[發明專利]一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO2

在審

• 申請號: 202010619947.6
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111665219A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 陸炎;李勝永;鄧小燕;王亮軍;陶雨濛;龐享豐
• 申請（專利權）人: 江蘇航運職業技術學院
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/01
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 劉紅陽

1.一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統，其特征在于，包括：

若干個終端傳感器節點，包括用于CO₂含量檢測的CO₂傳感器、用于信號輸入的光電轉換模塊、用于數據采集及預處理的第一微處理器、用于數據通訊工作的第一無線通信模塊和第一電源，所述CO₂傳感器包括雙面金屬包覆光波導，所述雙面金屬包覆光波導自上而下依次為：薄銀膜、玻璃層、空腔、厚金屬膜和玻璃基底，所述玻璃層和空腔形成導波層，所述導波層的折射率和消光系數隨著CO₂濃度變化而變化；

匯聚節點，包括第二微處理器、第二無線通信模塊和第二電源，用于收集匯總所述終端傳感器節點采集的數據并進行數據傳輸；

控制終端，包括主控模塊、數據存儲模塊、CO₂含量異常報警模塊和電源模塊，用于接收所述匯聚節點上傳的數據并進行綜合處理，且實時監測CO₂含量是否異常。

2.如權利要求1所述的一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統，其特征在于，所述雙面金屬包覆光波導中薄銀膜厚度為30-50nm，所述導波層厚度為0.5-2mm，所述厚金屬膜厚度大于300nm。

3.如權利要求2所述的一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統，其特征在于，所述CO₂傳感器還包括波長為1.572μm的激光器，所述激光器前部加裝凸透鏡，激光透過所述凸透鏡后形成會聚覆蓋所述雙面金屬包覆光波導的入射光，雙面金屬包覆光波導采用衰減全反射光路激發超高階導模，所述超高階導模隨著CO₂濃度變化而變化。

4.如權利要求3所述的一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統，其特征在于，所述入射光的入射角度為0-15度。

5.如權利要求4所述的一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統，其特征在于，所述若干個終端傳感器節點通過多跳路由方式完成通信，所述第一微處理器采用支持IEEE 802.15.4協議的無線射頻單元的CC2530芯片，對所述光電轉換模塊輸入的信號進行數據采集與轉換，并采用特定報文格式進行數據整理。

6.如權利要求1或5所述的一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統，其特征在于，所述匯聚節點還包括SRAM存儲器、電源管理芯片，所述SRAM存儲器用于接收和存儲所述終端傳感器節點采集的數據，所述SRAM存儲器與所述第二微處理器相連，所述電源管理芯片控制所述第二電源供電確保所述匯聚節點長時間運行，所述SRAM存儲器、第二微處理器、第二無線通信模塊均與所述電源管理芯片相連。

7.如權利要求6所述的一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統，其特征在于，所述第二微處理器選用支持IEEE 802.15.4協議的無線射頻單元的CC2530芯片，所述第二電源采用直流電源和電池相結合的方式進行供電。

8.如權利要求1或7所述的一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統，其特征在于，所述控制終端還包括顯示器，所述主控模塊對所述地鐵CO₂氣體監測系統的各項任務進行管理和維護，所述數據存儲模塊將所述匯聚節點上傳的數據進行匯總存儲，并顯示在所述顯示屏上，所述CO₂含量異常報警模塊識別CO₂含量異常時發出報警訊號，并顯示在所述顯示屏上，所述顯示屏、主控模塊、數據存儲模塊、CO₂含量異常報警模塊均與所述電源模塊連接。