شبيه‌سازي اجزا محدود و توسعه يك سامانه طيف‌نگاري نوري- صوتي بر پايه LED براي ارزيابي كيفي برخي مايعات غذايي

روش نوري - صوتي، يك روش حسگري، حاصل تركيب روش‌هاي نوري (اپتيكي) و صوتي مي‌باشد. اثر نوري - صوتي حاصل ايجاد گرماي محلي در اثر جذب انرژي نور، انبساط آني ماده، ايجاد فشار و توليد نشر صوتي در ماده است. در اين مطالعه به‌منظور توسعه يك سامانه طيف‌نگاري نوري -صوتي با منابع نوري ديود نشر نوري براي سنجش كيفي مايعات غذايي، در گام اول اثر متقابل نوري - صوتي با يك ظرف نمونه حاوي مايعات به روش اجزا محدود و با استفاده از نرم‌افزار Comsol Multiphysics 5.5 شبيه‌سازي شد. درگام دوم، سامانه طيف‌نگاري با منابع نوري در هشت طول‌موج از 395-940 نانو‌متر طراحي و ساخته شد. در آخر به‌منظور ارزيابي سامانه نوري - صوتي، سه نمونه شير، آب و روغن ‌زيتون مورد سنجش طيف‌نگاري نوري- صوتي قرار گرفت و نتايج اندازه‌گيري با نتايج شبيه‌سازي براي همين نمونه‌ها مقايسه شد. نتايج نشان داد كه شدت پاسخ صوتي نمونه‌ها در طول‌موج‌هاي متفاوت بسته به ضريب جذب نور تغييرات قابل‌توجهي دارد، به‌طوري‌كه بيشينه دامنه سيگنال فشار صوتي به ترتيب براي شير، آب و روغن ‌زيتون در طول‌موج‌هاي 450، 395 و 450 نانومتر با مقادير 0/34، 0/22 و 0/74 پاسكال به دست آمد كه از نظر تفاوت‌هاي نسبي با نتايج شبيه‌سازي در توافق بود. همچنين، تقلب اضافه نمودن آب به شير در سطوح 5، 10، 15 و 20 درصد حجمي با استفاده از اين سامانه مورد ارزيابي قرار گرفت و نتيجه تحليل مولفه‌هاي اصلي قابليت تمايز بسيار خوب نمونه‌هاي حاوي تقلب آب از شير خالص را نشان داد. سامانه توسعه داده شده در اين مطالعه مي‌تواند براي ارزيابي كيفيت و تشخيص تقلب در مايعات غذايي استفاده شود.