شبیه سازی اجزای محدود و توسعه یک سامانه طیف نگاری نوری- صوتی بر پایه LED برای ارزیابی کیفی برخی مایعات غذایی

روش نوری- صوتی، یک روش حسگری، حاصل ترکیب روش های نوری (اپتیکی) و صوتی می باشد. اثر نوری- صوتی حاصل ایجاد گرمای محلی در اثر جذب انرژی نور، انبساط آنی ماده، ایجاد فشار و تولید نشر صوتی در ماده است. در این مطالعه به منظور توسعه یک سامانه طیف نگاری نوری- صوتی با منابع نوری دیود نشر نوری برای سنجش کیفی مایعات غذایی، در گام اول اثر متقابل نوری- صوتی با یک ظرف نمونه حاوی مایعات به روش اجزا محدود و با استفاده از نرم افزار Comsol Multiphysics ۵.۵ شبیه سازی شد. درگام دوم، سامانه طیف نگاری با منابع نوری در هشت طول موج از ۹۴۰-۳۹۵ نانو متر طراحی و ساخته شد. در آخر به منظور ارزیابی سامانه نوری- صوتی، سه نمونه شیر، آب و روغن زیتون مورد سنجش طیف نگاری نوری- صوتی قرار گرفت و نتایج اندازه گیری با نتایج شبیه سازی برای همین نمونه ها مقایسه شد. نتایج نشان داد که شدت پاسخ صوتی نمونه ها در طول موج های متفاوت بسته به ضریب جذب نور تغییرات قابل توجهی دارد، به طوری که بیشینه دامنه سیگنال فشار صوتی به ترتیب برای شیر، آب و روغن زیتون در طول موج های ۴۵۰، ۳۹۵ و ۴۵۰ نانومتر با مقادیر ۳۴/۰، ۲۲/۰ و ۷۴/۰ پاسکال به دست آمد که از نظر تفاوت های نسبی با نتایج شبیه سازی در توافق بود. همچنین، تقلب اضافه نمودن آب به شیر در سطوح ۵، ۱۰، ۱۵ و ۲۰ درصد حجمی با استفاده از این سامانه مورد ارزیابی قرار گرفت و نتیجه تحلیل مولفه های اصلی قابلیت تمایز بسیار خوب نمونه های حاوی تقلب آب از شیر خالص را نشان داد. سامانه توسعه داده شده در این مطالعه می تواند برای ارزیابی کیفیت و تشخیص تقلب در مایعات غذایی استفاده شود.

کلیدواژه ها:

نوری- صوتی ، پیزوالکتریک ، روش اجزا محدود ، مایعات غذایی ، کیفیت