电力设备红外诊断背景下焦平面盲元簇问题研究

发布时间：2020-08-19 21:02

【摘要】：红外检测技术因其不接触、安全性高、可以带电检测等优点,现广泛应用于发电机、变压器、架空线路等电力设备的状态监测和故障定位中。其红外图像作为检测系统中判断设备运行状态的重要依据,成像质量对检测的精度有直接影响。由于制造工艺、材料等因素的影响,红外成像系统的核心红外焦平面阵列(IRFPA)不可避免的存在盲元,非均匀性等问题,严重影响成像质量,造成检测系统误判,漏判。为了提高成像质量,研究快速有效的盲元检测和补偿算法是十分必要的。近些年来在研究人员的不断研究努力下,盲元检测和补偿算法不断完善,在一定程度上提高了红外图像的成像质量。但随着集成技术的发展,红外焦平面阵列的规格在不断扩大,新的问题也不断涌现。如盲元簇的出现,即盲元以大于盲元点,盲元条的规模出现,在图像上表现为过亮或过暗的片状区域,对红外图像质量的影响远大于一般的盲元形式。本文以此为研究背景,基于MATLAB图像处理模块,针对传统盲元处理算法缺乏对盲元簇适应性的问题,设计并实现了一套盲元簇检测和补偿算法,并通过仿真实验验证了算法的可行性和有效性。对提高红外系统的成像质量,尤其是存在盲元簇的图像有一定的参考价值。本文的主要研究工作如下:(1)介绍了课题研究的背景,对红外成像原理进行了详细的介绍,并在此基础上,介绍了红外成像系统的基本结构。查阅大量文献和相关标准,对盲元的特性进行分析,详细介绍盲元产生的机理,盲元的分类,以及盲元在红外图像中的表现形式等。(2)分析盲元簇产生的原因,对几种常用的盲元检测和补偿方法进行研究,发现常用方法均缺乏对盲元簇的适应性。为解决图像中盲元簇问题,本文提出了基于改进灰度直方图的盲元检测算法和基于温度梯度的盲元簇补偿算法,详细介绍了算法的原理和过程。(3)将上述处理算法进行MATLAB仿真实验,对算法的可行性和有效性进行验证。对于检测精度,在查阅大量文献资料后,提出除了将盲元率作为评价标准外,还应将盲元分布,各盲元类型数量等也作为评价标准,并根据此标准将本文检测算法和传统检测算法进行了对比。对于补偿效果,引入峰值信噪比和结构相似度作为评价标准,将本文补偿算法和传统补偿算法进行了对比。实验结果表明本文检测和补偿算法的可行性和有效性,对盲元簇也有很好的适应性。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TN219
【图文】：

温度分布,红外检测,架空线路,变压器

第一章绪论良引起上帽过热。从内部结构和温度分布均匀度分析故障位于上帽与支持座之间。停电检查后发现灭弧室玻璃铜筒上部因过热已变黑，支持座与静触头上部电气连接面已被严重碳化发黑的油污覆盖，清除油污后发现动静触头的两接触面均被烧蚀。（4）1996 年华北电网某 500 千伏输电线路 541 耐张塔检测时，发现 B 相内侧串第 25 片绝缘子钢帽温度明显高于相邻上下绝缘子，认为该刚帽是低值绝缘子，停电检查后发现其绝缘电阻为 23MΩ。

辐射常数,辐射定律,合肥工业大学,玻尔兹曼常数

合肥工业大学硕士学位论文152 15 2( , ) exp 1511exp( )ChcW T Cb hcTkT （2（2-3）为普兰克辐射定律，式中：c 为光速，c=3×108（m/s）；h 为普兰克常数，h=6.6256×10-23（W/s2）；k 为玻尔兹曼常数，k=1.30854×10-23（W·s/K）；C1为第一辐射常数，C1=3.7415×10-16（W·m2）；C2为第二辐射常数，C1=1.43879×10-2（m·k）；各温度下辐射规律分布如图 2-1 所示：

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第二代红外探测器舍去复杂的扫描机制，直接根据每个探受的红外辐射直接成像。相比于一代，二代的结构复杂性明显降低。但平面制作工艺和材料的特殊性，焦平面非均匀性、盲元等问题现象出来响成像质量的主要因素。第三代红外探测器由美、英等发达国家掌握，以大规模阵列（百万级）、微型化高密度和高性能为主要表现。目前我国制第三代焦平面而投入大量人力物力，并已经有所突破。新一代红外探着焦平面超高密度集成探测器元方向发展，并努力实现高性能、高可靠步小型化和军民两用技术化。表 2.1 红外探测器的发展历程Tab2.1 Development history of infrared detectors特点第一代以多元探测器和 SPRITE 为代表第二代以焦平面阵列为代表第三代以大面积阵列、微型化高密度、高性能为代

【参考文献】