微生物燃料电池内温度场与浓度场可视化软件设计与实现

发布时间：2017-11-01 08:05

  本文关键词：微生物燃料电池内温度场与浓度场可视化软件设计与实现

  更多相关文章： 微生物燃料电池(MFC) 温度场 浓度场 三维可视化 软件设计

【摘要】：微生物燃料电池(MFC)是一种借助具有产电特性微生物的代谢,将内在蕴含化学能的有机物直接转化为可被人们直接利用的电能转换设备。然而,其产电功率、效率不仅仅只受到外部电阻、内部微生物种类及有机物成分等宏观参数的影响,还受到MFC内与生化反应过程相关的电极界面,及邻近区域的热物理场参数和生化参数变化的综合影响。从事机理研究的学者一直希望能实现对微生物燃料电池内温度场、浓度场进行实时动态的可视化观测。本文以实现对微生物燃料电池内温度场、浓度场的可视化观测为目标的软件系统研发为研究内容,试图将MFC内温度场、基质浓度场的实时动态分布情况准确、直观地表达出来,以此来构建出一套MFC反应过程机理研究新的监测手段,因此,本文的研究工作对提高微生物燃料电池产电功率、效率具有重要的促进作用。本文以Visual C++6.0作为可视化软件的开发语言,设计了一套三维可视化软件系统,实现了MFC内温度场、基质浓度场三维可视化观测。研究内容主要包括:(1)搭建了三维可视化软件系统的数据采集平台。采用光纤光栅解调仪SM125、FBG传感器实现了对微生物燃料电池内某一空间点温度的测量;采用本实验室研发的具有自主知识产权的单端腐蚀FBG传感器实现了对微生物燃料电池内某一空间点温度、浓度的同时测量;以SDM-WDM混合FBG网络的形式构建了温度场、浓度场数据的采集系统;(2)提出了首先对反射光谱信号数据进行限幅型平均滤波预处理,其次对预处理后的温度场、基质浓度场信号分别进行高斯拟合寻峰和质心法寻峰,最后将离散点温度场、基质浓度场数据进行克里金空间插值重构三维数据场的流程。(3)完成了温度场、浓度场三维可视化系统软件的各个功能模块的界面设计。主要完成的工作有:主界面、数据库配置界面、可视化显示界面以及其它界面的设计工作。所设计的三维可视化系统软件具有操作界面友好、功能丰富等特点。(4)设计了用于MFC内温度场、基质浓度场三维可视化显示的软件系统。该系统实现对微生物燃料电池内温度场、浓度场的可视化观测。该软件系统实现了将MFC内温度场、基质浓度场的实时动态分布情况,准确、直观地表达出来的功能,为研究MFC反应过程机理,提供了一套全新的监测手段。
【关键词】：微生物燃料电池(MFC) 温度场 浓度场 三维可视化 软件设计
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM911.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题的研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 光纤光栅传感技术11-12
• 1.2.2 分布式光纤光栅传感技术12
• 1.2.3 空间插值技术12-13
• 1.2.4 FBG传感监控软件13
• 1.3 课题主要研究内容13-15
• 2 MFC内温度场、浓度场三维可视化软件设计方案15-29
• 2.1 温度场、基质浓度场测量的FBG传感原理15-19
• 2.1.1 光纤光栅温度测量原理15-16
• 2.1.2 单端腐蚀FBG传感原理16-17
• 2.1.3 分布式FBG传感原理17-19
• 2.2 FBG传感信号解调算法原理19-24
• 2.2.1 光纤传感系统的噪声及去噪质量评价19-20
• 2.2.2 常用信号滤波算法20-21
• 2.2.3 信号寻峰算法21-24
• 2.3 三维可视化空间插值24-26
• 2.4 温度场及其基质浓度场三维可视化软件开发环境简介26-29
• 2.4.1 Visual C++6.0 平台26
• 2.4.2 Visual C++6.0 与MATLAB混合编程26-29
• 3 MFC内温度场及其浓度场解调系统介绍29-33
• 3.1 解调系统整体介绍29-30
• 3.2 两室型MFC介绍30-31
• 3.3 光纤阵列分布介绍31-32
• 3.4 解调仪SM12532-33
• 4 MFC内温度场及其浓度场三维可视化软件设计33-62
• 4.1 数据库模块33-41
• 4.1.1 MySQL数据库设计34-36
• 4.1.2 数据库基本表格36-39
• 4.1.3 触发器和事务调度器39
• 4.1.4 MySQL数据导入与导出39-40
• 4.1.5 ODBC数据源的建立40-41
• 4.2 数据采集模块41-44
• 4.2.1 SM125连接42
• 4.2.2 SM125数据获取42-44
• 4.3 数据处理模块44-55
• 4.3.1 信号滤波平滑处理45-53
• 4.3.2 传感信号峰值提取53-55
• 4.4 三维可视化模块55-61
• 4.4.1 IDW和普通Kriging插值原理56-59
• 4.4.2 三维可视化仿真分析59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 三维可视化软件操作界面的实现62-71
• 5.1 可视化软件操作界面结构设计62-63
• 5.2 软件主界面设计63
• 5.3 参数配置63-66
• 5.3.1 数据库配置63-64
• 5.3.2 工程组建64-66
• 5.4 可视化显示66-68
• 5.4.1 实时数据可视化66-67
• 5.4.2 历史数据查询67-68
• 5.5 其他功能68-71
• 5.5.1 系统管理68-70
• 5.5.2 日志查询70-71
• 6 总结与展望71-73
• 6.1 主要结论71-72
• 6.2 进一步工作建议72-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-79
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果79

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4 印霞h，

本文编号：1125930