开关电器电弧温度检测研究

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1、<电气开关>(2010．No．2)文章编号：1004—289X(2010)02—0023—04开关电器电弧的温度检测研究栾荻野，曹云东(沈阳工业大学电器新技术与应用研究所，辽宁沈阳110001)摘要：针对开关电器电弧提出了一种温度测量的方法。采用光学诊断技术，通过光谱理论使用CCD、干涉滤光片和中性滤光片来测量电弧温度。设计了电弧的图象采集实验装置。针对电弧等离子体温度场分析中Abel逆变换的计算，应用图像预处理技术，包括小波变换技术去除图象背景噪声以及采用Sobel算子对图象进行边缘提取，推导了电弧温度检测公式。获得了开关电器电弧

2、的温度分布。为开关电器电弧温度检测提供了一种有效的检测方法。关键词：光学诊断；CCD；Abel逆变换；图像预处理；小波变换；Sobel算子；电弧温度中图分类号：TM5O1．2文献标识码：BStudyontheTemperatureMeasurementofApparatusSwitchingArcLUANDi—ye，CAOYun一(InstituteofElectricalApparatusNewTechnologyandApplication，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang11000

3、1，China)Abstract：Accordingtoapparatusswitchingarc，atemperaturemeasurementmethodispresentedinthispaper．Opticaldiagnosisisapplied．AndCCD，interferencefiltersandneutraldensityfiltersareappliedtomeasurearctemperatureae-cordingtoplasmaspectroscopyinair．Experimentdeviceobtain

4、ingimagesaredesignedandbuilt．AccordingtotheAbelinversionintheanalysisofarCplasmatemperaturefield，andimagepretreatmentisapplied．IncludingimagebackgroundnoiseisremovedbywavelettransformsandimageedgesareobtainedbySobeloperator．Arctemperaturemeasuremente—quationispresented

5、．AndarCtemperaturedistributionisobtained．TheapparatusswitchingarCtemperaturemeasurementisgivenanefectivemethod．Keywords：opticaldiagnosis；CCD；Abelinversion；imagepretreatment；wavelettransforms；sobeloperator；arctemper-冉r1lre1引言对电弧等离子体温度进行了检测。2理论基础电器电极问发生的电弧放电是开关电器在运行中经常遇到

6、的一种物理现象，其特点是光亮很强和温度根据铜、氧、氮及空气中其它微量元素谱线发射率很高，放电间隙内电流密度和压力大，是影响电器工作系数关系J，本文选择铜原子(基态-÷激发态)放出能可靠性和工作寿命的关键因素。目前国内外在真空状量为被测量，并通过光谱诊断得到电弧温度。态下完成了一些电弧温度的检测。基于此，本文在空2．1Abel逆变换气状态下设计了电弧温度检测装置，建立了基于光学对于电弧等离子体，从其辐射光谱中可接收到被诊断方法的电弧图像采集系统，采用CCD采集图测对象的丰富信息。由光谱理论可知，光谱强度随电像【1J，通过Abel逆变换

7、计算、小波算法I4】、拉普拉弧内部的温度升高而升高，而且光谱强度与电弧这一斯算法和Sobel算法对采集到的图像进行处理，并热力学系统的温度状态参量存在函数关系。但通过各基金项目：国家自然科学基金资助项目(50677039)种手段获取的光谱强度都是积分值，无法直接得到点<电气开关》(2010．No．2)位值(对应任意电弧半径处的灰度值)，而Abel逆变换统得到的灰度为：能将积分值转化为点位值。0=K·P·Y·S·Z·f。l(Y)Kf∽dfdy(5)电弧弧柱是近似轴向对称的，顺着弧柱画出某一式中：0：采集图象灰度；K：电路转换系数，其数

8、值切面的结构图，如图1所示。图中1为中性滤光片，2和光学系统的透过率、曝光量、电路转换效率等因素有为干涉滤光片。关；P：光圈系数；Y：透光及采集系统转换系数；5：被观测点对透镜所张的立体角；Z：象元所对应的被观测点{f)}的面积；：滤