光力量！

近日，德州仪器 (TI) DLP® 产品部的业务拓展经理 Mike Walker和 Optecks 的首席技术官 Hakki Refai 博士发表文章：二维微机电(MEMS)阵列为移动光谱分析仪打下基础，如下是文章全文。　　在近红外 (NIR) 光谱分析领域中，一个将便携性与高性能实验室系统的准确性和功能性组合在一起的系统将极大地改进实时分析。由一块电池供电的小型手持式光谱分析仪的开发可以实现对工业过程、或食品成熟度的评估在现场进行更有效的监控。　　大多数色散光谱分析测量在一开始采用的都是同样的方式。被分析的光通过一个小狭缝 这个狭缝与一个光栅组合在一起，共同控制这个仪器的分辨率。这个衍射光栅专门设计用于以已知的角度反射不同波长的光。这个波长的空间分离使得其它系统可以根据波长来测量光强度。　　传统光谱测量架构的主要不同之处在于散射光的测量方式。两种常见的方法有(1)与散射光物理扫描组合在一起的单元素(或单点)探测器，以及(2)将散射光在一组探测器上成像。　　使用 MEMS 技术的方法　　使用具有一个单点探测器、基于光学微机电系统 (MEMS) 阵列技术的全新方法可以克服传统光谱分析方法中的很多限制。在基于单点探测器的系统中，一个固态光学 MEMS 阵列用简单、空间波长滤波器取代了传统的电动光栅。这个方法可以在消除精细控制电动系统中问题的同时，利用单点探测器的性能优势。近些年，此类系统已经投入生产，其中，扫描光栅被取代，并且 MEMS 器件过滤每一个特定波长进入单点探测器。这个方法在实现更加小巧和稳健耐用光谱分析仪的同时，也表现出很高的性能。　　相对于线性阵列探测器架构，光学 MEMS 阵列的使用具有数个优势。首先，可以使用更大的单元素探测器，以提高采光量，并极大降低系统成本和复杂度，这对于红外系统更是如此。此外，由于不使用阵列探测器，像素到像素噪声被消除了，而这可以极大地提升信噪比 (SNR) 性能。SNR 性能的提高可以在更短时间内获得更加准确的测量结果。　　在一个使用 MEMS 技术的光谱分析系统中，衍射光栅和聚焦元件的功能与之前一样，但来自聚焦元件的光在 MEMS 阵列上成像。要选择一个用于分析的波长，一个特定的光谱响应波段被激活，这样的话，就可以将光引入到单点探测器中进行采集和测量。　　如果 MEMS 器件高度可靠，能够生成可预计的滤波器响应，并且在不同的时间和温度下保持恒定，那么这些优势就可以实现。　　将一个 DLP® 芯片或数字微镜器件 (DMD) 用作一个空间光调制器，并且在一个光谱分析仪系统架构中将其用作 MEMS 器件的话，可以克服数个难题。首先，使用一组铝制微镜来接通和关闭进入单点探测器的光，这在广泛的波长范围内是光学有效的。其次，数字微镜的打开和关闭状态由机械止动装置和互补金属氧化物半导体 (CMOS) 静止随机访问存储器 (SRAM) 单元的锁存电路控制，从而提供固定的电压镜控制。这个固定电压、静止控制意味着这个系统不需要机械扫描或模拟控制环路，并且能够简化校准。它还使得光谱分析仪设计更能免受温度、老化或振动等错误源的影响。　　DMD 的可编程属性具有很多优势。其中某项优势会在进行光谱分析仪架构设计时显现 -- 如果以被用作滤波器的微镜的寻址列为基础。由于 DMD 分辨率通常高于所需的光谱，DMD 区域会出现欠填充的情况，并且会对光谱过采样。这使得波长选择完全可编程，并且在光引擎出现极端机械位移的情况下，将额外微镜用作重新校准列。　　此外，DMD 是一个二维可编程阵列，这为用户提供高度的灵活性。通过选择不同的列数量，可以调节分辨率和吞吐量。扫描时间可动态调整，如此一来，用户可对所需波长进行更长时间、更加详细的检查，从而更好地使用仪器时间和功能。此外，相对于固定滤波器器具1，诸如采用的 Hadamard 图形等高级孔径编码技术，可实现高度的灵活性和更高性能。　　总之，与目前的光谱分析系统相比，使用 DMD 的光谱分析器件可实现更高分辨率、更高灵活性、更加稳健耐用、更小的外形尺寸和更低的成本，从而使得它们对于广泛的商业和工业应用更有吸引力。　　单探测器架构消除噪声　　目前基于线性阵列的光谱分析仪主要受到两个因素的限制。首先，探测器的波长选择受到像素孔径的限制。探测器的尺寸决定了采集到的光量，从而影响SNR。诸如Hamamatsu G9203-256的常见磷化砷镓铟 (InGaAs) 256像素线性阵列的尺寸为50微米 x 500微米。相反地，一个数字微镜阵列是一个完全可编程的矩阵，可以针对应用来配置列的数量和扫描技术。这可以将更大的信号呈现给通常与DMD一同使用的更大的1毫米或2毫米的单点探测器。将窄带光过滤到一个线性阵列中 -- 通常是50微米宽像素 -- 也许会出现串扰的问题。像素到像素干扰会成为读取过程中产生噪声的主要原因。这些干扰可通过单探测器架构消除。此外， 通过利用1kHz至4kHz的数字微镜扫描速度，单点探测器可以达到与平行多点采样相类似的驻留时间。对于基于MEMS -- 或基于DMD -- 的紧凑型光谱分析仪引擎，结果显示SNR的范围大于10000:1。　　对于超级移动光谱分析仪十分关键的小型、高分辨率2D MEMS阵列　　为了尽可能地提高性能，用户需要考虑可被用于将光线反射至探测器的MEMS总面积。然后，将这个面积与可用单点探测器孔径尺寸仔细匹配。　　一个采用5.4微米微镜的DMD具有超过40万个可用像素，并且可以针对700纳米至2500纳米的波长进行优化。该款DMD是DLP2010NIR，它采用一个被称为TRP的全新像素架构。如图1中所见，这个像素提供17度的倾斜角。DLP2010NIR在一个评估模块中运行 这个评估模块提供针对光谱分析应用场景的独特光学架构。一个利用17度接通和关闭角度的光学路径可以用一个尽可能减少散射光的小巧引擎实现高性能感测分辨率。　　图2中显示了这个针对光谱分析使用情况的独特光学引擎。这个系统优化了整个光路径中光学信号。来自样本的响应在DMD上成像，从而实现对每个波长的空间控制。这个评估模块的目的在于，通过将高效MEMS用作光谱分析中的高速2D滤波器，来获得设计优势。它是一款小巧、结实耐用且高度自适应系统，能够使光谱分析走出实验室，直接应用于现场测量或含光源测量。与传统光谱分析仪相比，同一个器件中的透射和反射测量头互换功能可以实现性能基准测试。　　一个利用DLP2010NIR芯片的光谱分析光引擎有数个照明模块，并且每个模块的工作方式稍有不同。在一个传输模块中，光源、比色皿支架、高精度比色皿和和其它安装硬件被用于完成透射样本的吸收量和散射属性的测量。NIR透射测量值可用于液体样本，诸如果汁的水含量或出现的气体特征。这些数据能够提供与果汁原产地有关的很多信息。在固体样本中，NIR透射可以测量塑料管的不透光度，而这是观察气体和液体在传送线路中流动的重要参数。线路内的透射测量也被用于分析黄油在生产过程中的水含量，这样可以及时调整黄油制作工艺，从而节省了时间、尽可能降低成本，并且增加最终产品的质量。　　或者，在样本无需与光谱分析仪窗口接触的测量中，反射模块是一个选择。它可以在几厘米的距离之外灵活地执行扫描操作，比如肉品被包装在塑料薄膜后监测肉品质量。诸如血糖预测等健康应用方面，也可以使用皮肤的漫反射来成为NIR区域内特色应用。　　最后，在光纤耦合模块中，不论是透射测量，还是反射测量，它们都是通过光纤实现。这样可以在光谱分析仪与样本无法直接接触时实现测量。此类采样示例包括监视工业过程、测量导管中流动的液体、分析鸡肉、牛肉和猪肉中的湿度、脂肪和蛋白质含量。这些模块极大地扩展了应用范围，并且提供更高的测量性能。Optecks具有能够实现所有这些采样方法的照明模块解决方案。　　正如之前讨论过的那样，使用DMD的光谱分析器件将功能拓展至对多个物质的分析、测试和测量。它们为实现更加准确的性能、更高分辨率、更大灵活性、更好的稳健耐用性和更小外形尺寸光感侧解决方案提供一个途径。此外，使用DMD的光谱分析仪还带来了更高的测量可靠性，而这在之前使用的传统光谱分析系统中，这也许是无法实现的。不论用户是打算用它测量农田中的庄稼需要的灌溉量，或是想要预测食物中的腐败程度，光谱分析都在不断成为准确、实时分析的强大方法。　　参考书目　　1 Pruett, E.，“德州仪器 (TI) DLP® 近红外光谱分析仪的最新发展可实现下一代嵌入式小巧、便携式系统”SPIE 9482-13 2015年4月　　作者简介　　Mike Walker先生是德州仪器 (TI) DLP® 产品部的业务拓展经理，负责这个部门的光谱分析业务。在过去几年中，Walker始终致力于将这项突破性架构引入到IR感测领域。在此之前30年间，Mike领导了TI的多个技术和业务团队。　　Hakki Refai博士是Optecks的首席技术官。他在针对基于DLP系统的光学、电子和软件系统的设计和开发方面拥有10几年的经验。Refai博士在先进电子设备的设计、生产和分销方面具有5年多的领导经验。

为进一步贯彻落实国有自主知识产权二维码在我军相关领域的应用，由中国人民解放军总装备部电子信息基础部标准中心主办，上海矽感信息科技（集团）有限公司协办的“二维码国军标（GJB7365-2011网格矩阵码）全军宣贯会”于7月24日至25日在湖北省武汉市武汉矽感光电产业园内举行，会议旨在向解放军各单位从事二维码相关研究与应用的科研人员、技术人员、生产管理人员及标准化人员普及网格矩阵码技术知识，会议现场由军标中心高级工程师张得煜和矽感科技码制研发人员对网格矩阵码（GM码）的主要技术特点等进行了全面介绍，并结合网格矩阵码的试验验证情况，现场演示在不同装备材料上的使用方式。一直以来，我军在二维码的应用项目上由于缺乏国家军用标准的指导，产生各自为政、使用码制多样化，特别是在核心应用上采用国外码制，因此而造成了标准不统一、码制混乱、信息安全性缺失等一系列的问题。面对日新月异的网络技术和服务及不断升级的信息安全威胁，我军保密工作正面临着前所未有的挑战，自去年以来，政府采取了一系列重大举措加大网络安全和信息化发展的力度。今年中央网络安全和信息化领导小组宣告成立，这是中国网络安全和信息化国家战略迈出的重要一步。因此建立统一标准的二维码军用标准体系更符合当今国家重视网络安全和信息化大环境的政策要求；对于全军在装备制造、后勤保障等领域中二维条码技术应用可起到很好的引导和规范作用；有利于加快军队信息化建设的步伐。二维码可以应用于机密文件管理，将二维码技术与加密技术相结合，把国家重要的机密文案资料存储到二维码图像中，建立多层加密防伪的标识信息以防信息的外泄和被破译，确保资料的安全性。二维码技术是感知系统的重要一环，在军队信息化建设中可引入加密措施等特点实现信息化作业，简化工作流程，保证行进过程中的安全性。应用二维条码技术作为最基本的物流管理技术手段，可准确标识物流单元并通过条码识读设备实现数据采集的自动化，实现对物流的跟踪和管理；并实现在数据库网络中断的情况下，获得物品的基本信息，实现物流的基本管理功能；良好的保密性能可大大提高后勤管理数据的准确性和操作效率。以二维码技术为手段建立的感知网络可实时掌握人员、车辆、装备态势变化，并建立可视指挥链路，随时进行远程指挥行动、远程技术支持和装备支援。矽感信息科技作为国军标主要起草单位，也是中国自主知识产权行业标准、国家标准和国际标准主要的起草者和制定者，10余年来始终致力于中国民族二维码产业标准制定、产品研发和市场化推广应用工作，花费了大量的人力、物力和财力，为我国自主知识产权二维码产业化应用做出了巨大的贡献。由矽感自主研发网格矩阵码（GM码）是目前我国唯一拥有工信部行业标准，AIM国际标准、国家标准和军队标准的国有自主知识产权的二维条码。早在2008年，总装备部电子信息基础部标准中心与矽感信息科技已开始了合作，将网格矩阵码（GM码）正式列为军队标准课题项目。使用国有自主知识产权的矽感条码技术，可杜绝因使用国外码制而产生的巨大隐患，并可根据用户的具体情况量身定做包括硬件在内的整个信息系统。矽感拥有二维码全产业链，从二维码、识读设备、传感仪器到物联网的一体化实现，为军队建设过程增强自主性、安全性及可控性的综合管理。在不久将来，矽感致力于将二维码推广至全军各领域，实现军事保障可视化及信息化。