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    基于光吸收的生物膜厚度在線測量光纖傳感器系統分析.pdf 47頁

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    • 上傳作者 hp20083(上傳創作收益人)
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    重慶理工大學碩士學位論文 摘要 摘 要 在工業廢氣處理中,生物滴濾塔法操作簡單,處理效率高,是常用的生化廢氣處 理方法。在生物滴濾塔法處理廢氣的過程中,會在填料表面形成由微生物聚集而成的 膠狀生物膜。經研究證實,生物膜是微生物細胞在其生存條件滿足的情況下,在適宜 的載體表面附著生長和繁殖,由細胞內向外伸展的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維 狀的纏結結構。 在生物滴濾塔處理低濃度有機廢氣的過程中,生物滴濾塔內作為微生物附著的載 體的生物膜,將直接影響有機廢氣的處理效率,廢氣的去除速率隨生物膜厚度的變化 而變化。研究表明,當廢氣的消耗速率達到最大值的生物膜厚度被稱為“活性厚度”, 也稱為“臨界生物膜厚度”。文獻指出:當生物膜厚度處于活性厚度范圍內時,廢氣 的消耗速率隨生物膜厚度的增加而增加。實時測量生物膜厚度信息,并將該在線測量 技術與控制構成測控系統,就能對生物膜厚度實施有效地控制,從而可提高生物滴濾 塔有機廢氣的處理效率,具有廣闊的應用前景。 本文研究的主要內容及研究成果如下: (1) 提出了一種基于光纖反射能量衰減技術的生物膜厚度檢測方法。從 Lambert-Beer 定律可知,光的吸收系數生物膜厚度有對應關系。本研究從這一物理現 象和理論出發,將接收到的光反射能量的大小與具有實用意義的生物膜厚度聯系起 來,并發現兩者有著一一對應的函數關系,通過測量反射光的電壓信號就可獲得對應 生物膜厚度。 (2) 在建立的測量方法的基礎上,設計了光纖生物膜厚度在線測量傳感器,并對 傳感器的組成原理、光路理論和實現技術進行了分析,并開展了相關的實驗研究。理 論和實驗研究表明:采用這種方法來測量生物膜厚度是可行的,但該傳感器中在入射 光到出射光的光傳播過程中,有一部分光能量被生物膜反射到其它區域,而無法被光 纖接收所致,故其存在一定誤差。 (3) 針對部分反射光無法被接收對測量的影響,提出并采用徑向基神經網絡建立 了光纖生物膜厚度的預測模型。預測模型的仿真研究表明:徑向基神經網絡具有任意 精度逼近函數的學習性能,在樣本個數較少的情況下,徑向基神經網絡具有很好的函 數逼近能力,且其訓練所用的時間很小,具有很好的實時性。通過采用徑向基神經網 絡預測模型的傳感器測量系統,仿真測量的相對誤差可減小到<3.9 %。因此,該具有 生物膜預測模型的生物膜厚度測量傳感器是一種測量生物膜的好方法。 關鍵詞:生物膜、厚度測量、光纖傳感器、光吸收、RBF 神經網絡 I 萬方數據 重慶理工大學碩士學位論文 Abstract Abstract In the industry exhaust gas processing means, the mean of the biotrickling filter tower is the common biochemical exhaust gas processing mean as it has a characteristic of high efficiency and easily operating. When the biofilter processes the exhaust gas, the biofilm will be produced on the surface of the filling. While the surviv

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