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2009年6月25日 星期四

"偽"石英微量天平與化學感測器的LabVIEW程式

(重新編輯)

實驗室(師大)的學妹需要整合(Integrated) QCM & CR程式.

**名詞小解釋:
QCM: quartz crystal microbalance, 石英微量天平, 利用固定的高頻作為基點,當有物質落在(或吸附)天平上,藉由頻率的衰減量,可以求得其質量.
ref:Wiki

CR: chemiresistor, 阻抗式化學電阻,利用塗布特別的材質在指插式電極表面,當揮發性有機氣體經過被捕捉時,電極的電阻會改變.藉由塗布的材質性質與量測電阻的改變可以定量與定性揮發性有機氣體.
ref:Sandia National Laboratories

好了,以上扯遠了.
為了可愛的學妹所以我先快速地設計了LabVIEW架構.
不過想到既然是DEMO所以多做了些設定,例如模擬訊號.
然後搭配美美的配色,就做了"模擬版"整合程式.如下:
至於後續如何我已經沒有再跟進了....


2009年6月23日 星期二

登月40年人類下一「大步」往哪去?_from Yahoo


1961年8月9日,美國麻省理工學院(MIT)儀器實驗室(Instrumentation Laboratory)主任Charles Stark Draper收到一封來自國會參議員Leverett Saltonstall的電報,通知他的實驗室已經獲選進行阿波羅(Apollo)太空梭導航系統的開發工作。

「該份金額為400萬美元的合約(相當於現在的2,500萬~3,500萬美元),可說是對MIT航空與航太學系(Department of Aeronautics and Astronautics)全體的技能與領導地位,投下了一張頗具意義的信任票,也讓我們得以參與歷史上最偉大的科技挑戰之一。」在MIT最近舉辦的「Giant Leaps」活動中,MIT航空與航太學系主任Ian Waitz表示。

在該場於6月10日~12日舉行的活動中,MIT邀請到在40年前參與了不凡任務的一群人,包括阿波羅太空梭飛航總監Chris Kraft,他表示:「我不認為當時的政治人物與工程師中,有人預見我們將創造什麼;但回顧過去,該登陸月球任務是對整個世界帶來了巨大的變化。」

Kraft生動敘述當時美國太空計畫決定要將人類送上太空時,是如何的準備倉促:「在那些日子裡,有九成到九成五的醫療專家都不認為人類能在無重力狀態下活動,還有人預言太空人的眼珠子會爆裂、或是腦袋會爆炸。」但後來太空人Allan Shepard的6分鐘太空漫步已經打破了那些謠言(Shepard是首個曝露在外太空的美國人)。

而Kraft也坦言,當時參與阿波羅任務的科學家與工程師們,都是看了很多Jules Verne的科幻小說,才能為阿波羅太空梭以及先前的Mercury、Gemini太空梭任務計算出適當的運行軌道:「我們當時是憑直覺摸索,沒人知道方程式、每個人都是猜測並希望最後的結果是可行的。」

Kraft指出,當時太空人都是美國空軍的退役飛行員,他們通常會在執行飛航任務前進行新開發戰機的測試,但是:「阿波羅號的太空人完全沒有測試該太空梭的機會,一切都是從頭開始。」

史上第一次登陸月球的知名太空人阿姆斯壯(Neil Armstrong)與艾德林(Buzz Aldrin),就站在MIT的草坪上,旁邊是一座40年前載著他們兩個人踏上月球表面的登月艙(lunar module)複製品;阿姆斯壯回憶,當初他認為阿波羅任務成功登月機率只有五成:「對於我們的成功,我是既得意、狂喜又非常驚訝。」

該活動也向1960年代擔任美國太空總署(NASA)副署長、在當時直接負責阿波羅任務計畫的Robert C. Seamans Jr.致敬。他當時決定阿波羅登月任務是採用繞月軌道交會點(lunar-orbit rendezvous)系統模式,反對用大型的太空船硬著陸月球表面、再重新起飛返回地球的模式。

這種採用獨立的登月艙著陸月球的模式,確保了該計畫能讓當時美國總統甘迺迪的挑戰:「在1960年代以前將人類送上月球。」能如期完成。

參與最後一次阿波羅任務(阿波羅17)的地質學家Harrison "Jack" Schmitt,則指出阿波羅計畫留給後世的價值:「留在月球表面的足跡將會在百萬年後仍清晰可見,因為在那裡沒有風、不會使之侵蝕。」

就像40年前以上太空為目標那樣,今日的MIT學生則是以相同的精神迎接地球環境所面臨的挑戰。Kraft認為,現在美國的政治人物都太個人化、也太限制在個人,若不能打破界線,美國很難再創造像是登陸月球那樣的「一大步」,因此大家應該團結起來解決未來的問題。

美國總統歐巴馬(Obama)稍早前對美國國家科學院(National Academy of Sciences)表示,如果給予美國年輕人機會、他們就會奮起迎戰,特別是號召他們參與超越自我的行動時;最佳的例證就是,當時NASA阿波羅17計畫的參與者,平均年齡只有26歲:「我知道今天的年輕人們已經準備好迎接本世紀的重大挑戰。」

歐巴馬並回顧了參與阿波羅8任務的太空人Bill Anders,曾從太空拍下一張聞名的、地球出現在月球地平線的照片「Earthrise」,當時他可能會想:「我們費盡心思登陸月球,但最重要的事情其實是我們因此發現地球。」

這是40年後的今天,人類該有的體悟。

(參考原文:Commentary: Giant Leap has lasted 40 years,by Nicolas Mokhoff)

~~相關新聞另一篇~~~

NASA發射月球探測器 探勘及尋找水源

(路透佛羅里達州卡納維爾角18日電)美國國家航空暨太空總署(NASA)今天自卡納維爾角(Cape Canaveral)發射載有兩艘探測船的無人火箭擎天神(Atlas)號,準備在月球進行探勘並尋找水源。

「月球勘查軌道號」(Lunar Reconnaissance Orbiter)的發射,為NASA在2020年前再度登月的計劃高奏序曲。探測船將以空前的精度探勘月球表面,特別是鮮少被開發的極地地區。
月球勘查軌道號計劃主任屠利(Craig Tooley)指出:「我們對月球的知識其實相當貧乏,就連火星地圖都遠比月球地圖詳盡。」中央社(翻譯)

其中所謂兩艘探測船如下:

(中央社華盛頓18日法新電)美國國家航空暨太空總署(NASA)今天發射兩艘探測太空船,向人類在2020年重返月球的漫長旅程邁出第一步。

太空總署在佛羅里達州甘迺迪太空中心(KennedySpace Center)發射一枚擎天神五號(Atlas V)火箭,一舉將「月球勘查軌道號」(Lunar ReconnaissanceOrbiter,LRO)和「月球隕坑觀測與傳感衛星」(LCROSS)兩枚探測器送上太空。


這兩艘太空船將對月球進行重大探測任務,分別搜尋這個地球衛星上的水源和降落地點。 (譯者:林治平)980619

更深入的資料如NASA的網頁,很詳細精彩。

2009年6月20日 星期六

TOEFL Speaking practice LabVIEW_ 托福口說練習程式

(重新編輯)
考托福(TOEFL)最難的大概就是聽力與口說(對大多數的華人來說),為了模擬托福口說考試的場景,我利用LabVIEW寫了一個模擬程式.如下:


一樣有三個階段,閱讀文章的時間(或者聽課程演講),構思內容時間,開始時間.右邊的Real-Voice會將即時的聲音波形顯示,在這個程式當然是沒有幫上什麼忙.不過未來可以考慮加入濾波的功能(例如傅立葉轉換).

這個程式不需要額外的硬體,因為截取聲音的感測器就是筆記型電腦都會有麥克風,或者桌型電腦外加麥克風也可以使用.算是一種使用LabVIEW但不需要使用其他 DAQ 的生活化應用.

2009年6月18日 星期四

如何製作自己的太陽能電池~_from Yahoo

How to Build Your Own Solar Cell 
這篇是經過兩次翻譯而修改成~英翻中~中轉中


在自然界中材料和能量之間的轉換與循環已經存在了億萬年,但在近幾百年內,人類才開始掌握和控制其中許多循環。我們所研究的人造光合作用不僅為我們人類提供一種潔淨的替代能源,而且是對人類生命圈的一種探索。本文介紹一種利用天然植物染料來製作一個屬於你自己的太陽能電池的簡單方法。

第一步、二氧化鈦膜的製備:

圖一、二氧化鈦粉的研磨 
圖二、二氧化鈦膜的製備 
圖三、二氧化鈦膜的燒結

如圖一所示,把二氧化鈦粉放入研砵中與黏合劑進行研磨。

如圖二所示、用玻棒緩慢地在導電玻璃上進行塗膜。

如圖三所示,把二氧化鈦膜放在酒精燈上燒結10-15分鐘,然後自然冷卻。


第二步、利用天然染料把二氧化鈦膜著色:
圖四、染料的提取
圖五、反電極的製備

如圖四所示,把新鮮或冰凍的黑苺、山莓、石榴籽或紅木槿茶(Red Hibiscus tea),用一大湯匙的水進行擠壓,然後把二氧化鈦膜放進去進行著色,大約需要五分鐘,直到膜層變成深紅紫色,如果膜層兩面著色的不均勻,可以再放進去浸泡五分鐘,最後用乙醇沖洗,並用柔軟的紙輕輕地擦乾。

第三步、製作輔助電極(Counter electrode):

電池既需要正電極,也要一個負電極才能夠工作。正電極又稱輔助電極是由塗有導電的SnO2膜層組成的,利用一個簡單的三用電錶就可以判斷玻璃的哪一面是導電的,利用手指也可以做出判斷,導電面較為粗糙。如圖五所示,把非導電面標示”+”,然後用鉛筆在導電面上均勻塗上一層石墨。
圖六、電解質的滴入
圖七、電池的組裝

第四步、加入電解質:

利用含碘離子的溶液作為太陽能電池的電解質,它主要用於將染料還原和再生。如圖六所示,在二氧化鈦膜表面上滴一至兩滴電解質即可。

第五步、組裝電池:

將著色後的二氧化鈦膜面朝上放在桌面,在膜上面滴上一至兩滴含碘離子的溶液的電解質,然後把輔助電極的導電面朝下壓在二氧化鈦上。把兩片玻璃稍微錯開,以便利用暴露在外面的部份作為電極的測試用。利用兩個夾子把電池夾住,這樣,你的太陽能電池就成功了(如圖七所示)。

第六步、電池測試:

在室外太陽光下,可以獲得開路電壓0.4 V,短路電路1 mA/cm2的太陽能電池,如下圖所示:
圖八、電池的測試

-Dr. Greg Smestad (Inventor of the kit)

From:http://www.solideas.com/solrcell/cellkit.html
------------搭搭搭~~以下附上原文~--------------

How to Build Your Own Solar Cell
English Version
"Cycles of energy and materials have existed on the Earth for billions of years. In a few hundred years, we have come to dominate and control many of these cycles. Our search for artificial photosynthesis is, therefore, not merely to present ourselves with alternatives for powering our society, but it is a search for our place in the Earth's biosphere."

-Dr. Greg Smestad (Inventor of the kit)
Step 1 - Stain the Titanium Dioxide with the Natural Dye: Stain the white side of a glass plate which has been coated with titanium dioxide (TiO). This glass has been previously coated with a transparent conductive layer (SnO), as well as a porous TiOfilm. Crush fresh (or frozen) blackberries, raspberries, pomegranate seeds, or red Hibiscus tea in a tablespoon of water. Soak the film for 5 minutes in this liquid to stain the film to a deep red-purple color. If both sides of the film are not uniformly stained, then put it back in the juice for 5 more minutes. Wash the film in ethanol and gently blot it dry with a tissue.

Step 2 - Coat the Counter Electrode: The solar cell needs both a positive and a negative plate to function. The positive electrode is called the counter electrode and is created from a "conductive" SnO coated glass plate. A Volt - Ohm meter can be used to check which side of the glass is conductive. When scratched with a finger nail, it is the rough side. The "non-conductive" side is marked with a "+." Use a pencil lead to apply a thin graphite (catalytic carbon) layer to the conductive side of plate's surface.

Steps 3 & 4 - Add the Electrolyte and Assemble the Finished Solar Cell: The Iodide solution serves as the electrolyte in the solar cell to complete the circuit and regenerate the dye. Place the stained plate on the table so that the film side is up and place one or two drops of the iodide/iodine electrolyte solution on the stained portion of the film. Then place the counter electrode on top of the stained film so that the conductive side of the counter electrode is on top of the film. Offset the glass plates so that the edges of each plate are exposed. These will serve as the contact points for the negative and positive electrodes so that you can extract electricity and test your cell.

Use the two clips to hold the two electrodes together at the corner of the plates.

The output is approximately 0.43 V and 1 mA/cm2 when the cell is illuminated in full sun through the TiO side.
材料:(暫定) 
三用電錶
導電玻璃(SnO2單面)
鉛筆
研砵組
加熱台
黏合劑
二氧化鈦粉
黑苺、山莓、石榴籽或紅木槿茶
碘與碘離子的溶液



---------下面是反應機構~可以了解為什麼使用染料加TiO2跟一些材料就可以進行太陽能轉換----------
補注:
染劑通常具有多pi結構,就是雙鍵結構,因此當光照射染劑,使得染劑的電子激發,因此傳遞到TiO2再與電解質層的I-/I3-進行電子交換,因此就可以得到電流,大致上是這樣.