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2021年9月底，丹麥技術大學(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，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“正確數(shù)量”？

水產(chǎn)食品通常是按重量出售的，由于技術原因，大蝦只會在包冰后上稱。這也容易導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

Tingle

?如何測量蛋殼、道路條紋或大蝦上的包冰厚度？DTU Fotonik（DTU大學光電工程學系）博士后Simon Lehnskov Lange領導的研究小組正在開發(fā)一種緊湊和廉價的設備，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。

2017年，Simon Lehnskov Lange與DTU Food（DTU大學國家食物研究所）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。”Simon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，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其中的一個的應用。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，該技術也可用于許多不同的行業(yè)，例如對表面處理質量的連續(xù)控制。但首先，該技術必須被開發(fā)出來，使其能夠為公司所負擔。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。使用太赫茲技術則可以免去這些困擾。

(圖自NATURE某文章，利用太赫茲技術測量蛋殼厚度）不過，據(jù)Simon說，DTU的技術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，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體技術，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)。”

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，預計21年底也會進行測試。研究人員也得到了FORCE技術公司的幫助——一家丹麥技術咨詢和服務公司，該公司的應用光子學中心的職責便是確保丹麥基于光子學的技術的商業(yè)化。Simon仍然記得在FORCE技術公司的第一次會議，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，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研究人員那樣的光學專家，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化為可操作和面向應用的東西”，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，可能會使用該技術來創(chuàng)造不同企業(yè)內的新應用。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，所有的技術都集成在一個芯片上。"——小編認為，太赫茲由于光學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，以及不同方向的THz設備，元件的價格與打破技術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，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。