基于光纤供能的气体传感系统设计

摘要

设计并搭建了一套基于光纤供能技术的气体传感系统,可以实现300 m外的环境CO气体浓度的采集及显示.本系统采用808 nm激光器产生的激光通过105μm芯径的多模光纤传输到GaAs光伏电池.光伏电池将其转化为电能,并通过电源管理模块为气体传感器模块和光发送模块供电.气体传感器模块采用STM32芯片控制传感器ZE07-CO,以采集CO气体浓度数据,光发送模块将数据通过光纤传回基站.最后在基站完成数据的显示和分析.为确保系统正常工作,激光器输出的最低光功率为1113.4 mW,而经过300 m光纤后到达光伏电池的光功率为758 mW,此时光伏电池输出的最大电功率约为235 mW,即光伏电池的最大光电转换效率为31％,经过电源管理模块后实际输出电功率为195 mW,即电源管理模块的效率为83％,系统总效率为25.7％,数据传输率为28.8 kbyte/s.