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2021年9月底，丹麥技術(shù)大學(xué)(DTU)和皇家格陵蘭水產(chǎn)公司(Royal Greenland) 共同開發(fā)了一項新技術(shù)，用于測量冷凍大蝦的包冰厚度。這項研究多角度證明了太赫茲技術(shù)的全面。至于整個項目是如何推進的，讓小編帶你探一探究竟~包冰又稱鍍冰衣，在水產(chǎn)行業(yè)，包冰厚度檢測技術(shù)非常重要，一方面它能夠保鮮，另一方面也確保消費者能夠得到正確數(shù)量的鮮蝦。

為什么強調(diào)“正確數(shù)量”？

水產(chǎn)食品通常是按重量出售的，由于技術(shù)原因，大蝦只會在包冰后上稱。這也容易導(dǎo)致商家為了牟利過度包冰，賣出去1000克蝦，包冰16%，實際上可能有50%包冰，造成人力水電包裝運輸?shù)榷喁B加成本的浪費，消費者吃啞巴虧。

靈機一動

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?如何測量蛋殼、道路條紋或大蝦上的包冰厚度？DTU Fotonik（DTU大學(xué)光電工程學(xué)系）博士后Simon Lehnskov Lange領(lǐng)導(dǎo)的研究小組正在開發(fā)一種緊湊和廉價的設(shè)備，用于快速和有效地測量各種材料的厚度。所以是什么想法呢？

這個想法是利用一種叫做太赫茲輻射的特殊電磁波，這種輻射可以穿透許多不同的物質(zhì)。

2017年，Simon Lehnskov Lange與DTU Food（DTU大學(xué)國家食物研究所）的人聊天，得知皇家格陵蘭需要一種快速、智能的方法來測量冷凍大蝦的包冰厚度。在皇家格陵蘭，工藝開發(fā)人員Niels B?kn?s解釋了為什么要確保冷凍大蝦上有均勻的冰層："我們通過從噴嘴向深凍大蝦噴水來上冰。我們發(fā)現(xiàn)，10%到12%的水可以很好地覆蓋大蝦。但是在工業(yè)化的包冰過程中，參數(shù)是有差異的。也許噴嘴的水稍稍過熱或過冷，而大蝦的大小也會有一些差異。Niels B?kn?s說："這意味著包冰厚度不是完全恒定的，在實際生產(chǎn)中控制包冰含量確實是個挑戰(zhàn)。當今，皇家格陵蘭使用一種耗時且不切實際的方法手動檢查包冰百分比。該公司更希望有一個連續(xù)測量包冰厚度的系統(tǒng)，允許實時自動調(diào)整參數(shù)。如果使用了太多的冰，噴水量可以稍微降低，反之亦然。皇家格陵蘭島在格陵蘭島和加拿大有五個大蝦工廠，每個工廠每天可以接收80噸生蝦，并把它們變成27噸冷凍的帶殼大蝦。通過能夠準確測量，就可以節(jié)省大量資金。在這里，DTU Fotonik的研究人員也許能夠幫助皇家格陵蘭。"我們進行了一個小型試點項目，在其中給一些大蝦包冰，我們發(fā)現(xiàn)我們能夠測量冰的厚度，通常在半毫米到一毫米之間?！盨imon此研究項目名為GLAZE，他將系統(tǒng)帶到皇家格陵蘭公司位于奧爾堡的工廠進行嘗試，驗證了他們的太赫茲技術(shù)，可以測量所有尺寸和類型大蝦的包冰厚度。

肉不夠吃，殼來湊

Other Potentials

??測量大蝦上的冰層厚度只是該技術(shù)其中的一個的應(yīng)用。太赫茲輻射會被金屬反射，被液態(tài)水和水蒸氣吸收，但在其它方面可以穿透并測量大量材料的厚度。因此，該技術(shù)也可用于許多不同的行業(yè)，例如對表面處理質(zhì)量的連續(xù)控制。但首先，該技術(shù)必須被開發(fā)出來，使其能夠為公司所負擔(dān)。雖然一般來說，涉及多層反射的測量精度有待驗證。最初Simon和研究人員著眼于食品的太赫茲檢測，但現(xiàn)在開始研究其它用途，比如蛋殼的厚度檢測。厚厚的蛋殼意味著一個堅實的雞蛋能夠經(jīng)受住運輸顛簸，直到完好到達消費者手中的旅程，或者能夠保護胎兒直到被孵化。一直以來許多雞蛋因為蛋殼太薄而損壞。傳統(tǒng)上，雞蛋產(chǎn)商通過敲開雞蛋，并使用千分尺來測量蛋殼的厚度。但也有一些方法，你不必浪費雞蛋，而是用聲學(xué)方法測量蛋殼厚度：通過敲擊雞蛋并測量其共振頻率來獲得蛋殼厚度的測量，或者可以使用超聲波進行更直接的測量。然而，這些測量方法需要與雞蛋直接接觸，而且需要時間，也很麻煩。使用太赫茲技術(shù)則可以免去這些困擾。

(圖自NATURE某文章，利用太赫茲技術(shù)測量蛋殼厚度）不過，據(jù)Simon說，DTU的技術(shù)還需要一段時間才能進入市場："我們開始的時候，一個系統(tǒng)的成本是150萬丹麥克朗（1449000RMB）。如果我們要在食品行業(yè)使用這項技術(shù)，我們的太赫茲系統(tǒng)的價格必須大幅下降。因此，我們研究了我們是否可以通過用基于眾所周知的半導(dǎo)體技術(shù)，采用更便宜的版本取代最昂貴的部件。最終生產(chǎn)出更低成本的系統(tǒng)?！?/span>

總有慧眼識珠

Mon Amigo

?現(xiàn)在他們正在開發(fā)這樣的原型樣機，比原先的小很多，預(yù)計21年底也會進行測試。研究人員也得到了FORCE技術(shù)公司的幫助——一家丹麥技術(shù)咨詢和服務(wù)公司，該公司的應(yīng)用光子學(xué)中心的職責(zé)便是確保丹麥基于光子學(xué)的技術(shù)的商業(yè)化。Simon仍然記得在FORCE技術(shù)公司的第一次會議，在聽到太赫茲測量的想法后，該公司給了他一個挑戰(zhàn)，即測量道路瀝青條紋的厚度。Simon隨后帶著一塊道路標本回家，上面有瀝青和斑條。隨之將其帶回實驗室里，利用激光器測量后，最后得到了條紋的厚度。“事實上，我們可以同時測量條紋和底下瀝青兩者的厚度。"FORCE技術(shù)公司此刻便發(fā)覺，這件事不簡單。他們看到了一項具有巨大潛力的技術(shù)，它不僅可以用于丹麥，而且可以用于全世界的行業(yè)。

?"我們擁有開發(fā)原型所需的經(jīng)驗和知識。我們不是像極有能力的大學(xué)研究人員那樣的光學(xué)專家，但我們了解這個世界和需要處理的問題。而且我們可以將研究人員的知識和想法轉(zhuǎn)化為可操作和面向應(yīng)用的東西”，F(xiàn)ORCE公司的人員說。他們工程師對DTU的測量系統(tǒng)進行剖析，并確定可以優(yōu)化的部件，使其更加緊湊，尤其是令其成本更低。這樣，DTU的研究人員在業(yè)務(wù)發(fā)展方面得到幫助，并了解最終產(chǎn)品必須如何才能成為一個正式商業(yè)化產(chǎn)品，以及如何獲準銷售，包括CE標志。此外，F(xiàn)ORCE公司有一個廣泛的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，可能會使用該技術(shù)來創(chuàng)造不同企業(yè)內(nèi)的新應(yīng)用。雖然一個功能齊全的樣機模型可能最早在今年準備好，但在高科技測量儀器要進行大規(guī)模生產(chǎn)之前，還有相當長的路要走。但Simon很樂觀，此人立下壯志，表示該解決方案最終將成為一個 "芯片上的系統(tǒng)"。"我們希望，從長遠來看，我們可以將價格降到1000歐元以下。我們將繼續(xù)開發(fā)該系統(tǒng)，使其非常緊湊，不超過一個指甲蓋，所有的技術(shù)都集成在一個芯片上。"——小編認為，太赫茲由于光學(xué)元件過于昂貴讓人望而生畏，有時候光一個太赫茲天線就需要8萬，飛秒激光器普遍需要100W以上，要做好太赫茲技術(shù)，以及不同方向的THz設(shè)備，元件的價格與打破技術(shù)的信息孤島尤其重要。做到1000歐元，恐怕還需要長久的等待呀。

虹科解決方案

My turn

?面對日益增加曝光的太赫茲技術(shù)，以及上升發(fā)展趨勢，虹科也不甘落后，聯(lián)手LYTID推出高性能太赫茲產(chǎn)品：我們提供亞太赫茲源，太赫茲源，探測器與太赫茲成像系統(tǒng)等產(chǎn)品，旨在滿足不同客戶的科研與檢測需要。

附錄-虹科高功率太赫茲源

TC2000是基于量子級聯(lián)激光技術(shù)的太赫茲源，探索超太赫茲頻率范圍的完美工具；它是一款高功率，易用兼緊湊設(shè)計的太赫茲源

內(nèi)集成驅(qū)動器與QCL芯片，可選CW/QCW模式；頻率一鍵切換

6 集成QCL芯片可選，單/多模

USB連接遠程操控

非制冷劑冷卻，采用斯特靈冷卻機，全自動程序

高功率輸出（mW級）

輸出功率最高可達7.5mW

THE END

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