生物量濃度在線測量及信息獲取方法研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)高速持續(xù)的發(fā)展,進入大氣的揮發(fā)性有機化合物越來越多。這類有機廢氣惡化了人類生存環(huán)境,干擾了人類日常生活,而且對人體的健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害。研究表明,采用生物滴濾法處理此類有機廢氣具有良好的效果。
　　在生物滴濾法處理有機廢氣的過程中,影響生物滴濾塔內(nèi)生化反應(yīng)效率的因素很多,如:含有微生物的菌懸液的營養(yǎng)物質(zhì)成分、微生物的活性、生物量濃度、pH值、循環(huán)液流量、塔內(nèi)溫度等。在這些因素中,生物量濃度是重要的工藝參數(shù),實現(xiàn)

2、其在線測量對了解生化反應(yīng)過程狀態(tài)、實現(xiàn)在線監(jiān)控具有極其重要的意義。研究顯示,生物量濃度在線測量技術(shù)尚不成熟,因此,有必要設(shè)計出一種新型的生物量濃度在線測量方法。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)提出了一種基于光纖回歸反射能量衰減技術(shù)的生物量濃度測量方法。由Lambert—Beer定律可知,光的吸收系數(shù)與傳播介質(zhì)的濃度、通過吸收介質(zhì)的光程、入射光強有關(guān)。本文正是從這一物理現(xiàn)象和理論出發(fā),將接收到的光反射能量大小與生物量

3、濃度測量聯(lián)系起來。
　　(2)在建立測量理論的基礎(chǔ)上,設(shè)計了生物量濃度在線測量傳感器,并對傳感器的組成原理、光路分析和實現(xiàn)技術(shù)進行了研究,并開展了相關(guān)實驗。理論分析和實驗研究表明:采用這種方法來測量生物量濃度是切實可行的,生物量濃度和傳感器輸出電壓之間具有很好的對應(yīng)關(guān)系。
　　(3)針對生物菌懸液溫度變化對在線測量的影響,設(shè)計了具有溫度補償單元的傳感器。對原先單光頭傳感器進行了結(jié)構(gòu)改進,引入了雙光頭探頭結(jié)構(gòu)。改進后的傳感器可

4、以同時測量兩路信號,一路為待測生物菌懸液濃度,一路為相同環(huán)境下參比液溫度變化,為消除溫度變化對生物量濃度測量的影響奠定了基礎(chǔ)。
　　(4)由于生物滴濾法處理有機廢氣的生化反應(yīng)是一個極其復(fù)雜的過程,為了讓此生物量濃度在線測量傳感器具有更強的應(yīng)用性,研究采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟測量方法來消除其他非線性因素對生物量濃度測量的影響。實驗中,利用測量的實驗數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練準備數(shù)據(jù),建立預(yù)測的模型。結(jié)果表明預(yù)測值與實驗值之間基本吻合,誤差控