多點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，但也受到壽命短、交叉干擾、組網(wǎng)成本高、測量精度差等問題的困擾，在網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用時有明顯局限性；而光纖氣體傳感作為新型氣體檢測技術(shù)，除了測量精度高、無交叉干擾影響之外，還具備和長距離組網(wǎng)優(yōu)勢，但其受限于光學(xué)檢測方法，多氣體一體化傳感程度并不高。因此，如何構(gòu)建一個有效的多氣體多點氣體傳感網(wǎng)

2、絡(luò)成為目前研究重點。
　　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)行了理論分析和實驗研究。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)，利用基于光開關(guān)的時分復(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，分別對甲烷和二氧化碳檢測系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和測試，經(jīng)過實驗研究證實，甲烷的測量精度達(dá)到271pp

3、m。而二氧化碳的測試結(jié)果雖然只在接近100％的高濃度比較明顯，但研究結(jié)果有一定的參考價值。工作最后對多點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了通道性能測試和時間穩(wěn)定性評估。
　　針對全光傳感網(wǎng)絡(luò)研究中發(fā)現(xiàn)的問題，本論文提出一種基于光電調(diào)制的多氣體長距離傳感網(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，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，以消除交叉干擾，成功實現(xiàn)了25km以上多點多氣體光纖傳感網(wǎng)絡(luò)。實驗中實現(xiàn)對氫氣、甲烷和二氧化碳三