Többváltozós optikai számítástechnika - Multivariate optical computing
A többváltozós optikai számítás , más néven molekuláris faktorszámítás, megközelítés a sűrített érzékelő spektroszkópiai eszközök kifejlesztéséhez , különösen ipari alkalmazásokhoz, például folyamatanalitikai támogatáshoz. A "hagyományos" spektroszkópiai módszerek gyakran többváltozós és kemometrikus módszereket alkalmaznak, például többváltozós kalibrálást , mintázatfelismerést és osztályozást , hogy az analitikai információkat (ideértve a koncentrációt is) sok különböző hullámhosszon gyűjtött adatokból nyerjék ki. Többváltozós optikai számítógépek használ optikai számítógép az adatok elemzésére, mint azt összegyűjtötték. Ennek a megközelítésnek a célja olyan eszközök előállítása, amelyek egyszerűek és masszívak, ugyanakkor megtartják a többváltozós technikák előnyeit az eredmény pontossága és pontossága szempontjából.
Ezt a megközelítést megvalósító műszert többváltozós optikai számítógépként lehet leírni . Mivel ez egy megközelítést ír le, és nem bármilyen hullámhossztartományt, a többváltozós optikai számítógépek különféle eszközök (köztük a Fourier Transform Infrared ( FTIR ) és a Raman ) felhasználásával építhetők fel .
A többváltozós optikai számítástechnika "szoftvere" egy optikai elem spektrumszámítási motorjába van kódolva, például interferenciaszűrő alapú többváltozós optikai elem (MOE), holografikus rács , folyadékkristályos hangolható szűrő , térbeli fénymodulátor (SLM) vagy digitális mikrotükör eszköz (DMD), és az adott alkalmazásra jellemző. A spektrumszámító motor optikai mintázatát arra a célra tervezték, hogy a több hullámhosszúság mintájának nagyságát megmérjék a minta spektrumában , anélkül, hogy ténylegesen spektrumot mérnének.
A többváltozós optikai számítástechnika lehetővé teszi a műszerek készítését a mintafelismerés matematikájával, amelyet közvetlenül egy optikai számítógépbe terveznek, és amely spektrum rögzítése nélkül vonja ki az információt a fényből. Ez lehetővé teszi a valós idejű, soros folyamatirányító eszközök eléréséhez szükséges sebesség, megbízhatóság és szilárdság elérését.
A többváltozós optikai számítás az optikai elem átviteli függvényének analóg optikai regressziós vektorát kódolja . A mintából származó fény tartalmazza a minta spektrális információit, függetlenül attól, hogy a spektrumot felfedezték-e vagy sem. Amint a fény áthalad egy mintából az elemen, a széles sávú detektorral detektált normalizált intenzitás arányos a regressziós vektornak az adott spektrummal képzett ponttermékével , vagyis arányos az analit koncentrációjával, amelyre a regresszió vektor tervezték. Az elemzés minősége ekkor megegyezik a kódolt regressziós vektor minőségével. Ha a regressziós vektor felbontása annak a laboratóriumi eszköznek a felbontására van kódolva, amelyből a regressziós vektort tervezték, és a detektor felbontása ekvivalens, akkor a többváltozós optikai számítástechnika által végzett mérés egyenértékű lesz az adott laboratóriumi eszközzel a hagyományos eszközökkel . A technika előrehaladást mutat a nehéz piaci felismerés egy réspiacán. A kőolajkutak szénhidrogén-összetételének kimutatására és a csővezeték-monitorozásra az olajiparban történő alkalmazásra szolgáló technikát alkalmazzák. Ilyen helyzetekben laboratóriumi minőségi mérésekre van szükség, de zord környezetben.
Történelem
Habár 1986-ban javasolták az egyetlen optikai elem felhasználását az analit regressziójához és detektálásához, az első teljes MOC koncepciós készüléket 1997-ben adták ki a dél-karolinai egyetem Myrick csoportjától , majd ezt követően 2001-ben bemutatták. sok elismerést kapott az optikai iparban, mint új módszert az optikai elemzés elvégzésére, amelynek előnyei a zord környezeti érzékelés. A technikát alkalmazták Raman-spektroszkópia, fluoreszcencia-spektroszkópia , abszorpciós spektroszkópia UV-Vis , NIR és MIR , mikroszkópia , reflektancia spektroszkópia és hiperspektrális képalkotás során . Az első demonstráció óta eltelt években bizonyítottak védelmi, igazságügyi, kémiai reakciók nyomon követési, környezeti monitorozási, újrahasznosítási, élelmiszer- és gyógyszeripari, orvosi és élettudományi, valamint kőolajipari alkalmazások. Az első közzétett bemutatás a MOC használatáról a zord környezetben 2012-ben történt, laboratóriumi vizsgálattal 150F-tól 350F-ig terjedő hőmérsékleten és 3000 psi-től 20 000 psi-ig terjedő nyomással, majd 2013-ban helyszíni vizsgálatokkal az olajkutakban.
