一、基于开放式气室的光纤气体传感器的信号分析（论文文献综述）
关明阳[1]（2021）在《基于ZigBee的红外甲烷探测器设计》文中指出针对新一代消防安全设施中对甲烷浓度动态监测的需求,采用ZigBee技术设计了以红外甲烷传感器为核心的甲烷气体探测系统。该系统设计以低噪声运放和高精度A/D为前端输入,辅以White气室结构增加光程,后端软件采用多种补偿和拟合算法消除复杂环境干扰等程序模块。通过CC2530芯片构建的无线信号处理手段实现无通讯信号线铺设,达到了区域内自组网有效避让遮挡物的目的。结果表明该红外甲烷探测器运行稳定,抗遮挡性能提升80%以上且动态检测范围可满足实际应用中的甲烷检测要求。
沈洵,蔡志锋[2]（2020）在《基于深度学习网络的红外网络节点异常状态识别研究》文中研究说明为准确识别红外网络节点状态,提出了基于深度学习网络的红外网络节点异常状态识别方法。利用红外网络节点采集模块采集节点状态数据,确定可视层与隐含层神经元数量,利用贪婪算法训练过程重构训练样本,通过微调过程优化深度置信网络,完成深度置信网络训练,提取红外网络节点状态数据特征,将状态数据特征作为球心,计算识别红外网络节点状态数据同球心的半径,根据结果是否异常状态。仿真测试结果,本文方法可有效识别红外网络节点异常状态,红外网络节点异常状态识别精度高。
鞠昱,陈昊,韩立,常洋,张学健[3]（2020）在《基于TDLAS技术适用于大量程范围的气体浓度标定算法》文中认为气体浓度检测一直是十分重要的工作,它与人类生活、环境变化和工业生产都息息相关,尤其是有毒有害气体的检测。随着光谱学的大力发展,可调谐半导体激光光谱技术（TDLAS）已被广泛应用于工业生产、环保监测、气象探空等领域,它具有灵敏度高、响应速度快、实时监测以及优秀的便携性等优点,成为了气体检测的重要技术之一。众所周知,传感器在出厂前需要标定,标定的好坏关系到传感器的测量精度,影响传感器的实际测量。对基于TDLAS技术的直接光谱标定算法进行了研究,推导了适用于大量程范围下的气体浓度与透射率对数的关系并进行了简化处理,提出了1/c拟合标定算法,它是用气体浓度倒数与透射率对数倒数的关系来进行拟合标定的算法,再通过拟合标定曲线反推气体浓度与透射率对数的关系。搭建了TDLAS水汽检测平台,以Vaisala HMT377在线湿度检测仪的水汽浓度值为标准值,对0.7%～50%VOL的水汽浓度进行了标定,比较了直接拟合算法和1/c拟合算法的结果和相对误差。实验结果表明:采用直接拟合算法对气体浓度与透射率对数曲线拟合,一次函数、二次函数和五次函数拟合相关系数为0.946 8, 0.996 7和0.999 9,均方根误差为0.031 2, 0.007 8和0.001 6,最大相对误差超过100%,存在严重误差;采用1/c拟合标定算法,气体浓度倒数与透射率对数倒数的拟合曲线呈一次函数线型,与理论相符,相关系数为0.999 6,均方根误差为0.490 1,对拟合曲线进行反推得到气体浓度与透射率对数拟合曲线,其相关系数为0.999 9,均方根误差为0.0015,整个浓度范围内最大相对误差不超过4%,说明1/c拟合算法的有效性,提高了测量精度,扩大了标定量程范围。
李鑫安[4]（2020）在《基于TDLAS的畜禽舍内氨气浓度检测系统研究》文中提出集约化、规模化养殖场饲养密度高,畜禽舍内气体环境特别是氨气浓度对畜禽生长的影响显得尤为突出。氨气作为公认的应激源,会影响畜禽的健康生长,降低动物福利。而禽舍内氨气浓度分布通常受到畜禽舍建筑结构、通风模式、畜禽种类、养殖工艺、生长阶段、季节等诸多因素影响,单一点、非持续性监测往往不能准确反映畜禽舍真实的气体环境。因此对畜禽舍长期持续的浓度监测有助于了解舍内氨气排放规律,为科学地调控舍内气体环境提供技术支持。目前,畜禽舍有害气体浓度监测多采用电化学传感器,而电化学传感器在长期持续的监测过程中存在着对畜禽舍复杂环境抗性低、易受其他气体交叉干扰、精度差、寿命短的问题。为针对解决以上问题,本文设计了一种基于可调谐吸收光谱技术的畜禽舍氨气浓度在线监测系统,以满足对畜禽舍氨气浓度长期、持续、稳定的监测要求。本文主要的研究内容以及工作如下:第一章分析了畜禽舍氨气浓度检测常用方法的原理及其优劣,并说明了畜禽舍长期持续的氨气浓度的监测对畜禽环境气体调控以及了解畜禽氨气排放规律的必要性。通过分析畜禽舍氨气浓度监测中存在的问题,阐明了可调谐吸收光谱技术在畜禽舍氨气浓度长期持续监测方面的优势以及存在的需求。第二章详细描述了光谱吸收技术以及波长调制技术的原理,并根据HITRAN数据对氨气、水、二氧化碳等畜禽舍常见气体进行光谱吸收模拟,确定了氨气在近红外区域合适的吸收谱线。第三章设计并搭建了基于可调谐吸收光谱技术的畜禽舍NH3浓度在线监测系统,并设计了相关的上位机软件。整个监测系统根据功能分为基于PLC的多路气体采集子系统与基于TDLAS的氨气浓度检测子系统两部分。采集子系统由PLC、分组电磁阀、传感器、真空泵以及管路等组成,实现将待测气体采集并传输至气室进行浓度检测的功能。检测子系统由激光发射单元、光路与气路单元、光电信号接收单元与谐波信号处理单元等部分组成,实现对待测气体浓度检测的功能。第四章为降低系统噪音,改善系统信噪比,对谐波信号采用多周期平均与小波去噪进行降噪处理。考虑系统稳定时间等因素,多周期平均次数为5次。并对小波降噪参数进行了优化,确定了小波基为DB4、分解层数为5层、阈值类型为Universal Threshold Soft时的小波降噪对二次谐波信号中噪音过滤最好,并验证了该降噪参数对不同浓度的适应性。第五章通过TDLAS检测系统调制参数优化实验确定了最佳的谐波参数:检测系统正弦调制信号频率1)sin=9 k Hz、正弦调制信号幅值Vsin=30 m V、锯齿扫描信号频率1)saw=1 Hz、锯齿扫描范围170～215 m V、谐波分析输入信号与参考信号相位差?=50°。为获得最佳的系统参数,分别对系统进行了气室最佳加热温度优化实验、响应时间参数测试优化以及Allan方差实验。通过优化实验可知,气室加热温度设置为403 K可以显着降低氨气在气室的吸附作用,减少对检测造成的影响;检测系统在流速为500m L/min测试条件下,上升滞后时间约为3.8 s、上升响应时间为28.2 s、下降滞后时间为3 s、下降响应时间为17 s、90%响应时间为32 s、99%响应时间为60 s;在采样时间为2 s测试条件下,TDLAS系统在积分时间为10 s时,系统达到最低探测限,探测限为0.054 ppm。第六章完成了检测系统的浓度标定并进行了系统性能试验。通过标定实验结果可知:不同NH3浓度下的二次谐波曲线线形对称性较好,不同浓度对应的二次谐波幅值随浓度增大谐波峰值逐渐变大,具有良好线形关系;根据最小二乘法拟合得到拟合公式为Y=0.089?X-0.065,线形拟合拟合系数R=0.996,单点拟合最大偏离误差为0.37 V。通过对多路采集系统性能试验可知:采集系统气密性良好,气体可在管路内舒畅流动;在采集管路长度为1 m、10 m、20 m测试条件下,分析回路不伴热的情况下,二氧化碳的检测误差依次为0.42%、0.78%和1.03%,氨气的检测误差依次为1.44%、4.44%和7.33%,气体检测误差随采集管路长度增加而变大;在分析回路采取伴热处理情况下,氨气检测误差为1.19%、3.67%和7.11%,说明伴热处理对降低管路氨气吸附有一定作用,但效果不明显。通过对TDLAS检测系统性能试验可知:检测系统在四种不同浓度测试条件下,INNOVA声光光谱与TDLAS系统浓度曲线相似,且曲线波动较小,而电化学传感器波动较大;通过进一步分析,TDLAS与INNOVA的线性误差在1%附近（标准为≤5%）,重复性误差均小于2%（标准为≤5%）,电化学重复性误差为5.98%,TDLAS系统在检测准确性以及稳定性方面满足畜禽舍氨气浓度检测需求。
陈铭儒[5]（2019）在《基于Maxwell-Stefan扩散模型的土壤碳通量计算方法研究》文中进行了进一步梳理土壤学研究是当前生态环境研究中的一个重要课题,土壤碳通量的变化对于生态环境和农业领域的研究都有非常重要的意义。目前科研领域所使用的碳通量监测方法主要为动态气室法,其具有携带方便,能够实时获取数据,精确度较高的特点,但也存在一些缺点导致无法进行长时间持续监测。针对这一问题,本研究提出Maxwell-Stefan扩散模型并采用开放型气室作为监测仪器的主体,将浓度梯度这一扩散学理论应用于土壤呼吸的监测中。通过仿真实验和实地监测所得结果进行分析,取得以下研究结果:（1）土壤气体在开放式气室内的自由对流扩散过程中存在质量守恒。通过对线性扩散阶段和动态平衡阶段进行建模,并对平衡公式进行推导,得出了土壤呼吸速率与气室内流速及CO2气体浓度分布的关系。从理论上验证了开放型气室测量土壤呼吸速率是可行的。（2）在仿真和实测结果中,各层传感器的二氧化碳浓度在稳态之后都呈现出较为稳定的浓度梯度,说明了Maxwell-Stefan扩散学理论可以应用于土壤碳通量的计算。（3）开放型气室使得土壤中释放出的二氧化碳气体可以在气室内部自由扩散从而消除了密闭气室对于土壤呼吸得抑制,可以进行长时间可持续的监测。（4）通过长时间的监测实验并且与Li-8100的监测结果进行对比,取得了和Li-8100较为相近的结果,证明了本研究所提出的监测仪可以实现碳通量的精确测量。本研究不仅为开放型土壤呼吸监测仪提供了理论基础和实测经验,也为解决长时间精确监测土壤碳通量这一课题提供了一种创新并且实用的方法。
魏莹莹[6]（2019）在《燃煤电厂脱硝过程多组分多参量的激光传感器研制》文中研究指明为了控制燃煤电厂烟气中的氮氧化物（NOx）排放量,通常利用选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）装置对烟气进行脱硝处理。实际脱硝过程中的喷氨量、烟气温度和水含量对脱硝效率有着决定性的影响。因此,实时监测烟气中的逃逸氨浓度、烟气温度和水蒸气浓度对于有效提高燃煤电厂的脱硝效率,最大限度实现节能减排有重要意义。本文针对此实际需求,基于激光波长调制光谱（WMS）检测技术,研制了用于燃煤电厂脱硝尾气中多组分多参量同时测量的便携式激光传感器。主要工作内容如下。第一,发展了用于同时测量NH3和H20浓度以及温度的WMS-2f/1f免标定测量方法。利用变调制技术,在综合考虑信号幅度和谱线重叠情况下,对位于目标谱段（6611～6613cm-1）内的NH3和H20吸收谱线分别采用不同的调制幅度,得到最优的WMS信号。改进了WMS信号的仿真算法,并将该算法与Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法相结合,利用WMS-2f/1f信号多谱线回归分析得到氨气浓度、水蒸气的温度和浓度等参量。该方法具有反演速度快,无需标定的优点。第二,集成了用于同时测量燃煤电厂脱销尾气的逃逸NH3浓度、温度、H20浓度和压强等参量的便携式激光传感器。传感器由主机和插入烟道的探枪两部分组成。首先,对传感器核心器件--1512nm分布反馈激光器特性进行了测试,得到了其调制参数。然后,将该激光器与激光驱动模块、锁相放大模块、控制模块以及显示屏等模块集成,并编写了数据采集、处理、存储和显示等程序,完成了传感器主机部分设计。最后,基于Herriott气体池结构,对传感器的探枪部分进行了机械设计,包括延长杆、过滤器、气室以及激光发射和接收耦合部分。该探枪具有防尘、抗振、抗高温和气密性好等优点。第三,评价了激光传感器各项性能指标并进行了现场实验。在实验室条件下根据国家标准对研制的激光传感器的性能指标进行评价,结果表明,氨气的检测限可达0.1ppm,响应时间为5秒。将该激光传感器系统在中国神华国能某发电厂进行实地现场实验,得到的氨逃逸结果与在线测量结果吻合,表明本激光传感器能够在恶劣工况下满足燃煤电厂对于脱硝NH3逃逸的检测需求。
郜丽敏[7]（2019）在《基于联邦卡尔曼滤波算法的土壤呼吸监测仪多气室融合的研究》文中研究指明土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的一个关键部分,对研究全球变化有非常重要的影响。目前测量土壤碳通量使用最广泛的仪器是LI-8100,但它的测量方法是密闭式测量,并且成本昂贵,只用在单一测量,在测量空间异质性较大的土壤呼吸上有很大的限制性。因此,本文提出了基于联邦卡尔曼算法的多气室融合开放式测量方法。首先对每个气室的碳通量值预处理,然后通过位图法进行离异值检测,排除了11%的干扰值,最后送入融合中心,得到更精确的土壤碳通量值,结果表明:（1）在单个气室中,气室大小对碳通量的测量值影响较大,增加了测量的不确定性。而多气室增加了有效信息量,提高了土壤监测仪测量的稳定性。（2）进行数据融合前,采用分位图法检测测量值。能降低个别离异值对融合的影响,提高后续融合精度。（3）在土壤呼吸估算中,重置式联邦卡尔曼滤波结构能融合多气室的测量值,降低了单个气室测量值对整个系统的影响,提高了土壤呼吸估算的可靠性。因此,利用本文提出的方法能够提高监测土壤呼吸的精确度,并且能够节约大量的成本,为监测土壤呼吸提供了一套新的方法,对于研究土壤呼吸具有重大意义。
孙超,丁建军,张冈,陈幼平[8]（2018）在《光时域反射型传感器网络的设计》文中研究表明提出了一种基于光时域反射（OTDR）的反射式光路拓扑结构,该结构使用了一根光纤,多个气室通过光耦合器连接在光纤上,每个气室输入的光信号通过分光器分配,基于该结构可以实现光谱吸收型远距离多点气体浓度的检测。与传统时分复用（TDM）结构相比,实现了单根光纤测量多点气体的系统,减少了光纤和耦合器的衰减损耗。实验结果表明,该网络提高了远距离多点气体浓度检测的精度,同时增大了检测距离。针对该结构以及户外测量的要求,设计了开放反射吸收型气室,相比于现有光纤气体传感器所采用的气室,结构更加小巧紧凑,更适合于传感信息耦合入单根光纤网络进行传输。
孙超[9]（2017）在《基于时分复用的准分布式光纤传感器建模分析及实验研究》文中研究表明光纤传感器有着易于组网和本质安全的优点,现在已被广泛用于各种易燃易爆及危险气体的浓度测量中。本文针对准分布式（特别沿巷道、管道布点）的气体检测需求,提出了一种基于单根光纤传输的准分布式光纤传感器组网方案,建立了相应的光纤传感器网络系统,适用于测量多点大范围的气体浓度检测。首先,本文基于气体分子的吸收光谱理论,提出了一种波长调制光谱（WMS）模型,以确保激光器的输出波长稳定在所需的极窄范围,并计算不同的激光器调制深度对二次谐波强度的影响;同时,完成了可调谐二极管激光器吸收光谱的波长调制模型在准分布式光纤传感器上的分析,并获得了最佳的调制深度。其次,针对传统组网方案中存在的检测光纤距离两倍于检测路径距离及耦合器光功率衰减等问题,提出并建立了基于光时域反射（OTDR）与时分复用（TDM）的气体检测模型,设计了一种基于单根光纤的准分布式光纤光谱吸收型气体传感器网络拓扑结构。根据该网络拓扑结构,分析了环形器、耦合器耦合比的优化以及光信号功率损耗等问题,讨论了理论上最大可测量点数量及最远可测距离,解决了超大范围内的气体浓度检测问题。再者,针对光时域反射分布式检测的要求,提出了一种基于波长调制光谱的二次谐波检测模型以实现多点微弱信号的采集。该模型采用高频调制及谐波检测技术,建立了窄带光源的二次谐波的多点光纤气体传感器检测系统,实现了基于锁定放大的低浓度气体的准确和快速的测量。并且根据调制深度的不同,可以改变分布式系统的传输距离以及增加测量点数量。与此同时,设计了一种二次谐波的归一化处理方法,与仿真结果进行比较,适当的归一化提高了检测精度。该归一化方法适合远距离、低浓度的气体检测。根据上述理论建模分析,以甲烷气体作为研究对象,搭建了准分布式反射型时分复用的光纤传感实验平台,设计了一种多点数据处理的软件算法。进行了光源输出波长的检测、多点气室的衰减测量、波长调制光谱及二次谐波的归一化测量、光谱吸收输入输出测量、光路及器件衰减测量、准分布式网络灵敏度、线性度以及准确度测试等一系列实验。实验结果表明:调制深度的确定、二次谐波的标定、反射气室的设计以及单根光纤准分布式结构满足多点远距离低浓度甲烷气体的检测要求。
刘广森[10]（2016）在《基于反射式气室的甲烷光纤气体传感单元的设计与实现》文中研究表明随着当今社会的快速发展与经济的大幅进步,人们的生活也悄然地发生着变化。甲烷作为一种清洁能源被人们广泛使用,但甲烷在带给人们便捷的同时也会威胁到人们的生命财产安全,尤其是煤矿中的瓦斯爆炸以及天然气管道传输泄漏时有发生。因此设计出响应速度快、灵敏度高的甲烷传感装置具有着重要的实际应用意义。在甲烷传感器中光纤传感器具有更加安全、使用寿命更高的特性,在经过对国内外甲烷光纤传感器现状的研究后,本文提出了一种基于反射式气室甲烷光纤传感单元的设计方案。根据气体光谱吸收特性,确定了单波长双光路的总体结构形式,通过对原理公式的推导建立了系统模型并进行了仿真。本文通过对反射式气室的研究设计增加了气体在气室中的有效光程,利用单根光纤传输信号的方式降低传感器成本,适用于长距离检测,并为后续分布式光纤传感系统提供了佐证。在此基础上,本文采用了软件硬件结合的方式对后期微弱信号进行了处理,前置放大电路对有效信号进行放大后通过数据采集卡转变为数字信号,然后利用LabVIEW软件程序完成信号数据的处理,增强了气体传感系统的柔性。经过实验结果数据分析,本文提出的甲烷光纤传感单元具有良好的灵敏度、精确度,为后续的甲烷光纤传感技术提供了基础及依据。
二、基于开放式气室的光纤气体传感器的信号分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于开放式气室的光纤气体传感器的信号分析（论文提纲范文）
（1）基于ZigBee的红外甲烷探测器设计（论文提纲范文）
| 1 系统硬件设计 |
| 1.1 红外光源 |
| 1.2 红外接收 |
| 1.3 信号采集 |
| 1.4 Zig Bee信号传输 |
| 2 系统结构设计 |
| 2.1 气室光程计算 |
| 2.2 气室镀膜 |
| 3 系统软件设计 |
| 4 结论 |
（2）基于深度学习网络的红外网络节点异常状态识别研究（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 基于机器学习的红外网络节点异常状态识别 |
| 2.1 红外网络节点状态数据采集 |
| 2.2 深度置信网络构建 |
| 2.3 深度置信网络训练 |
| 2.4 异常识别 |
| 3 仿真测试 |
| 3.1 实验对象训练学习后得到的结果 |
| 3.2 隐含层数对识别结果的影响 |
| 3.3 隐含层神经元数对识别结果的影响 |
| 4 结束语 |
（3）基于TDLAS技术适用于大量程范围的气体浓度标定算法（论文提纲范文）
| 引 言 |
| 1 理论分析 |
| 2 实验部分 |
| 3 结果与讨论 |
| 3.1 直接拟合 |
| 3.2 1/c拟合 |
| 3.3 两种算法的验证对比 |
| 4 结 论 |
（4）基于TDLAS的畜禽舍内氨气浓度检测系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 畜禽舍氨气气体浓度检测方法 |
| 1.2.2 TDLAS技术的研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 吸收光谱检测技术 |
| 2.1 分子吸收光谱原理 |
| 2.1.1 吸收光谱的来源 |
| 2.1.2 吸收光谱的谱线强度 |
| 2.1.3 吸收光谱的谱线线形 |
| 2.2 比尔-朗伯定律 |
| 2.3 可调谐吸收光谱测量技术 |
| 2.3.1 直接吸收光谱测量 |
| 2.3.2 波长调制光谱测量技术 |
| 2.4 氨气吸收谱线选择 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于可调谐吸收光谱的畜禽舍氨气监测系统搭建 |
| 3.1 系统总体设计 |
| 3.2 多路气体采集系统设计 |
| 3.2.1 采集系统设计要求 |
| 3.2.2 采集系统硬件设计 |
| 3.2.3 PLC控制程序与上位机界面设计 |
| 3.3 基于TDLAS的氨气浓度检测系统 |
| 3.3.1 检测系统整体结构 |
| 3.3.2 检测硬件设计 |
| 3.3.3 检测系统上位机软件设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 二次谐波信号的处理 |
| 4.1 多周期平均 |
| 4.2 小波去噪 |
| 4.2.1 小波去噪的基本原理 |
| 4.2.2 小波基的选取 |
| 4.2.3 降噪层数的选取 |
| 4.2.4 降噪阈值的选取 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 参数优化实验与性能试验 |
| 5.1 调制参数优化实验 |
| 5.1.1 扫描频率对二次谐波的影响 |
| 5.1.2 扫描范围对二次谐波的影响 |
| 5.1.3 调制频率对二次谐波的影响 |
| 5.1.4 调制电压对二次谐波的影响 |
| 5.1.5 相位差对二次谐波的影响 |
| 5.2 气室最佳加热温度优化实验 |
| 5.3 响应时间参数测试优化 |
| 5.4 Allan方差实验 |
| 5.5 浓度标定实验 |
| 5.6 性能试验 |
| 5.6.1 多路采集系统性能实验 |
| 5.6.2 检测系统性能试验 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的主要研究成果 |
| 致谢 |
（5）基于Maxwell-Stefan扩散模型的土壤碳通量计算方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 技术路线 |
| 1.4 本研究创新点 |
| 1.5 论文结构 |
| 2 研究方法介绍 |
| 2.1 半经验扩散系数 |
| 2.2 Maxwell-Stefan扩散模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 土壤呼吸监测算法理论研究与分析 |
| 3.1 理论研究方法 |
| 3.1.1 仿真系统介绍 |
| 3.1.2 仿真算法 |
| 3.1.3 理论研究步骤 |
| 3.1.4 仿真参数 |
| 3.2 理论研究分析结果 |
| 3.2.1 二氧化碳浓度时间变化分析 |
| 3.2.2 Maxwell-Stefan扩散模型计算结果分析 |
| 3.2.3 Maxwell-Stefan通量结果与Fick结果对比 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 土壤呼吸监测仪硬件装置设计 |
| 4.1 实验装置介绍 |
| 4.2 硬件结构 |
| 4.3 实验区域与实验过程 |
| 4.3.1 实验区域 |
| 4.3.2 实验步骤 |
| 4.3.3 评价方法 |
| 5 实验结果及分析 |
| 5.1 气室内二氧化碳时间变化分析 |
| 5.2 碳通量结果分析 |
| 5.3 长时间监测通量对比分析 |
| 5.4 Li-8100结果对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 二氧化碳通量分布式监测网络 |
| 6.1 软件结构与功能分析 |
| 6.1.1 软件结构和功能 |
| 6.1.2 软件使用方法介绍 |
| 6.2 服务器与数据库 |
| 6.2.1 服务器端系统框架和操作流程 |
| 6.2.2 组网和数据中心设计 |
| 7 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 个人成果 |
| 致谢 |
（6）燃煤电厂脱硝过程多组分多参量的激光传感器研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 烟气SCR脱硝技术 |
| 1.2.1 烟气SCR脱硝原理 |
| 1.2.2 脱硝逃逸NH_3的测量方法 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状概况简述 |
| 1.3.2 国内研究现状概况简述 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第二章 燃煤电厂脱硝尾气多组分测量方法 |
| 2.1 激光吸收光谱技术的测量原理 |
| 2.1.1 朗伯-比尔定律 |
| 2.1.2 吸收谱线线强计算 |
| 2.1.3 吸收谱线线型 |
| 2.2 激光吸收光谱技术简介 |
| 2.2.1 直接吸收光谱技术 |
| 2.2.2 波长调制光谱技术 |
| 2.3 算法改进 |
| 2.3.1 谱线选择 |
| 2.3.2 谱线线型解析 |
| 2.3.3 WMS变调制技术 |
| 2.3.4 谱线拟合算法优化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 激光吸收光谱传感器系统的设计 |
| 3.1 传感器系统的设计方案与集成 |
| 3.2 主机部分 |
| 3.2.1 激光光源 |
| 3.2.2 硬件模块 |
| 3.2.3 软件模块 |
| 3.3 采样探枪部分 |
| 3.3.1 取样方式选择 |
| 3.3.2 光路设计 |
| 3.3.3 机械结构设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 激光吸收光谱传感器系统的性能评价与现场实验 |
| 4.1 实验室浓度测量 |
| 4.2 传感器性能评价 |
| 4.2.1 预热时间 |
| 4.2.2 重复性 |
| 4.2.3 零点漂移 |
| 4.2.4 最低检测限和最佳积分时间 |
| 4.2.5 性能对比 |
| 4.3 现场实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（7）基于联邦卡尔曼滤波算法的土壤呼吸监测仪多气室融合的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 土壤呼吸监测仪国内外研究动态 |
| 1.2.2 多传感器融合国内外发展现状 |
| 1.2.3 卡尔曼滤波研究现状 |
| 1.3 论文研究目标 |
| 1.4 本文的主要工作和安排 |
| 2 相关理论研究 |
| 2.1 土壤扩散基本原理-Fick定律 |
| 2.2 多源信息融合 |
| 2.3 卡尔曼滤波 |
| 2.3.1 基本卡尔曼滤波器 |
| 2.4 联邦卡尔曼滤波 |
| 2.4.1 简介 |
| 2.4.2 联邦卡尔曼滤波结构与功能 |
| 2.5 实验点选择 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 土壤呼吸监测仪对单气室通量值处理研究 |
| 3.1 单气室模型CO2浓度单位换算 |
| 3.2 菲克定律算法在单气室模型中的应用 |
| 3.2.1 传感器浓度采集 |
| 3.2.2 扩散系数D求解 |
| 3.3 单气室模型搭建 |
| 3.3.1 模型搭建现状 |
| 3.3.2 模型搭建实验设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于联邦卡尔曼滤波算法多气室融合的研究 |
| 4.1 多气室模型 |
| 4.2 单气室模型预处理 |
| 4.2.1 卡尔曼滤波在土壤监测仪中的应用 |
| 4.2.2 初始值参数设置 |
| 4.3 基于联邦卡尔曼滤波算法在多气室模型中的应用 |
| 4.4 分位图法离异值检测法 |
| 4.5 实验分析 |
| 4.5.1 基于分位图法后的各气室通量实验对比 |
| 4.5.2 多气室融合模型的实现与性能比较 |
| 4.5.3 多气室融合后不同时间段稳定性分析 |
| 4.5.4 融合后LI-8100对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 联邦卡尔曼滤波算法与其它融合算法对比 |
| 5.1 加权平均算法 |
| 5.2 最大似然法 |
| 5.3 贝叶斯法 |
| 5.4 算法对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 个人研究成果 |
| 致谢 |
（8）光时域反射型传感器网络的设计（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 OTDR反射型传感器网络拓扑结构光路设计 |
| 2 光路光器件的分析与设计 |
| 2.1 气室结构设计 |
| 2.2 光环行器 |
| 2.3 分光器及其最佳分光比 |
| 3 系统损耗测试及最远检测距离分析 |
| 4 灵敏度实验及检测精度分析 |
| 5 结语 |
（9）基于时分复用的准分布式光纤传感器建模分析及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源与研究背景 |
| 1.2 光纤传感器研究现状 |
| 1.3 目前存在的问题与技术难点 |
| 1.4 本文的章节安排 |
| 2 准分布式波长调制光谱建模分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 气体分子光谱分析及检测谱线选择 |
| 2.3 气体光谱吸收过程的建模分析 |
| 2.4 准分布式传感器信号调制的建模分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 准分布式传感器拓扑结构建模分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于时分复用(TDM)波长调制型检测过程的建模分析 |
| 3.3 反射型开放气室的建模分析 |
| 3.4 反射型光纤气体传感器网络中关键光器件的影响分析 |
| 3.5 传感器网络中的光路系统损耗分析 |
| 3.6 理论最大可检测点数的确定 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 准分布式传感器的二次谐波检测建模及归一化分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于波长调制光谱的二次谐波(WMS-2f)检测建模 |
| 4.3 多点弱信号系统的仿真分析 |
| 4.4 波长调制光谱二次谐波的归一化处理 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 准分布式光纤传感系统样机设计及实验分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于DFB激光器的WMS设计 |
| 5.3 微弱信号处理分析与设计 |
| 5.4 反射型气室的设计 |
| 5.5 光纤传感器网络实验样机系统实验平台 |
| 5.6 样机实验结果分析与讨论 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 全文总结与工作展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的主要论文 |
| 附录2 博士生期间参与的课题研究情况 |
（10）基于反射式气室的甲烷光纤气体传感单元的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的来源 |
| 1.2 课题研究的背景及意义 |
| 1.3 气体检测的常用方法 |
| 1.4 国内外光谱吸收式光纤气体传感技术的研究现状 |
| 1.5 课题的主要研究内容 |
| 2 甲烷光纤传感单元的总体方案设计 |
| 2.1 光谱吸收式甲烷光纤传感单元的设计理念 |
| 2.2 甲烷吸收谱线的选择 |
| 2.3 总体光路方案设计 |
| 2.4 信号处理方案设计 |
| 2.5 基于Simulink的系统建模及仿真分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 系统关键部件设计 |
| 3.1 光源的设计及选型 |
| 3.2 光环形器的设计及选型 |
| 3.3 光探测器的设计及选型 |
| 3.4 气室的设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 光电微弱信号处理系统的设计 |
| 4.1 前置放大电路的设计 |
| 4.2 数据采集系统的设计 |
| 4.3 基于 LabVIEW 的信号处理软件设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 实验平台及数据处理 |
| 5.1 实验平台 |
| 5.2 实验结果及数据处理 |
| 5.3 实验结果分析 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、基于开放式气室的光纤气体传感器的信号分析（论文参考文献）
- [1]基于ZigBee的红外甲烷探测器设计[J]. 关明阳. 电子设计工程, 2021(03)
- [2]基于深度学习网络的红外网络节点异常状态识别研究[J]. 沈洵,蔡志锋. 激光杂志, 2020(12)
- [3]基于TDLAS技术适用于大量程范围的气体浓度标定算法[J]. 鞠昱,陈昊,韩立,常洋,张学健. 光谱学与光谱分析, 2020(12)
- [4]基于TDLAS的畜禽舍内氨气浓度检测系统研究[D]. 李鑫安. 华中农业大学, 2020(02)
- [5]基于Maxwell-Stefan扩散模型的土壤碳通量计算方法研究[D]. 陈铭儒. 浙江农林大学, 2019
- [6]燃煤电厂脱硝过程多组分多参量的激光传感器研制[D]. 魏莹莹. 天津工业大学, 2019(07)
- [7]基于联邦卡尔曼滤波算法的土壤呼吸监测仪多气室融合的研究[D]. 郜丽敏. 浙江农林大学, 2019(06)
- [8]光时域反射型传感器网络的设计[J]. 孙超,丁建军,张冈,陈幼平. 实验室研究与探索, 2018(04)
- [9]基于时分复用的准分布式光纤传感器建模分析及实验研究[D]. 孙超. 华中科技大学, 2017(01)
- [10]基于反射式气室的甲烷光纤气体传感单元的设计与实现[D]. 刘广森. 华中科技大学, 2016(01)