基于水下耐辐照相机的燃料组件变形双目检测系统研究

发布时间：2023-11-27 20:55

　　燃料组件作为核能系统产生能量的核心部件,由于装配应力、热应力和辐射生长等因素的影响,其在使用期间会产生局部变形,进而导致装卸困难、甚至组件加速破损等,因此,燃料组件变形状态是堆芯运行过程中的重要监测指标。但是,由于测量目标的高放射性,目前,燃料组件多采用接触测量方式,存在测量参数少、设备易活化等问题。基于水下双目视觉的测量方法作为非接触测量方向的一个研究热点,可实现大尺度燃料组件(长度约4000mm)非接触、多参数和高效的测量。特殊的水下核辐射环境,使得应用于双目模块的普通水下摄像单元的信噪比、工作稳定性等受到严重影响;同时,高放射性还导致水环境温度场均匀性变差,为水下双目测量模块的测量精度和稳定性引入诸多问题。因此,本文对基于水下双目视觉的燃料组件变形检测系统的关键技术进行研究,主要研究内容和成果如下:(1)根据应用现场的辐照环境,设计了合理的核辐射试验;通过图像传感器结构和工艺分析,筛选出符合应用需求的图像传感器,并基于CMOS图像传感器给出水下摄像模块的详细设计;通过辐照环境下采集图像的图像灰度值分析、图像直方图的单帧数据分析和基于图像信噪比的连续分析,得到水下摄像模块的应用规律...

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 燃料组件变形检测技术研究现状
        1.2.1 燃料组件变形检测技术
        1.2.2 国外的应用和研究状况
        1.2.3 国内的研究和应用状况
    1.3 水下双目视觉测量技术研究现状
    1.4 研究问题及研究目标
    1.5 研究内容与结构安排
第二章 水下摄像模块的耐辐射设计及其双目检测方法
    2.1 水下摄像模块设计
        2.1.1 图像传感器筛选
        2.1.2 摄像模块结构设计
        2.1.3 摄像模块的核辐射试验设计
    2.2 水下摄像模块耐辐射性能评价
        2.2.1 基于图像灰度值的耐辐射性能分析
        2.2.2 基于直方图的耐辐射性能分析
        2.2.3 基于信噪比的模块连续降质评价
    2.3 燃料组件的全局和局部参数的测量方法
    2.4 水下双目摄像系统的参数标定
    2.5 双目视觉系统组间坐标系建模
    2.6 基于Harris特征和灰度互相关的快速配准算法
    2.7 本章小结
第三章 燃料组件图像的辐射噪声和离焦模糊问题研究
    3.1 水下大型燃料组件检测面临的问题
    3.2 混合脉冲高斯噪声的图像降噪方法研究
        3.2.1 基于ROAD滤波器的脉冲噪声消除
        3.2.2 基于NLDD滤波器的高斯噪声抑制
    3.3 图像离焦模糊评价及复原原理
        3.3.1 图像离焦模糊原理
        3.3.2 离焦图像清晰度评价
        3.3.3 基于维纳滤波的离焦图像复原方法
    3.4 摄像单元光学参数对双目测量模系统精度的影响
        3.4.1 焦面调节对双目测量精度的影响
        3.4.2 光圈调节对双目测量精度的影响
    3.5 本章小结
第四章 燃料组件热扰动对光学成像失真问题研究
    4.1 现场高放射燃料组件的水下成像特殊性
    4.2 水下成像热扰动原理
    4.3 热扰动图像像质评价方法
    4.4 热扰动实验过程
    4.5 热扰动实验结果与分析
    4.6 本章小结
第五章 水下双目视觉检测系统设计及其现场试验
    5.1 双目检测系统总体设计
        5.1.1 水下双目检测系统设计
        5.1.2 水下双目检测系统组成
    5.2 双目检测系统硬件设计
        5.2.1 双目检测系统硬件总体设计
        5.2.2 基于CAN总线的模块参数控制设计和测试
        5.2.3 小型化电机组驱动电路设计和测试
    5.3 双目检测系统软件设计
    5.4 模拟水池试验与分析
    5.5 现场试验与分析
        5.5.1 现场试验设计
        5.5.2 现场试验结果与分析
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 论文主要创新点
    6.3 研究工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：3868559