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nba常规赛鹈鹕vs热火:高压电弧图像采集与处理

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-10-27  作者:wzdx0002  浏览次数:353
核心提示:高压电器高压电弧的基本理论和应用是当前高压电器领域的前沿课题之一,是高压开关发展的关键。对于电弧形态和温度的研究不仅关系到高压开关的可靠性与安全性,更关系到整个电力系统的安全性运营??墒踊际跏茄芯扛哐沟缁〉囊幻疟夭豢缮俚闹匾募际?。随着科学技术的进一步发展,可视化设备的软硬件都存不断的甲新,对申.弧的可视化研究也尸经逐渐成熟。
     鹈鹕vs小牛高压电弧的基本理论和应用是当前高压电器领域的前沿课题之yi,是高压鹈鹕vs小牛发展的关键。对于电弧形态和温度的研究不仅关系到高压开关的可靠性与安全性,更关系到整个电力系统的安全性运营??墒踊际跏茄芯扛哐沟缁〉膟i门必不可少的重要的技术。随着科学技术的进yi步发展,可视化设备的软硬件都存不断的甲新,对申.弧的可视化研究也尸经逐渐成熟。鹈鹕vs小牛

鹈鹕vs小牛 www.eklsk.club 研究现状

    早在Igog年,Ritter、Davy两人在两个水平的碳电极之间触发电弧进行研究实验。在实验中发现,电弧使周围空气加热,由于自然对流的原理,使得热空气与周边的空气形成气体的热运动,在电磁场的力的作用下,使得产生的电弧发生拱形的弯曲,于是历史上第yi次出现了电弧这个名词。鹈鹕vs小牛

无论是在高压电器电力系统还是在电器领域,电弧的研究都是十分重要的。对电弧的研究主要包括以下几个方面:对于电弧燃烧的物理过程的研究,比如当触头分离或闭合时电弧是怎样产生的,弧光气体的击穿气隙的过程研究,对于起弧和灭弧的临界状态的研究,还有气隙的电离和激励的研究等等;对于电弧形态学方面的研究,比如电弧的形态受那些因素的影响,当两级的间距、电压、电流、磁场变化时电弧的形态变化,电弧温度的变化等;对于弧柱方面的研究,气隙的离子电离与消离的物理过程中,电弧中的离子平衡状态,分析弧柱和直径,电子温度和电子密度以及电位的梯度变化;此外,还有近极区的阴极有正空间电荷、阳极区的负空间电荷、阴阳两级的电压降落等的研究。为了进yi步深入研究电弧,需要把电路的电力参数和电弧的特性综合考虑,电弧的静动态特性结合考虑。因此电弧的研究是将理论分析,数据计算,测量检测问题的综合研究分析。

    电弧的可视化研究己经进入了新的阶段,计算机技术的口趋成熟,图像技术的推广应用,光学的深入探索,为支持电弧可视化研究提供了强大的工具:设计了可视化的装置,进行了大量的实验研究,获得了多组的数据,对电弧形态,温度等的参数进行分析。鹈鹕vs小牛

CCD工作原理与过程

美国的贝尔实验室于1969年研制出了CCD C Charge Coupled Device图像鹈鹕vs小牛。直到七十年代末,CCD都存在许多不足,得到的图像会出现这样或者那样的缺陷,在随后的许多年里,对于CCD的研究从未停止,终于在不懈的努力下,可用它拍出高品质和高分辨率的图片。我们常见的CCD分为2种,即线阵CCD和面阵CCD,不过二者的工作原理是yi样的。现在zui常使用的是低速线阵CCD图像传感器。

    高压电器电荷祸合器件的突出特点是以电荷作为信号,而不同于其他大多数器件是以电流或者电压为信号。所以CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。它存储由光或电激励产生的信号电荷,当对它施加特定时序的脉冲时,其存储的信号电荷便能在CCD内作定向传输。CCD工作过程的主要问题是信号电荷的产生,存储,传输,和检测。电荷的注入在CCD中,电荷注入的方法有很多,归纳起来,可分为光注入和电注入两类。

    1.光注入当光照射到CCD硅片上时,在栅极附近的半导体体内产生电子yi空穴对,其多数载流子被栅极电压排开,少数载流子则被收集在势阱中形成信号电荷。CCD摄象器件的光敏单元为光注入方式。

    2.电注入所谓电注入就是CCD通过输入结构对信号电压或电流进行电压流进行采样,然后将信号电压或电流转换为信号电荷。电注入的方法很多,yi般常用的是电流注入法和电压注入法异于绝大多数传感器的是,CCD将电荷作为信号来传输的,并非通常意义上所提到的电压或者是电流??衫貌此晒胶屠绽顾惴扑愠龅缍坪偷绾扇萘?。具体方法是将栅极通上电压,并将半导体作为基准来计算。

    shou先研究外加栅极电压vK对MOS鹈鹕vs小牛的影响。当vK等于零时,若器件的整体电势分布是均匀,则此时半导体器件从内部到表层的电子能量为定值。当v}取yi个较小的数值时,就会给MOS鹈鹕vs小牛充负电,应为此时空穴将会发生移动,并且将移向P型Si的衬底另yi端,而剩下带负电的电荷。当vK的值慢慢变大时,将逐渐进入到另yi种状态耗尽状态。此时随着vK电压值的增大,高压电器器件表面电动势也慢慢变大,使得表面电子越聚越多,就导致负电离子的耗尽。

CCD光电转换特性

图 1 CCD光电转换特性

    CCD彩色摄像机拍摄出的图像为真彩图像,由红、绿、蓝三基色组成。其光敏单元的表层分别放置三基色的滤光片,可以将采集的对象分色采集,得到效果zui佳的图像。由三基色原理可知,任何真彩图像都可以由红,绿,蓝这三组颜色混合而成。高压电器国际照明委员会在上世纪三十年代对三基色的波长进行了定义,采用的红、绿、蓝的三色波长分别为700nm,  546.1nm,  435.8nm}39'。下图2所示表示了红、绿、蓝三基色的光谱特性曲线。

彩色CCD光谱响应特性

图2 彩色CCD光谱响应特性

高压电弧图像采集

    真空开关电弧图像检测系统应该具有什么样的功能呢?shou先我们要看电弧有什么特点,真空开关电弧燃烧的时间只有1 Oms左右,而且电弧在燃烧的短时间内是不断变化的。所以为了精确的捕捉电弧的图像,我们使用高速的CCD摄像机,使用触发装置,与拍摄保持同步,很好的捕捉到了电弧的图像。而且为了使CCD工作在非饱和区域,需要使用滤波片将杂光滤除,使采集到的图像便于分析。除了这些,检测系统还应该拥有对其参数的修改设定功能,这样可以方便的在实验过程中改变测量用的参数,得到不同的数据进行对比测试,实现对离子参数的诊断。

    在我们实验时如需得到某yi个时刻的信息,而不需要很高的采集速度,我们可以利用高压电器CCD得到高质量的图像,采用电弧光学的yi些方法获得等离子体的相关参数,这样就可以确保诊断的精度,降低实验时产生的误差。

实验时的步骤如下:1.电容器充电;2点火;3.透过滤光片获取辐射图像;4.CCD获取电弧图像;_5.经A/D转换输入计算机;6.利用计算机对获得的图像信息灰度矩阵进行处理;7.进行Abel变化和二比色法确定等离子体的特征参数;

输出计算结果。

本文采用CCD高速摄像机对高压电弧的图像进行拍摄,我们在电弧和摄像机之间使用滤波片滤除拍摄过程中产生的杂光干扰,以便能得到理想的图像高分辨率得到相对理想的图像,用来分析高压电弧的形态和物理数据。因为滤波片是yi种选择性透光的器件,它只允许单色光的透过。

    具体的采集系统如下图2-3所示,本实验的采集系统主要有CCD摄像机,滤波片,数据采集系统和PC机。本实验将采集到的高压电弧图像送去分析,目的得到它的图像特征和电子参数,将计算得到的这些数据和理论数据分析比较,得出结论。

高压电弧图像采集系统

 

图3 高压电弧图像采集系统

   进行了采集系统的设计,由于触发电弧和CCD高速摄像的同步,保证了高压电器电弧采集的可靠性。使采集到的原始电弧图像真实的反应了开关内部的情况。经过透镜、滤光片的去干扰,得到yi系列高压电器电弧图像,在每组中分别挑选效果zui佳的图片传入PC机,进行后续的图片处理,而后进行相关的电弧等离子参数计算。

结论

    本课题的研究的是高压开关电弧图像采集及处理。本文使用了yi种新型的算法混合通道灰度转化法对电弧的形态和参数进行分析。研究的具体内容如下所示:

    1.高压电弧的形态学研究这yi部分是本论文的重点之yi。本文采用了yi种新型的技术混合通道灰度转化技术处理原始图像,并与常规方法对比它的优越性。本文利用数字图像处理技术将采集到的图像进行处理得到高压电弧的图像特征。shou先,由于采集到的电弧图像为RGB真彩图像,所以将图像进行灰度处理。在本文中提出了异于常规的灰度转化方法,即混合通道重组法,得到灰度图像。这样得到的图像清晰,特征连续,杂点少。然后,将处理后的图像进行去噪处理。得到理想的灰度图像。之后采集灰度图像的特征信息?;竦酶哐沟缁〉耐枷癖咴岛臀露确植嘉辈噬枷?。与此同时,采用常规处理方法,得到另yi组高压电弧的特征曲线。将两组图像分析对比,可以看到混合通道重组法的优越性。

    2.高压电弧的等离子参数研究这yi部分是本论文研究的难点。在这yi章将通过采集的电弧图像得到电弧的等离子参数。根据CCD的特点,分析采集的图像与实际物体的温度密度之间的关系,然后利用采集的高压电弧图像采集图像数据,由采集到的图像数据计算出高压电弧的温度分布和密度分布。本文采用的是Abel逆转化和二比色法进行高压电弧的温度和密度分析计算,得到计算下的高压电器电弧的温度值和密度值,和理论值进行对比,研究电弧参数。

 

 

参考文献

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