這些糖果有多甜,我們用舌頭嘗嘗就能知道;榨糖廠排出的廢水正流入江河,它們緩緩地變黑、變臭,這是因為水中的糖份,正在毫不留情地發酵。對於廢水中的糖份,我們卻無法嘗到。
80年代末90年代初,我國的榨糖廠已開始重視檢測所排廢水的含糖標準,但當時的檢測設備準確度不高,對高濃度的糖水有效,對含糖量低的廢水卻無能為力,這是水污染的一個漏洞,也是一個令人頭疼的問題。
中國計量科學研究院的科研人員們希望能研製出一種能測量不同濃度的糖度測量儀來解決這個問題。他們設想它將是一個智慧的“舌頭”,一個能嘗出液體中的含糖量的“舌頭”。
科研人員想到了利用光的特性來嘗試這個課題。因為當光線透過三棱鏡時方向會改變,光線穿過含糖的液體時,也有同樣的反應。但是他們還發現光線穿過糖度不同的液體它改變的角度不一樣,這個角度的變化是否就能反應出液體含糖量的不同?事實證明答案是肯定的。但應該選用什麼樣的光源呢?如果要想測出一種液體的含糖量,那就應該選擇波長單一、穩定而且熱量較小的光。這樣的光障礙最小,有利於測量。這時有人想到了鈉光,鈉光的波長單一,可是熱量還是偏大。經過反復的實驗,科研人員們終於找到了一種最符合要求的光,那就是激光。
接下來,一個新的難點又擺在了他們面前,就是噪聲干擾問題,這是精密測量的致命之處。如果液體的含糖量非常低,光線通過它後,改變的角度也就非常小,因此接收到的信號就會很弱,當信號和噪聲在同一量級時,測量糖度的精確度就很難把握。科研人員們首先從電源入手,想一步一步除去噪音,當給線圈、電路加上屏蔽罩後,效果並不明顯,實驗受到了很大的阻力。研究到這裡幾乎停滯。
也不記得是哪一天,科研小組的一個成員偶然看到了一篇關於“相關檢測原理鎖定放大器”的文章,從這篇文章中,他們得到了重要的啟發,這使大家感到異常興奮。這個靈感使他們想到了裝置一種特別的電路,這種電路成功地去掉了與被測信號無關的信號,噪聲問題解決了。
當第一台運用激光測量糖度的儀器從他們手裏誕生時,科研人員們像吃了蜜一樣,心裏甜滋滋的。現在,不論液體中的含糖量是多少,它都能清楚地顯示出準確的數字。
人們由手的功能,聯想到了機械臂,現在又利用舌頭的特點,發明了這種被稱為“智慧”舌頭的“激光旋光糖度儀”。它不僅能為國有近千家糖廠提供過去難以達到的高精度、大範圍的測量要求;還將成為環保部門、商檢部門、食品加工、醫療及計量測試領域強有力的武器。
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