基于光纤传感器的菌菇房环境控制设计

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1、基于光纤传感器的菌菇房环境控制设计陈渊彬(丹阳市农林局，江苏丹阳212300)摘要：木文首先简要介绍了光纤传感器的原理、分类和特点，然后对菌菇房环境控制所需的光纤温度传感器、光纤湿度传感器以及光纤CO2传感器作了进一步的阐述。最后采用上述传感器作为传感单元构建了一个菌菇房环境控制系统。关键词：光纤传感器：菌菇房；环境控制中图分类号：TP732文献标识码：A文章编号：1007-9599(2010)05-0000-01EnvironmentalControlDesignofMushroomsHouseagainstOpticalFibe

2、rSensorChenYuanbin(DanyangAgricultureandForestryBureau,Danyang212300,China)Abstract:Thisarticlebrieflyintroducestheprincipleofopticalfibersensors,classificationandcharacteristics,andenvironmentalcontrolofthemushroomroomtemperaturerequiredforfiber-opticsensors,opticalfi

3、berhumiditysensorsandfiber-opticC02sensorwasfurtherelaborated.Finallyconstructthesensorasthesensingelementofamushroomhouseenvironmentalcontrolsystem.Keywords:Opticalfibersensor;Mushroomhouse;Environmentalcontrol一、刖g食用菌菇房的主要环境因子有温度、湿度、光照和C02。其中，温度是决定食用真菌菌丝的生长和子实体发育最重要的因

4、子，也是产量能否稳定的关键；另外，基质中的水份和空气相对湿度也是菌丝生长和子实体发育很重要的影响因子。木文采用光纤传感器作为传感单元来监测温湿度及C02的指标，并通过数据采集系统将传感信息反馈到控制主机，由主机再通过执行单元来调节相应的环境指标，从而达到满足食用菌不同时间生长所需的最理想的环境条件。二、光纤传感器原理、分类及特点通常，按照光纤在传感器中的作用，把光纤传感器分为两种类型：功能型和非功能型。功能型传感器中，光纤本身物理量受外界因素影响而产生变化，从而引起传导光的强度、偏振、相位、波长发生改变，通过探测传导光的物理量的改变

5、就可获知外界环境物理量的改变。非功能型传感器本身不发生物理改变，外界的改变使得通过传感器光纤的传导光的物理性质发生改变从而获知环境物理量的改变。光纤传感器具冇以下优点：1.无电探测，本质上抗电磁干扰，现场精度高。2.可长距离探测；由于信号损耗较小，因此不必像传统的传感器那样采用总线的方式，只要通过串联即可完成远处传感器的连接，安装方便。3.灵敏度高，响应快；4.耐腐防水，施工适应性好。以下介绍几种农业中常用光纤传感器。（一）光纤温度传感器采用不同的原理可以制成不同的光纤温度传感器。我们以光纤光栅温度传感器为例。如图1所示，在其内部安

6、装一个光纤光栅，当外界温度改变传导到光纤光栅后，热膨胀效应使得光栅常数发生改变，从而引起通过光纤的传导光在特定的波长出现吸收或加强。这个波长值与原参考波长的差值就反应了温度值。图1光纤光栅温度传感器（二）光纤湿度传感器光纤湿度传感器是基于光在光纤的传输中，当光纤芯表面涂冇的物质因吸收周围空气中的水汽颜色发生改变吋，将影响传感器的光谱吸收。例如用明胶膜把氯化钴固定在光纤纤芯的表面上。无水氯化钴为蓝色，当它吸收空气中的水汽后，氯化钴变成粉红色。当有光射入光纤吋，大部分光传入膜中，与氯化钴分子相互作用，对大气中湿度的变化产生相应的效应。随

7、着外界湿度大小的变化，敏感光波段的光吸收也随之变化，这样就可以检测湿度的变化了。图2为光纤湿度传感器不意图。图2光纤湿度传感器（三）光纤C02传感器基于指示剂的C02光纤传感器的工作原理为：大气或水体中的C02气体作为样品进入外管，通过扩散作用再透过TeflonAF管壁进入指示剂溶液，经过水合、离解、显色等反应，最后利用分光光度法测定C02分压。图3光纤C02传感器三、菌菇房环境控制设计如图4所示，光纤温度传感器、光纤湿度传感器、光纤C02传感器分别串接后放置在需要监测的部位，各通道传感器信息由光纤传感信号处理器采集处理后上传至监控

8、主机，主机判断后传指令至执行控制器，由执行控制器驱动加热设备、喷淋设备及排风设施进行调节，以保持适宜的温度、湿度及C02浓度。图4菌菇房环境控制系统示意图四、结语菌菇房环境控制的自动化对于提高食用菌的生产率，提高单位面积食用菌的产量有