波长测量技术分析论文

光谱分析入门光谱分析是一种测量技术，它通过测量材料与不同波长光的相互作用情况来检查材料的属性。有几种不同的交互作用可被测量，包括材料对光的吸收、反射和透射。材料的特性可通过测量有多少光能被吸收以及哪些波长的能量被吸收进行分析。下面是小编精心推荐的《波长测量技术分析论文 (精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

波长测量技术分析论文 篇1：

提高血氧测量精度的方法和系统

摘要：本文把血液中含有的胆红素、高铁血红蛋白和碳氧血红蛋白等物质对血氧测量的影响考虑在内，在传统的脉搏式血氧饱和度测量光吸收模型基础上，提出了一种改进的光吸收模型；同时为了增加血氧饱和度测量的精确度，在新的光吸收模型上，推导一种非线性的血氧饱和度检测方法；最后，设计了一套血氧测量系统，通过验证，该方法扩大了血氧测量范围，提高血氧测量的精度，能满足不同应用领域的测量要求。

关键词：血氧饱和度 光吸收模型 方法 精度

0 引言

Brinkman和Zijlstra是最早提出脉搏波血氧饱和度测量方法的两位科学家。随后，日本人Aoyaji于1972年利用红光和红外光的穿透机理直接算出了脉搏血氧饱和度。青柳卓雄等人在1974年发表了代表性文章，该文章中提出了脉搏血氧计的测量方法[1]，紧接着，世界上第一台基于该测量方法的脉搏血氧饱和度测量仪原型问世；基于该原型仪器被很多公司不断完善，最终推出了无创、连续的血氧测量的商业化仪器，并快速地被推广普及。1982年，随着光学研究方面的不断进步，Nellcor采用双波长测量技术和计算机信息处理技术，快速处理光传感器反馈回来的光信号信息，设计了标准的血氧测量仪，标志着血氧测量进入了新时代。90年代后，该标准测量仪被不断完善并得到广泛应用，成为一种不可缺少的临床诊断设备。[2]

尽管上述的各种血氧测量方法和装置的出现和应用使得血氧饱和度的无创连续检测达到了较为理想的境界，但双波长透射式的脉搏血氧饱和度测量方法在实际应用中仍存在着一些难以解决的问题：由于上述的标准血氧测量设备中仅仅考虑了血液中两种血红蛋白（氧合血红蛋白和还原血红蛋白）对光的吸收作用，对于血氧中的其他血红蛋白（碳氧血红蛋白（COHb），高铁血红蛋白（METHb），胆红素[3]等）的光吸收作用采用忽略不计的测量方法，所以，这种双波长的测量方法的精确度会受很大影响，存在血氧饱值和度估计过高或低。

1 改进的光吸收模型

透射式脉搏波血氧饱和度检测的传统模型包含了下面两个假设：

①动脉血中血红蛋白只有氧合血红蛋白和还原血红蛋白，其他血红蛋白忽略不计。

②氧合血红蛋白和还原血红蛋白两者的吸光系数[4]近似相等，在测量方法推导过程中采用两者吸光系数曲线的交点。

对于传统模型中，在建模过程中，发现测量所得的血氧饱和度高于血气分析仪测得的数据，原因是忽略了碳氧血红蛋白和高铁血红蛋白的影响。特别是碳氧血红蛋白和高铁血红蛋白含量越高时，误差越大。当动脉搏动时，动脉血中存在很多因素会使光的吸收发生变化，这些因素不仅仅包含了氧合血红蛋白和还原血红蛋白，还有动脉血中的其他成分如碳氧血红蛋白、高铁血红蛋白等；同时动脉周围的肌肉、组织骨骼和静脉血随着动脉的博动其形态方面也会发生变化，这些因素都会影响到透射光强。相比起氧合血红蛋白和还原血红蛋白对吸光光强的影响，其他因素对光强变化影响要小。[5]下面我们要介绍一种改进的光吸收模型，该模型会充分考虑上述几个因素对光吸收量的作用，全面分析测试区域对光强的吸收过程。

改进的血氧模型除了采用了传统模型的特征外，主要有下面两个不同点：

①为了避开复杂的计算推导，同时由毛细血管的生理特性可知，其形状对光强的影响甚微，假设毛细血管是方形的管状物。由下面血管模型可知，方形表示血管，方形内区域是动脉血液，方形之外是周围的肌肉、骨骼、组织和静脉血。整个透光区域的吸光光程为l0，在动脉血管搏动之前，方形腔变长为2l，搏动后边长增加△l。

②动脉中氧合血红蛋白（HbO2）吸光系数和浓度分别为ε■，C■；还原血红蛋白（Hb）的吸光系数和浓度分别为ε■，C■；其他形式的血红蛋白和物质的吸光系数和浓度分别表示为ε■，C■；动脉血管周围的肌肉、组织、骨胳、静脉血等对检测光的吸光系数及浓度分别表示为ε■，C■。采用单色平行光垂直照射被测组织，光强为i0。

在动脉搏动前，根据Lambert－Beer定律可得透过该组织区域的透射光强为：

Iout=2Δ*i0*e■+2l*i0*e■*

e■ （1）

搏动后，透射光强重新表示为：

I′out=2（l+Δl）*i0*e■*

e■（2）

ΔI=Iout-Iout′

=2Δ*i0[e■-e■]+2li0[e■*e■-e■*

e■]

=2e■Δl*i0[1-e■]+

2li0e■*

[1-e■]

为了方便表示，记A=ε■*C■+ε■C■+ε■C■-ε■C■

可得：

ΔI=2e■Δl*i0[1-

e■]+2li0e■*[1-e■]

=2li0e■+2e■Δl*i0-2e■*(l+Δl)*i0*e■

当Δl→0时，上式中e■Δl*i0可以忽略，l+Δl≈l，因此，上式可以简化为

Δl=2li0e■*(1-e■) （3）

记IDC=2li0e■，可以看出IDC与光程变化量△l无关，但是与模型中的吸光系数和浓度有关，因此把△I看作是透射光强交流分量，而IDC作为是透射光强的直流分量则：

IAC=IDC*（1-e■） （4）

对上式取自然对数：

ln(■)=-2A*Δl （5）

从而可以推导出：

■=2A*Δl

=2(ε■*C■+ε■C■+ε■C■-ε■C■) （6）

从6式可以看出，在新的光吸收模型中，透过被测区域的光强变化率不仅仅受动脉血内氧合血红蛋白、还原血红蛋白的影响，其他形式血红蛋白及物质和管外物质也会对其产生影响。

2 基于改进模型的新血氧测量方法

上节在传统吸光模型的基础上对吸光模型进行改进和校正，把动脉血中其他血红蛋白及动脉血管周围的肌肉、组织、骨胳、静脉血以和外围皮肤等物质的影响考虑在内，全面分析光强在血氧中的透射吸收过程。同时，我们根据新的血氧模型，对经典血氧饱和度测量方法[6]进行修改如下：

当采用波长分别为λ■和λ2的入射光照射被测人体时，令

Dλ■=■ （7）

Dλ■=■ （8）

则■=■=■（9）

其中，ε■■，ε■■，ε■■，ε■■分别为其他形式的血红蛋白和物质、动脉血管周围的肌肉、组织、骨胳、静脉血等、氧合血红蛋白（HbO2）和还原血红蛋白（Hb）对检测光的吸光系数；C■，C2，C■，C■分别其他形式的血红蛋白和物质、动脉血管周围的肌肉、组织、骨胳、静脉血等、氧合血红蛋白（HbO2）和还原血红蛋白（Hb）对检测光的浓度。

当动脉血内其他形式物质m1及管外物质m2的吸光系数及浓度变化较小时，我们可以作以下处理，令

ε■■ C■+ε■■C■+ε■■C■-ε■■C■=k11ε■■ C■+k12ε■■C■ （10）

ε■■ C■+ε■■C■+ε■■C■-ε■■C■=k21ε■■ C■+k22ε■■C■ （11）

其中，K11，K12，K21，K22分别是的HbO2和Hb对应于波长λ■、λ2的修正系数。

即

■=■=■ （12）

从而，血氧饱和度的计算公式可表示为

SpO2=■ （13）

令

ε■■＝k11ε■■，ε■■=k12ε■■

ε■■＝k21ε■■，ε■■=k22ε■■

则血氧饱和度计算公式可重新表示为

SpO2=■　（14）

其中，ε■■，ε■■，ε■■，ε■■分别是对应于波长λ■、λ2的还原血红蛋白和氧合血红蛋白的等价吸光系数。

从上述分析可知，我们测量血氧饱和度只需要利用光传感器得到两束光通过毛细血管的光强变化率IAC/IDC，通过数据处理系统计算出■，把该值代入计算公式14，计算脉搏式血氧饱和度。采用上述方法对于血氧的计算非常方便快捷，实时性强，而且大大提高了血氧的测量精度。

3 血氧测量系统

为了验证采用上述方法计算血氧的准确度，我们还设计了一套血氧系统，具体系统框图如图2所示。血氧传感器血里边的光探头采集血氧脉搏光波信号，该信号比较微弱，需采用血氧放大电路将信号进行适当放大；多路选通电路选择需要处理的信号，通过AD转换器将其转换为数字信号，并将数字信号送DSP处理；利用改进模型中所介绍的血氧饱和度检测方法来确定血氧饱和度。同时，DSP外部扩展1 路USB 2.0高速接口，方便同PC 系统进行USB通讯，最后在输出端通过USB2.0协议将数据传送到医学信息处理软件。该系统采用TI公司的高性能数字处理芯片DSP为核心，协调控制和数字处理与一体，AD转换精度达到16位，并可同时进行多通道采样，高效而精确地血氧脉搏波信号的采集、调理和分析，同时DSP的采样满足了复杂数据处理算法。

采用该血氧测量系统和常规无创血氧测量系统比较，发现其血氧测量精度有明显提高；特别在一些特殊病人群体中（如碳氧血红蛋白量过高或者血管周围组织异常），其血氧饱和度测量基本可以达到有创血氧测量的精度。

4 结束语

无创血氧测量广泛应用于ICU、手术室和睡眠研究等多个领域，其应用范围不断地扩大，血氧值对于医生病人来说其指示意义也越来越重要[7]。由于测量结果受各种因素影响，其精度仍然不能达到理想的应用要求，如何进一步提高其测量精度仍在不断的探索中。本文从血氧中的碳氧血红蛋白等其他物质入手，将这些物质的光学因素考虑在内，提出了一种新型的血氧测量模型，并推导出一种新的血氧测量方法，从理论上引入了一种提高血氧测量精度的办法，具有重要的理论意义和实用价值。最后，利用设计的血氧测量系统，将最好的测量方法融入到测量系统中去，经实践验证，该方法有效地提高了无创血氧测量的精度。

参考文献：

[1]Werner Baulig，Alexander Dullenkopf，AndreasKobter,et a1．Accuracy of Continuoous Central Venous Oxygen Saturation Monitoring in Patients Undergoing Cardiac Surger[J].Journal of Clinical Monitoring and Computing，2008 22(3)：l 83-188.

[2]贾宝森，吴东宇.张宏.静吸复合麻醉下老年患者脑氧饱和度与术后认知功能变化之间的关系[J].解放军医学杂志.2005 30(9)：792-795

[3]蒲莉娜，潘颂欣，林宛华，张元亭.PU Li-na，Carmen C.Y. POON，LIN Wan-hua，ZHANG Yuan-ting,脉搏血氧饱和度测量精度的影响因素分析[J].《中国医疗器械信息》, 2010 VOL.16.NO.6.

[4]YAN Ya小1u，zHA0 bng—lian，LI Jun_hui，et al(严衍禄，赵龙莲，李军会，等) [J].spectroscopy and Spectral Analysis(光谱学与光谱分析)，2000，20(6)：777.

[5]闻大翔，周颖，王珊娟等，体动和低灌注影响脉搏血氧饱和度准确性的临床研究[J].临床麻醉学杂志，2004，20(6)：333-335.

[6]T.L.Rusch，Signal processing methods for pulse oximetry[J].Computers in biology and medicine，1996，26(2)：143-159.

[7]唐伟，黄晓庆，杨常清.多参数监护仪的发展与未来[J].北京生物医学工程，2003，22(1)：72-73．

作者：贺忠

波长测量技术分析论文 篇2：

针对农业和食品行业应用的移动式光谱分析

光谱分析入门

光谱分析是一种测量技术，它通过测量材料与不同波长光的相互作用情况来检查材料的属性。有几种不同的交互作用可被测量，包括材料对光的吸收、反射和透射。

材料的特性可通过测量有多少光能被吸收以及哪些波长的能量被吸收进行分析。吸收的波长取决于材料成分——脂肪、蛋白质和不同类型的糖分子——而吸收的强度由材料的内部成分的浓度决定。根据由材料表面层反射光的强度和波长，也可以对材料进行定性分析，而反射光的强度和波长由成分和表面本身的属性决定。

在某些情况下，当被外部能量源照亮时，材料能够发射出一个或多个独特波长的光。这些可以包括荧光分子或物质，而这些分子或物质存在于多种植物和动物体内。

很多光谱分析应用中的一个常见特性就是需要快速获得分析结果。目前，大多数光谱分析仪器不是不太适合于现场环境，就是不适用于数据处理系统，诸如计算机和其它精密系统，对便携性具有一定的限制。

一个将高性能实验室系统的精度与功能性和便携性组合在一起的系统将极大地提高近红外（NIR）光谱分析作为强大、实时分析工具的效用。例如，我们可以想象一台具有实验室仪器的性能的、由电池供电的手持式光谱分析仪。届时，很多目前无法支持的应用都能够被实现。

传统光谱分析方法

大多数色散红外（IR）光谱测量在开始时都采用同样的测量方式。将被分析的光穿过一个小狭缝，它与控制仪器分辨率的光栅组合在一起。这个衍射光栅是一个专门设计用于以已知角度反射不同波长光的元件。这些波长的空间分离使得其它系统能够以波长为基础测量光强度。

光谱测量的传统架构的主要差别在于色散光的测量方式。两个最常见的传统方法为是：与色散光的物理扫面组合在一起的单个元件（或单点）探测器，以及将色散光成像于一个探测器阵列上。

在第一种方法中，来自光栅的色散光被聚焦在单个探测器上。为了分析多个波长上的功率，光栅（通常情况下如此）或者聚焦元件必须适当地旋转，以便将来自每个波长的光调节到探测器上。要执行扫描，与探测器相关的电子元器件必须与光栅的运动同步，这样的话，测得的功率就与正确的波长相一致。这就要求机械旋转系统非常精确，并因此在体积方面变得十分庞大，而这也限制了这个方法在实验室之外的实用性。此外，为了实现高波长分辨率，这个方法需要小区域探测器。较小的探测器区域能够减少总体光采集，并因此降低了灵敏度。

在第二种方法中，衍射光栅和聚焦目标的位置是固定的，并且色散光聚焦在一个探测器的线性阵列上。由于这些波长在空间上被光栅隔离开来，探测器阵列中的每个探测器采集小波长范围内的光，而作为离散波长函数的功率的获得方法与在数码相机上进行图像采集的方法相类似。这就免除了对于机械系统和精密同步电子元器件的需要。此外，这个方法利用与数码相机中所使用的算法相类似的图像处理算法，以最大限度地提高性能。然而，系统的波长分辨率取决于阵列中探测器元件的尺寸和间隔；在这个阵列中，更小、排列更加紧密的元件提供更高的分辨率。大多数近红外（NIR）波长敏感的阵列探测器需要价格高且稀缺的材料；这些材料在多元件阵列配置中的十分昂贵。因此，为了降低仪器成本，阵列的分辨率通常较低，或者根本就不可用。为了提高性能，针对较高波长所设计的探测器需要冷却至环境温度以下，从而增加了对系统成本、尺寸和功率的要求，而这也不利于在实验室以外使用这个方法。

一个强大的使用MEMS技术的新方法

可以使用一个具有单点探测器的基于光学微机电系统（MEMS）阵列技术的全新方法来克服传统光谱分析方法的很多问题和限制。一个固态光学MEMS阵列用一个简单、空间波长滤波器取代了基于单点探测器的系统内的传统电动光栅。这个方法在消除精细控制电动系统问题的同时，利用了单点探测器的性能优势。近些年，此类系统已经被生产出来；在这些系统中，将每个特定波长过滤到单点探测器中的MEMS器件取代了扫描光栅。这个方法已经被证明，在实现更加小巧且耐用的光谱分析仪的同时，可以产生出高性能。

相对于线性阵列探测器架构来说，光学MEMS阵列具有几个优势。首先，可以使用较大的单个元件探测器，这就增加了光采集，并且极大地降低了探测器的成本和复杂度，特别是对于红外系统更是如此。此外，由于不再使用阵列探测器，像素到像素噪声也被消除了。消除了这个像素到像素噪声是对信噪比（sNR）性能的大幅提升。SNR性能的增加可以在更短的时间内获得更加精确的测量值。

图1显示了一个使用MEMS技术的光谱分析系统的一般工作原理。衍射光栅和聚焦元件的功能不变，不过来自聚焦元件的光被成像在MEMS阵列上。为了选择一个针对此分析的波长，光谱响应的一个特定波段被激活，以便将光引向用于光采集和测量的单点探测器元件。

这一优势能够实现的前提是MEMS器件本身是可靠的，并且能够产生出可预计且在时间与温度范围内恒定的滤波器响应。

通过将一个数字微镜器件（DMD）用作一个空间光调制器，可以克服在光谱分析仪应用中采用MEMS时遇到的数个难题。首先，通过使用一个铝制MEMS微镜阵列，进入单点探测器的光被打开和关闭；而铝这一材质在大范围的波长范围内光学有效。第二，数字MEMS的打开和关闭状态由机械停止和一个互补金属氧化物半导体（CMOS）静态随机存取存储器（SRAM）单元的锁存电路控制，从而提供固定电压微镜控制。这就确保了这个系统不需要机械扫描和模拟控制环路，从而简化了分光镜系统的校准。它还使得系统对于温度、老化或抖动等误差源具有很强的抑制能力。

DMD的可編程属性具有很多优势；这些优势能够在根据一个可编程滤波器列的可寻址属性进行架构设计时实现。由于DMD的分辨率通常高于所需要的频谱，DMD区域会填充不足，而频谱会被过度采样。这就使得波长选择完全可编程，并且可以在光引擎出现极度机械位移时的情况下，将额外的微镜用作重新校准列。

最后，DMD是一个二维的可编程阵列，从而为用户提供了高度的灵活性。通过选择不同数量的列，可以调节分辨率和数据吞吐量。扫描时间能够动态变化，这样相对于那些不太关注的波长，对于感兴趣的波长可以进行时间更长、更加详细地检查，从而更好地使用仪器的处理时间和功能。此外，与固定滤波器器具相比，诸如哈达玛（Hadamard）图形应用等高级狭缝编码技术可实现高度灵活性，并且提高性能。这就在仪器或处理过程中极大地降低了分光镜功能的实现成本。

总之，一个基于DMD的解决方案实现了一个比当前光谱分析系统具有更高分辨率、更大灵活性、更经久耐用、外形尺寸更小、成本更低的分光器件，从而使它们对于更加广泛的商业和工业应用具有极大吸引力。

性能

目前，基于線性阵列的光谱仪的性能主要受到两方面因素的限制。首先，提供探测器的波长选择受到像素开口大小的限制。常见铟镓砷（InGaAs）256像素线性阵列的大小，比如说Hamamatsu G9203-256，为50μm×500μm，将决定采集到的光量，以及SNR的范围。相反地，如图2中所见，一个数字微镜阵列是一个完全可编程矩阵，其中的列数和扫描技术可以针对很多应用进行配置。这使得较大信号能够出现在一个通常与DMD一同使用的1mm×2mm单点探测器上。在更大程度上，将窄波段光过滤到通常为50微米像素宽的线性阵列上，会出现串扰问题。像素到像素干扰会成为读数中噪声的主要原因。这些都可以由单探测器架构消除。此外，通过利用1kHz-4kHz之间的数字微镜扫描技术所具有的优势，单点扫描能够达到与并行多点采样相类似的驻留时问。对于基于超小型、紧凑DLP MEMS的光谱仪引擎来说，测试结果已经显示SNR的范围大于10000：1。

使用最小的、高分辨率2D MEMS阵列来实现超级移动光谱仪

为了尽可能地提高性能，用户需要考虑可被用来将光反射至探测器的总体MEMS面积。然后将这个数值与可用单点探测器开口尺寸进行仔细匹配。

最近，一个具有超过400000可用像素，采用5.4微米微镜的全新DMD针对700纳米至2500纳米之间的波长进行了优化。DLP2010NIR采用一个被称为TRP的全新像素架构。如图3中所见，这个像素提供一个有效的+/-17度倾斜。这个全新的微镜架构已经提供了一个以评估模块方式实现的独特光学架构。使用+/- 17度角度的光路径实现了小巧的高性能引擎，从而最大限度地减少了漫射光。

为了使用户能够评估这一全新架构，这一独特光引擎的插图被绘制出来（如图4中所示）；这幅插图中也展现了将一个高效MEMS用作一个针对光谱分析的高速2D滤波器所具有的全部优势。它是一款紧凑、坚固耐用且具有高度自适应性的系统，它能够使光谱分析走出实验室，直接应用于现场测量。很明显，这个架构的功能性和便携性通过仔细设计得以实现。用同一个器件，通过互换测量头端来执行不同测量的功能可以实现相对于传统光谱仪的性能基准测试。

为了进一步探究在这样小的型封装内实现如此高性能的详细原因，对于光路径的简要概述会有所帮助。如图4中所示，这个系统被设计用来优化整条光路径内的光信号的使用；这个优化从光的采集方式开始。

光通过输入开口上的一个狭缝进入系统。这个狭缝控制进入系统的光的物理尺寸。在控制仪器的波长分辨率方面，狭缝的宽度是重要的考量因素。较小的狭缝会增加分辨率，但是会减少可用于测量的光功率的数量。相对于传统方法，系统光效率的增加有助于抵消功率的减少，并因此增加实现同样测量分辨率的可用光数量。此外，借助于基于DMD的系统，通过在每个波长上设定一个更长的探测器驻留时间，可以对功率减少进行进一步补偿。

可选模块可被安装在用于透射、反射、以及基于光纤采样的狭缝的前面。例如，透射模块包含一个光源和一个光析管固定器；这个固定器用于放置随模块一同提供的光析管。根据测量所需的波长范围可以选择光源。然后，来自狭缝的准直光通过一个带通滤波器。这个滤波器限制了进入系统的波长范围，从而减少了来自环境或背景光源的噪声，并且限制了目标测量所需要的波长范围。

德州仪器（TI）和Optecks公司已经在工程和设计领域开展协作，开发出数款其它照明模块。OTM（0ptecks传输模块）包含一个光源、光析管固定器、高精度光析管和其它安装硬件，使得对于透射样本的吸收和散射屙眭的测量更加简单。NIR透射测量已经被用于测量液体样本的属性，诸如果汁水含量，以及目标复合物是否存在，比如说气体签名。这些测量值能够提供与果汁原产地相关的大量信息。在固态样本方面，它能够测量塑料管的不透光度，而这个测量值是观察气体和液体传输线路内流量的重要参数。线路内的透射测量值也被用来测量黄油在生产期间内的水含量，实现对黄油生产过程的及时调整，从而节省了时间、最大限度地降低成本，并且提高最终产品的质量。

OHPRM（Optecks高性能反射模块）还使用一个远心光学设计，以便将SNR提高到比标准反射模块的SNR高将近10倍。基于反射的光谱分析已经被应用于奶酪成分分析、肉品质量分析，更是在近期被用于识别乳制品内的微生物，以及在大型医院、药品生产和制造行业，以及酿造厂内识别微生物。OHPRM的高SNR可实现更加快速和准确的微生物识别，在培养之后的仅仅2至3天里就能够产生准确结果，从而减少了采样与采取正确操作之间的时间。ONIRM（Optecks分侵入式反射模块）使得样本无需接触光谱仪窗口的反射率测量变得更加简便。这就使得用户能够在距离模块几厘米远的地方灵活地执行扫描操作。这样的功能可以实现对销售中的塑料包装肉品的质量监控。诸如对皮肤进行漫反射测量来预测血糖的健康方面应用也可以在NIR区域内进行特性化分析。

OFCM（Optecks光纤耦合模块）通过光纤提供透射或反射测量。它可以在光谱仪与样本无法直接接触的情况下实现测量。此类采样包括对工业过程的监控、测量正在处理容器内进行管道输送的液体、测量鸡肉、牛肉和猪肉内的水分、脂肪和蛋白质含量。由于这个系统的功能可以提供增强型测量性能，这些模块极大地扩展了应用范围。

光谱分析迈出实验室

DL～NIRscan Nano评估模块（EVM）的能力和功能性实现了利用光谱分析的全新方法；在这方法中，实验室被带到了样本附近，而不再是将样本送到实验室进行分析。仪器的便携性，与其和多种器件进行远程对接的功能组合在一起，意味着可以在现场或者生产场所内进行重要测量，甚至是在收割或处理前进行，以确保质量和成分符合使用标准或必要条件。

将NIRscan Nano EVM的功能与NIR光谱分析的固有非侵入式属性组合在一起，实现了对动物活体进行分析和测量的可能性。例如，在剪羊毛前，能够确定山羊皮毛的纤维特性，这样的话就可以决定剪取的合适长度。这款仪器可以带到现场来分析食物的成熟度，以优化采摘操作，分析谷物和其它农作物来检测健康状况和虫害的可能性，分析土壤成分，这样的话，就可以采取及时有效的方法来进行正确的土壤管理和治理。

这个系统的大小和紧凑性还使其能够被轻松地集成到整个生产或处理设施的多种食品质量控制监视系统中。NIRscan Nano光谱分析系统也因此成为一个多用途和强大工具；它将当前实验室系统的准确性与功能性和控制与使用的便携性与灵活性组合在一起，或者它本身的准确度和功能性已经超过了目前的实验室系统，以便在现场执行及时测量，这一组合有可能大大提高NIR光谱分析在农业和食品行业应用领域内的效用。

作者：德州仪器

波长测量技术分析论文 篇3：

测量技术在机械制造领域中的应用分析

摘要：测量技术是机械制造领域的重要技术手段，对我国机械制造行业的发展有很大的促进作用。本文将首先阐述我国测量技术在机械制造中的应用问题然后分析测量技术在机械制造中的应用方法和测量技术在机械制造领域内的发展。

关键词：测量技术 机械制造 运用

伴随工业不断发展，对机械设备的需求量和质量要求都在提升，在这种背景下，机械制造企业必须有效提高技术的运用效率，使用先进的技术在提升生产量的同时加强质量控制。在机械制造技术运用中，测量技术可以说是最基础也是不可缺少的，不仅对产品的尺寸、形状等参数需要测量还有在机械设备改造中也需要进行测量。所以加强测量技术对于机械制造发展有很大的促进作用。

一、我国测量技术在机械制造中的应用问题

我国的测量技术、制造技术、机械技术在机械制造领域既是相互關联又是互相制约。我国由于测量设备不够完善、测量技术不够先进，导致测量技术在机械制造中的运用还存在以下一些问题。

1.在我国古代为了提高生产力就已经开始初步的运用一些简单的测量技术。在我国现代发展中偏重于经济的发展，忽视开发和创新科学技术，导致目前我国的技术能力不够。要在机械制造领域没有将我国的实际国情作为出发点，影响测量效果。

2.测量技术要想达到精确的测量效果需要对应的测量设备。但是我国测量设备的研发完全落后于发达国家，很多机械制造企业有了科学的测量技术却没有配套的测量设备的支持，阻碍了测量技术的发展。

3.在机械制造过程中涉及到很多的参数需要专业人员采用专门的测量设备和针对性的测量技术进行的。但是我国面对专业的测量对象还需要在进一步的进行研究，对于专业性较强的测量工作还没有找到对应的解决方案，这在很大程度上制约了测量技术在机械制造中的运用，需要相关技术人员引起重视。

二、测量技术在机械制造中的应用方法

1.齿轮啮合测量技术的应用

齿轮啮合测量技术主要是检验齿轮径向的综合偏差问题。在固定轴上安装产品固定齿轮，测量齿轮需要安装在浮动轴中，为了让齿轮在径向中能够有效的啮合，可以采用适合的弹性装置，目前齿轮啮合测量技术在生产大批量的齿轮上被广泛的使用，并且还能检测小模数齿轮、测量机床加工和齿轮装夹在质量方面出现的问题，此种测量技术是一维测量，因为测量效率高、简单的测量方法，能够进行自动化测量，也是目前普遍使用的在线测量方式。主要使用的仪表仪器分为机械式和智能式两种，机械测量仪器对齿轮可以进行直接的测量，但是无法得到偏差曲线图，成本低、操作方便，适合在现场测量使用。智能测量仪器在计算机的控制下能够自动完成测量，还能显示出曲线图，然后自动判定出齿面是否合格，精确程度高、自动化强，适合制作检验报告。

2.新石英传感器的测量技术应用

新石英传感器的测量技术主要的贡献在于有效解决了机械制造领域中复杂的力学测量。由于石英晶体本身具有灵敏的分布和扭转效应的特点，能够将压电效应由一次拓展到多次，由线性极化拓展为非线性极化，从二维转为三维，基于这些特点，对一系列测量仪进行了改进，比如三向磨削与车削测量仪、压电生物测量仪等，不仅保障了生产安全，还有效提升了机械制造水平。还根据压电石英扭转效应的原理，创造了无定心钻削的转矩测力仪和传感器，由于在机械制造中能够对任意点进行钻孔测试，应用也是十分广泛的。

3.动态测量技术应用

在机械制造中，在关注生产数量的同时还要重视产品的审美感受和质量，测量技术不是单一的去评定机械产品，还要测量机制制造中的材料、设计、工艺等，通过智能化的系统将测量技术由静态转变为动态。所谓的动态测量就是在全面误差源的基础上进行处理，构建出动态误差模型，系统、真实的掌握动态测量精度，在误差分析和补偿上采用互比法、多步法或是反向法等，提高产品的质量。

4.纳米位移与激光测量技术运用

在机械制造领域中纳米位移测量法是非常先进的方法，能够处理精度高和范围广的微运动问题。主要是采用双频激光所合成的波长来干涉条纹虚细分，由此实现大范围、高精度的位移测量。在机械制造领域使用激光测量技术，能够提升其精密度，尤其是使用正交偏振的激光器，这种仪器不但在操作上非常的方便，而且测量的数据精确度也非常高。还有激光器的纳米测尺在很大程度上改变了量程和线性度的准确性，促进了测量技术在机械制造领域的发展。

5. 数字测量技术运用

数字测量技术在产品生产的现场有较为广泛的运用，并且还具备对测量的数据处理和打印功能，在生产一线一般普遍使用这个技术。比如像CCD数字数字对刀仪产品测量，里面包含了道具管理数据库，能够与多台数控机床进行连接，形成信息互通，这样数控刀具的质量会由宏观的形状向着微观质量上进行变化，这也不仅促进了数据分析检测的发展而且也帮助数控刀具涂层技术和制造技术大力发展，实现了机械制造的高速效、高分辨率、高精度的要求。目前新型数字测量技术有操作方便、在线测量、功能强大等特点，提升机械制造业的水平。

三、测量技术在机械制造领域内的发展

伴随社会的进步和科技的发展，各种测量技术和测量仪器在机械制造领域中得到广泛的使用。随着新的测量设备和技术的产生，扩大了测量的范围，促进了机械制造行业技术水平的提升。

1.从静态到动态，非现场到现场测量的转变。

和传统的测量技术相比较，现代的测量技术在各个方面有了很大的提升，比如在材料上、技术上、工艺操作等。传统的机械制造偏重于数量，忽视了质量问题，现代机械改变了这个问题，更加注重机械产品质量问题和给人们带来的审美享受。伴随科学技术的发展，测量技术也不再仅仅去评定产品，而是能够参与到产品的设计、工艺操作、材料的选择等测量当中。所以测量技术已经在向系统化和智能化的方向转变。

从简单的获取信息到信息融合的发展。

目前市场对机械产品的需求量在不断的增大，也加大了收集信息的复杂程度。目前机械制造领域有待解决的问题就是如何有效的收集产品的信息，并及时的对收集上来的信息进行处理，将多种信息进行全面的融合，面对这些问题，需要根据机械制造企业的实际情况，开发和创新测量技术和测量仪器，构建完善的信息化测量系统，逐步向多信息融合的方向进步。 3.其他测量技术的发展

伴随科技的进步，测量仪器也在不断的更新。现在采用电感、光感技术的测量仪器，比如像千分量具、游标量具、高量度测头等都能够让机械产品的性能上得到提高，并且测量仪器在精度、尺寸、形状上面都有很大程度上的提升。比如机械制造行业中使用的坐标测量技术就有检验产品所用的齿轮、刀具、旋转体部件等，将测量工具和测量技术有效结合，促进测量技术的发展。现在在实验室或是操作间一般都是采用的万能仪器，科学技术的进步会使得万能仪器的性能得到提升。又比如，现在新型精密仲裁测量仪在不断发展使用，它的设计原理主要是物理原理和机械制造原理，所以具有极高的测量特性。新型精密仲裁测量仪有包含有标准测量仪、精密锥形测量仪，加强了测量技术的精确度。

结束语：总而言之，科学技术的发展带动了工业的发展，在机械制造中使用各种测量技术和测量仪器已经成为必不可少的部分了。和发达国家相比，我国在机械制造领域中的测量技术水平还是有限的，需要结合我实际情况，不断的转变传统的思想创新测量技术，才能在市场竞争中稳定发展。

参考文献：

[1]王庆华. 浅析机械制造领域中对测量技术的应用[J]. 科技资讯，2013，33：62.

[2]刘培杰. 机械制造领域中对测量技术的应用探讨[J]. 黑龙江科技信息，2014，06：87.

[3]尚家旺. 测量技术在机械制造领域中的发展研究[J]. 机电信息，2012，03：100-101.

作者：高长春