多點(diǎn)多氣體光纖傳感組網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，多氣體多點(diǎn)一體化的傳感網(wǎng)絡(luò)成為工業(yè)、能源、環(huán)境、生態(tài)等諸多領(lǐng)域的重要需求。電學(xué)式氣體傳感器雖然有著氣體覆蓋范圍廣、成熟程度高等優(yōu)勢(shì)，但也受到壽命短、交叉干擾、組網(wǎng)成本高、測(cè)量精度差等問(wèn)題的困擾，在網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用時(shí)有明顯局限性；而光纖氣體傳感作為新型氣體檢測(cè)技術(shù)，除了測(cè)量精度高、無(wú)交叉干擾影響之外，還具備和長(zhǎng)距離組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，但其受限于光學(xué)檢測(cè)方法，多氣體一體化傳感程度并不高。因此，如何構(gòu)建一個(gè)有效的多氣體多點(diǎn)氣體傳感網(wǎng)

2、絡(luò)成為目前研究重點(diǎn)。
　　本文從光纖傳感技術(shù)組網(wǎng)出發(fā)，建立基于寬譜光源和光譜吸收的光纖多氣體傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)光譜吸收理論，建立氣體濃度與光譜吸收的關(guān)系，仿真得出氣體吸收譜線。針對(duì)在光纖通信窗口具有明顯吸收譜的甲烷和二氧化碳構(gòu)建多氣體傳感系統(tǒng)，利用基于光開(kāi)關(guān)的時(shí)分復(fù)用技術(shù)，搭建多通道傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)差分吸收原理，分別對(duì)甲烷和二氧化碳檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和測(cè)試，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，甲烷的測(cè)量精度達(dá)到271pp

3、m。而二氧化碳的測(cè)試結(jié)果雖然只在接近100％的高濃度比較明顯，但研究結(jié)果有一定的參考價(jià)值。工作最后對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了通道性能測(cè)試和時(shí)間穩(wěn)定性評(píng)估。
　　針對(duì)全光傳感網(wǎng)絡(luò)研究中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，本論文提出一種基于光電調(diào)制的多氣體長(zhǎng)距離傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，綜合電學(xué)式傳感和光纖通信的雙重優(yōu)勢(shì)，搭建基于誤差前向反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法（BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）的軟件平臺(tái)，以消除交叉干擾，成功實(shí)現(xiàn)了25km以上多點(diǎn)多氣體光纖傳感網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)對(duì)氫氣、甲烷和二氧化碳三