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智能“舌头”(2002年4月9日)


  这些糖果有多甜,我们用舌头尝尝就能知道;榨糖厂排出的废水正流入江河,它们缓缓地变黑、变臭,这是因为水中的糖份,正在毫不留情地发酵。对于废水中的糖份,我们却无法尝到。

  80年代末90年代初,我国的榨糖厂已开始重视检测所排废水的含糖标准,但当时的检测设备准确度不高,对高浓度的糖水有效,对含糖量低的废水却无能为力,这是水污染的一个漏洞,也是一个令人头疼的问题。

  中国计量科学研究院的科研人员们希望能研制出一种能测量不同浓度的糖度测量仪来解决这个问题。他们设想它将是一个智能的“舌头”,一个能尝出液体中的含糖量的“舌头”。

  科研人员想到了利用光的特性来尝试这个课题。因为当光线透过三棱镜时方向会改变,光线穿过含糖的液体时,也有同样的反应。但是他们还发现光线穿过糖度不同的液体它改变的角度不一样,这个角度的变化是否就能反应出液体含糖量的不同?事实证明答案是肯定的。但应该选用什么样的光源呢?如果要想测出一种液体的含糖量,那就应该选择波长单一、稳定而且热量较小的光。这样的光障碍最小,有利于测量。这时有人想到了钠光,钠光的波长单一,可是热量还是偏大。经过反复的实验,科研人员们终于找到了一种最符合要求的光,那就是激光。

  接下来,一个新的难点又摆在了他们面前,就是噪声干扰问题,这是精密测量的致命之处。如果液体的含糖量非常低,光线通过它后,改变的角度也就非常小,因此接收到的信号就会很弱,当信号和噪声在同一量级时,测量糖度的精确度就很难把握。科研人员们首先从电源入手,想一步一步除去噪音,当给线圈、电路加上屏蔽罩后,效果并不明显,实验受到了很大的阻力。研究到这里几乎停滞。

  也不记得是哪一天,科研小组的一个成员偶然看到了一篇关于“相关检测原理锁定放大器”的文章,从这篇文章中,他们得到了重要的启发,这使大家感到异常兴奋。这个灵感使他们想到了装置一种特别的电路,这种电路成功地去掉了与被测信号无关的信号,噪声问题解决了。

  当第一台运用激光测量糖度的仪器从他们手里诞生时,科研人员们像吃了蜜一样,心里甜滋滋的。现在,不论液体中的含糖量是多少,它都能清楚地显示出准确的数字。

  人们由手的功能,联想到了机械臂,现在又利用舌头的特点,发明了这种被称为“智能”舌头的“激光旋光糖度仪”。它不仅能为国有近千家糖厂提供过去难以达到的高精度、大范围的测量要求;还将成为环保部门、商检部门、食品加工、医疗及计量测试领域强有力的武器。

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