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低压接触器电弧温度检测研究

作 者: 王之亮
导 师: 曹云东
学 校: 沈阳工业大学
专 业: 电机与电器
关键词: 电弧 温度场 数字图像处理 接触器 CCD摄像机
分类号: TM572
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 58次
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内容摘要


低压交流接触器是低压电器的一个重要组成部分,其作为开断电流的装置被广泛的应用于各生产部门。在低压交流接触器闭合和分断电器回路时,其触头间会产生电弧。低压交流接触器内产生的电弧在其燃弧瞬间即可达到高温,因而会严重影响低压交流接触器的产品性能,降低其产品可靠性并缩短其电寿命。在接触器的开断过程中,电弧在触头间的变化过程如形态,电流电压,及热过程都会对熄弧有所影响,同时熄弧过程又与介质恢复特性有必然联系。所以了解触头间的电弧温度分布及形态变化,对改进接触器结构,提高其开断电流能力具有重要意义。本文对电弧的辐射光进行了提取分析,搭建了电弧发生装置及光学采集系统,其设备具有较好的可操作性。通过图像数字化处理对采集的电弧图像进行了滤波去噪及边缘检测等操作,以改善其图像质量,最终计算了触头间电弧轴向上温度场分布。基于光辐射测温原理,采用高速CCD摄像机获取电弧辐射连续变化的图像,对获取的图像进行滤波去噪等数字化处理,得到含有RGB三个颜色分量的数字矩阵。通过比色测温法分析RGB值,建立图像中灰度与温度的对应关系。文中提出了对电弧图像的直方图进行分析,并结合图像中高频信号分量为图像的边缘及轮廓,标定出电弧弧心及等温线的变化情况,拟合出的电弧不同温度区域,用伪彩色技术标定成不同的颜色,最终通过图像建立起电弧连续变化的二维温度分布,为电弧温度的测量提供一种可行的检测方法。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 课题研究背景及意义  10-12
  1.2 发展状况  12-15
    1.2.1 电弧等离子体温度场诊断现状  12-13
    1.2.2 等离子体弧数学模型研究的现状  13-15
  1.3 研究思路  15
  1.4 本课题的主要工作  15-17
第二章 辐射测温原理  17-25
  2.1 辐射测温物理基础  17-20
    2.1.1 热辐射基本理论  17-18
    2.1.2 黑体辐射的基本定律  18-20
  2.2 测温方法  20-23
    2.2.1 比色法测温原理  20
    2.2.2 三色法测温原理  20-21
    2.2.3 改进的比色法和三色法测温  21-22
    2.2.4 比色法测温中和对RGB三基色的选取  22-23
  2.3 图像合成算法的实现  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 图像采集系统  25-29
  3.1 电弧等离子体图像采集装置的搭建  25-28
    3.1.1 电荷耦合器件  25-26
    3.1.2 滤光片  26-27
    3.1.3 凸透镜  27-28
  3.2 光学系统具体设计  28
  3.3 本章小结  28-29
第四章 图像的预处理  29-41
  4.1 图像去噪  29-36
    4.1.1 平滑运算  29-30
    4.1.2 中值滤波  30-31
    4.1.3 离散余弦变换(DCT)  31-33
    4.1.4 维纳滤波  33-36
  4.2 图像边缘检测处理  36-38
  4.3 MATLAB小波分析对图像的预处理  38-41
    4.3.1 MATLAB小波对图像去噪处理  38-40
    4.3.2 小波函数的图像融合处理  40-41
第五章 电弧温度检测过程  41-60
  5.1 图像采集处理过程  41-43
  5.2 由图像直方图标定出轴向等温线  43-45
  5.3 对图像进行伪彩色处理  45-52
    5.3.1 灰度分割增强  45
    5.3.2 滤波处理  45-46
    5.3.3 伪彩色处理过程  46-47
    5.3.4 映射关系的选取  47-50
    5.3.5 连续变化电弧的伪彩色图片  50-52
  5.4 电弧有效面积的变化分析  52-53
  5.5 电弧的数据插值计算  53-54
  5.6 电弧图像数据的二维温度场构建  54-58
    5.6.1 提取并获得电弧图像像素数据  54-55
    5.6.2 对数据进行二维温度场构建  55-58
  5.7 实验数据误差分析  58-59
    5.7.1 光路系统的误差  58
    5.7.2 系统内部的误差  58-59
    5.7.3 图像处理过程引入的误差  59
  5.8 本章小结  59-60
第六章 全文总结  60-62
参考文献  62-65
在学研究成果  65-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 控制器、接触器、起动器、电磁铁 > 接触器
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