電磁法與光學法檢測物質成分哪個更適合？

關於物質成分檢測的方法有很多種，最直接的辦法是採用化學分析的辦法，這種方法的最大好處是可以精確測定物質的成分，也就是說可以定量分析，缺點是我們需要採集被測物質的樣品，很顯然會在一定程度上損壞被測物體。還有幾種間接測量的方法使用也很廣泛，有測量光譜的、有採用特定電磁波的，這兩種辦法都屬於無損檢測的方案，各有特點，具體哪個更合適，要看使用的場景和被測物的具體情況來決定，不過我個人更傾向於後者，因為後者的成本和功耗往往會更有優勢一些。

在闡述我的觀點之前，我們先來介紹一下兩種無損檢測物質成分方案的原理，首先來分析一下光學法，它的基本思路是利用不同物質對於特定波長或幾種波長光的吸收和發射程度來判斷物質的種類，我曾經在北大的實驗室裡操作過這類型的儀器，可惜絕大多數是國外品牌，即便是小小的比色皿也是進口的，大概500人民幣一個，對於高端設備，雖然我很感興趣，不過這樣的費用支出確實不適合產品化的普及，特別是一些常用的低端市場。

這類型的設備通常包括一套分析軟體，一個光源，一個暗室構成，光源通過光柵可以對被測物體發射你想要測試的光譜頻段，掃描的數據會通過通信線纜傳輸到電腦的分析軟體上，你可以實時觀測到相關的曲線和測試過程，確實很酷，不過不是所有人都有這樣的實驗機會，而且不是所有的場合都需要精確的測試結果，更多的情況下，我們也許只需要知道大致的物質成分比例即可，並且光學設備通常比較精貴，在很多環境條件比較嚴酷的環境下，它就不那麼實用了，比方說在沙漠環境下測量管道內石油成分時，我們就不可能把一臺精密的光學設備搬到現場，這也引出了另外一種測量辦法電磁法，當然這是一種籠統的叫法，在專業領域人們會按照標準定義給出不同的專業術語。

關於電磁法，其實也有幾種方案，最簡單的方案類似於收音機的調製解調方案，首先用一個低頻信號對一定頻率的電磁波進行調製，然後通過天線發射出去，天線的發射端與接收傳感器之間是被測物質，你可以把這種被測物質想像成裡面摻雜有雜質的液體，由於雜質的存在液體的密度會發生變化，最直接的檢測密度的方法就是讀取接收傳感器經過解調出來的低頻信號的幅值，理論上講，幅值越小，被測液體的密度越大，反之，被測液體的密度越小，這個很好理解。

接下來我們看一下比較高端的應用，分析液體組分，這個需要的分析電磁波在經過液體物質後信號的幅度和相位發生的變化，理論上講電磁波經過不同組分的液體物質時，其相位和幅度特性會發生不同的變化，利用這種變化結合對特定標定溶液的校準，我們就可以相對容易的獲取被測物質的組分，甚至我們可以採用多整列接受天線矩陣來精確測量，這樣的方法實現起來克服了環境因素的影響，同時成本相對於光學法來說具有很大的優勢，個人認為通過後續的不斷優化，這樣的方法使用的的場合會越來越廣泛。

目前我也在從事電磁法方面的產品開發，由於整個的系統還是很有挑戰性的，所以進展相對緩慢，不過，已經有相對成熟的方案，只是工作量的問題，相信再過一段時間可以投入實際測試，期待這個產品可已經快投入實用。