微生物燃料電池內(nèi)溫度場與濃度場可視化軟件設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、微生物燃料電池（MFC）是一種借助具有產(chǎn)電特性微生物的代謝，將內(nèi)在蘊(yùn)含化學(xué)能的有機(jī)物直接轉(zhuǎn)化為可被人們直接利用的電能轉(zhuǎn)換設(shè)備。然而，其產(chǎn)電功率、效率不僅僅只受到外部電阻、內(nèi)部微生物種類及有機(jī)物成分等宏觀參數(shù)的影響，還受到MFC內(nèi)與生化反應(yīng)過程相關(guān)的電極界面，及鄰近區(qū)域的熱物理場參數(shù)和生化參數(shù)變化的綜合影響。從事機(jī)理研究的學(xué)者一直希望能實現(xiàn)對微生物燃料電池內(nèi)溫度場、濃度場進(jìn)行實時動態(tài)的可視化觀測。本文以實現(xiàn)對微生物燃料電池內(nèi)溫度場、濃度場

2、的可視化觀測為目標(biāo)的軟件系統(tǒng)研發(fā)為研究內(nèi)容，試圖將MFC內(nèi)溫度場、基質(zhì)濃度場的實時動態(tài)分布情況準(zhǔn)確、直觀地表達(dá)出來，以此來構(gòu)建出一套MFC反應(yīng)過程機(jī)理研究新的監(jiān)測手段，因此，本文的研究工作對提高微生物燃料電池產(chǎn)電功率、效率具有重要的促進(jìn)作用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴搭建了三維可視化軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集平臺。采用光纖光柵解調(diào)儀SM125、FBG傳感器實現(xiàn)了對微生物燃料電池內(nèi)某一空間點溫度的測量；采用本實驗室研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的

3、單端腐蝕FBG傳感器實現(xiàn)了對微生物燃料電池內(nèi)某一空間點溫度、濃度的同時測量；以SDM-WDM混合FBG網(wǎng)絡(luò)的形式構(gòu)建了溫度場、濃度場數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)；⑵提出了首先對反射光譜信號數(shù)據(jù)進(jìn)行限幅型平均濾波預(yù)處理，其次對預(yù)處理后的溫度場、基質(zhì)濃度場信號分別進(jìn)行高斯擬合尋峰和質(zhì)心法尋峰，最后將離散點溫度場、基質(zhì)濃度場數(shù)據(jù)進(jìn)行克里金空間插值重構(gòu)三維數(shù)據(jù)場的流程。⑶完成了溫度場、濃度場三維可視化系統(tǒng)軟件的各個功能模塊的界面設(shè)計。主要完成的工作有：主界面