瞬态烟雾浓度的测试方法研究
发布时间：2021-01-15 08:29
烟雾在我们的日常生活中随处可见,它对于我们的生产和生活产生了很多消极的影响,比如工厂排放的废气会影响环境,火灾发生时生成的大量烟雾会遮挡救援人员的视线,森林火灾所产生的浓烟可能会使许多动物还未接触到明火就先窒息而死等等。因此对于烟雾的研究具有广泛深远的意义。在烟雾的众多性质之中,瞬态烟雾浓度的研究一直是重点。一般烟雾浓度的研究方向分为两种,它们分别基于光学特性和基于图像视频相关信息。这两种方法各有优劣,经过光学方法测得的烟雾浓度在准确率上很高,但是整体性表达上不足,对硬件也比较依赖,图像法可以全面地了解烟雾,摆脱硬件的束缚,但是其研究起步相对于前者晚了一些,在准确程度上有一定缺陷。为了更加全面细致地了解烟雾浓度,本文综合以上两个方向,将激光穿透和图像相似度结合去分析瞬态烟雾浓度。光学部分试验根据瞬态烟雾的产生特点和朗伯-比尔定理,采用了单点透射的实验方法。该方法利用一束红外激光穿透烟雾,将穿透前后激光的能量对比作为烟雾的浓度表示。具体实验的硬件包括了型号为USB3200的采集卡和激光的收发装置,在上位机中利用LabVIEW编辑的采集软件能够高效地控制采集卡完成采样工作,而且操作界面简单...
【文章来源】： 吴昊 中北大学
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
烟雾浓度的检测方法
中北大学学位论文62烟雾测试系统方案设计2.1总体设计方案根据瞬态烟雾浓度的测试系统所要实现的功能以及需求，将瞬时状态的烟雾浓度测试系统分为瞬态烟雾浓度采集硬件、瞬态烟雾浓度采集软件设计、瞬态烟雾浓度的图像分析三大部分。测试系统方案如下：图2-1瞬态烟雾浓度测试系统组成Figure2-1Compositionoftransientsmokeconcentrationtestsystem瞬态烟雾浓度采集硬件部分主要是由数据采集卡、激光收发装置以及高速摄像机等组成，信号采集硬件部分与CMOS高速摄像机需要同步采集烟雾的实测信号和图像信息；瞬态烟雾浓度采集软件设计主要包括根据LabVIEW设计的采集软件，该采集软件功能主要是控制采集硬件把采集回来的信号在上位机实时显示，存储有效数据，计算显示烟雾的透过率；图像分析的部分把经过高速摄像机拍摄得到的烟雾图像的相似度与该烟雾浓度进行比对，将两者之间的某种关系建立起来。
中北大学学位论文72.2系统硬件组成搭建的采集系统的硬件平台主要包含两种功能的实现，第一部分是实际烟雾信号的采集，采集瞬态烟雾信号主要需要数据采集卡、激光发射装置以及激光接收装置。第二部分为烟雾图像的拍摄，由于烟雾变化很快，高速摄像机就成为了首眩硬件组成如下图所示：图2-2系统硬件搭建Figure2-2Systemhardwareconstruction2.2.1采集卡选择数据采集卡的主要功能是将烟雾的模拟信号通过USB的连接上传至电脑端，并且可以在电脑端通过LabVIEW控制采集卡的运行[17]。但由于使用环境的特殊性，采集卡还需要以下几种特性：(1)模数转换率高：烟雾信号的持续时间较短，烟雾浓度会在短时间内快速变化。采集卡需要提供高效的数模转换能力，足够大的采样频率，只有这样的板卡才能够满足具体的实验使用要求。(2)具备数字输入功能：所用采集卡要能和高速摄像机一起利用外接触发线同步开始，保证采集的烟雾信号能够与烟雾的图像信息一一对应起来。因此采集设备必须满足能够通过外接触发线进行数字量输入的功能，并且该数字输入信号可以进入模拟采集通道当中，充当触发信号源的角色并能够准确控制烟雾模
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的TDMS文件批量转换成其他格式的实现[J]. 魏志远,曲波,孙勇,王荣刚. 工程与试验. 2019(01)
[2]基于LabVIEW的采集数据快速文件存储方法[J]. 李俊娇,朱磊,张晓丹,郭华,遆宁. 西安工程大学学报. 2018(03)
[3]基于声卡和LabVIEW的虚拟仪器设计与实现[J]. 王硕,王兵,邹光南. 电子设计工程. 2014(10)
[4]光电子技术与产业发展[J]. 常坤. 无线互联科技. 2014(04)
[5]驱动程序式试验设备接口检测软件开发[J]. 张玮东,林连雷. 自动化技术与应用. 2012(12)
[6]基于模板匹配的图像修复法[J]. 周密,赵健. 咸阳师范学院学报. 2011(04)
[7]基于DSP和BP的烟气林格曼黑度监测[J]. 包信宗,葛广英,张元铜,田存伟. 计算机应用与软件. 2009(03)
[8]激光对于烟雾的穿透特性分析[J]. 冯继青,高春清,刘义东,于常青. 光学技术. 2006(06)
[9]基于颜色相似系数的彩色图像分割方法[J]. 韩晓微,杨吉吉,李彦平,徐心和. 沈阳大学学报. 2004(06)
[10]基于光散射的火灾烟雾粒子激光图像探测技术研究[J]. 疏学明,苏国锋,袁宏永,邵荃. 光散射学报. 2004(03)
硕士论文
[1]基于朗伯—比尔定律的食品安全快速检测仪的设计与实现[D]. 侯亚辉.中国地质大学(北京) 2017
[2]基于图像结构相似度的烟雾浓度视频测量方法研究[D]. 马天颖.华中科技大学 2017
[3]基于虚拟仪器的膛口噪声和烟雾测试系统研究[D]. 李茂林.南京理工大学 2017
[4]电气设备紫外放电检测及其强度评估方法研究[D]. 种俊龙.重庆大学 2016
[5]脉冲激光测量烟雾浓度的方法研究[D]. 刘新阳.北京理工大学 2016
[6]羽烟光学透过率检测方法研究[D]. 吴俊.西安电子科技大学 2015
[7]炮口烟箱光电测试技术研究[D]. 畅院东.西安工业大学 2015
[8]基于运动块追踪的视频烟雾探测技术研究[D]. 丁怀对.中国科学技术大学 2015
[9]烟尘浓度光散射测量技术研究[D]. 张宸瑜.东南大学 2015
[10]高速高精度流水线ADC中运算放大器的设计[D]. 邵伟.深圳大学 2015
本文编号：2978585
【文章来源】： 吴昊 中北大学
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
烟雾浓度的检测方法
中北大学学位论文62烟雾测试系统方案设计2.1总体设计方案根据瞬态烟雾浓度的测试系统所要实现的功能以及需求，将瞬时状态的烟雾浓度测试系统分为瞬态烟雾浓度采集硬件、瞬态烟雾浓度采集软件设计、瞬态烟雾浓度的图像分析三大部分。测试系统方案如下：图2-1瞬态烟雾浓度测试系统组成Figure2-1Compositionoftransientsmokeconcentrationtestsystem瞬态烟雾浓度采集硬件部分主要是由数据采集卡、激光收发装置以及高速摄像机等组成，信号采集硬件部分与CMOS高速摄像机需要同步采集烟雾的实测信号和图像信息；瞬态烟雾浓度采集软件设计主要包括根据LabVIEW设计的采集软件，该采集软件功能主要是控制采集硬件把采集回来的信号在上位机实时显示，存储有效数据，计算显示烟雾的透过率；图像分析的部分把经过高速摄像机拍摄得到的烟雾图像的相似度与该烟雾浓度进行比对，将两者之间的某种关系建立起来。
中北大学学位论文72.2系统硬件组成搭建的采集系统的硬件平台主要包含两种功能的实现，第一部分是实际烟雾信号的采集，采集瞬态烟雾信号主要需要数据采集卡、激光发射装置以及激光接收装置。第二部分为烟雾图像的拍摄，由于烟雾变化很快，高速摄像机就成为了首眩硬件组成如下图所示：图2-2系统硬件搭建Figure2-2Systemhardwareconstruction2.2.1采集卡选择数据采集卡的主要功能是将烟雾的模拟信号通过USB的连接上传至电脑端，并且可以在电脑端通过LabVIEW控制采集卡的运行[17]。但由于使用环境的特殊性，采集卡还需要以下几种特性：(1)模数转换率高：烟雾信号的持续时间较短，烟雾浓度会在短时间内快速变化。采集卡需要提供高效的数模转换能力，足够大的采样频率，只有这样的板卡才能够满足具体的实验使用要求。(2)具备数字输入功能：所用采集卡要能和高速摄像机一起利用外接触发线同步开始，保证采集的烟雾信号能够与烟雾的图像信息一一对应起来。因此采集设备必须满足能够通过外接触发线进行数字量输入的功能，并且该数字输入信号可以进入模拟采集通道当中，充当触发信号源的角色并能够准确控制烟雾模
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的TDMS文件批量转换成其他格式的实现[J]. 魏志远,曲波,孙勇,王荣刚. 工程与试验. 2019(01)
[2]基于LabVIEW的采集数据快速文件存储方法[J]. 李俊娇,朱磊,张晓丹,郭华,遆宁. 西安工程大学学报. 2018(03)
[3]基于声卡和LabVIEW的虚拟仪器设计与实现[J]. 王硕,王兵,邹光南. 电子设计工程. 2014(10)
[4]光电子技术与产业发展[J]. 常坤. 无线互联科技. 2014(04)
[5]驱动程序式试验设备接口检测软件开发[J]. 张玮东,林连雷. 自动化技术与应用. 2012(12)
[6]基于模板匹配的图像修复法[J]. 周密,赵健. 咸阳师范学院学报. 2011(04)
[7]基于DSP和BP的烟气林格曼黑度监测[J]. 包信宗,葛广英,张元铜,田存伟. 计算机应用与软件. 2009(03)
[8]激光对于烟雾的穿透特性分析[J]. 冯继青,高春清,刘义东,于常青. 光学技术. 2006(06)
[9]基于颜色相似系数的彩色图像分割方法[J]. 韩晓微,杨吉吉,李彦平,徐心和. 沈阳大学学报. 2004(06)
[10]基于光散射的火灾烟雾粒子激光图像探测技术研究[J]. 疏学明,苏国锋,袁宏永,邵荃. 光散射学报. 2004(03)
硕士论文
[1]基于朗伯—比尔定律的食品安全快速检测仪的设计与实现[D]. 侯亚辉.中国地质大学(北京) 2017
[2]基于图像结构相似度的烟雾浓度视频测量方法研究[D]. 马天颖.华中科技大学 2017
[3]基于虚拟仪器的膛口噪声和烟雾测试系统研究[D]. 李茂林.南京理工大学 2017
[4]电气设备紫外放电检测及其强度评估方法研究[D]. 种俊龙.重庆大学 2016
[5]脉冲激光测量烟雾浓度的方法研究[D]. 刘新阳.北京理工大学 2016
[6]羽烟光学透过率检测方法研究[D]. 吴俊.西安电子科技大学 2015
[7]炮口烟箱光电测试技术研究[D]. 畅院东.西安工业大学 2015
[8]基于运动块追踪的视频烟雾探测技术研究[D]. 丁怀对.中国科学技术大学 2015
[9]烟尘浓度光散射测量技术研究[D]. 张宸瑜.东南大学 2015
[10]高速高精度流水线ADC中运算放大器的设计[D]. 邵伟.深圳大学 2015
本文编号：2978585
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