基于红外热成像技术的弓网温度检测研究

摘要

弓网系统的稳定性与可靠性是电力机车获取电流的基本保障。因此，迫切需要一种能实现弓网之间日常运行监控的技术，而红外热成像测温技术以其非接触、响应速度快、精度高、测温范围大、便于操作的特点能够很好的满足弓网运行状态检测的要求，除此之外利用此技术也便于接触线的后期维护。
　　本文围绕着如何安装、使用热像仪、如何实现温度检测图像的传输和如何降低图像噪声做了以下研究:根据有限元理论利用ANSYS建立了接触线、受电弓滑板模型，并通过仿真与实验室实验分析了在弓网温度检测过程中影响热像仪检测误差参数的设定问题，结果表明透射率和发射率的准确设定对减少测温误差起到重要作用;且分析了热像仪在车顶的安装情况，结果表明热像仪越安装在靠近车顶正下方位置，得到的测温结果越准确，并且尽可能将热像仪安装在车顶中央能有效减小测温误差;为实现弓网红外图像向司机室的传输，以便列车监控人员通过观测图像温度等信息，判断弓网之间的接触状态，因此本文通过软硬件设计实现了WIFI的短距离无线通信;除此之外，本文根据大立科技提供的二次开发包设计了红外热图像回放软件，用于后期对采集图像的分析研究;由于列车运行当中，弓网间电场磁场环境复杂，因此热像仪拍摄的图像将受到噪声的影响，致使图像质量的下降与温度检测精度的降低，因此本文根据小波降噪理论，提出一种新型阈值函数，对图像进行去噪，经实验证明去噪效果显著。

目录

声明

致谢

摘要

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 课题相关技术发展动态

1．2．1 弓网检测技术的发展

1．2．2 红外热成像技术的发展

1．3 红外热成像测温技术的特点

1．4 论文主要研究内容

2 红外热成像测温技术的原理与基本理论

2．1 红外热成像测温技术的原理

2．2 热像仪结构与评价指标

2．2．1 热像仪结构

2．2．2 热像仪的评价指标

2．3 红外热成像测温技术的基本理论

2．3．1 红外辐射的基本理论

2．3．2 热成像仪测温理论

2．4 红外热成像测温技术的误差分析

2．4．1 环境温度的影响

2．4．2 距离的影响

2．4．3 发射率的影响

2．4．4 大气透射率的影响

2．5 本章小结

3 弓网温度场仿真分析

3．1 有限元原理及ANSYS workbench软件

3．2 弓网温升的数学模型

3．2．1 温度对弓网系统的影响

3．2．2 接触线温升的数学模型

3．2．3 滑板温升的数学模型

3．3 温度场仿真分析

3．3．1 弓网温度场建模

3．3．2 电弧对弓网传热有限元建模与仿真

3．3．3 热像仪安装位置的仿真分析

3．3．4 电弧对环境温度影响的仿真分析

3．3．5 发射率对温度场影响的仿真分析

3．4 本章小结

4．1 实验分析

4．1．1 距离对热像仪测温影响

4．1．2 角度对热像仪测温影响

4．1．3 环境温度对热像仪测温影响

4．1．4 发射率对热像仪测温影响

4．1．5 大气透射率对热像仪测温影响

4．1．6 接触式测温装置设计

4．2 图像无线传输的实现

4．2．1 WiFi技术特点与系统架构

4．2．2 视频无线传输硬件介绍

4．2．3 视频无线传输软件设计

4．3 红外图像分析软件的开发

4．4 本章小结

5 热像仪红外图像去噪研究

5．1 红外图像噪声研究与质量评估手段

5．1．1 红外系统中存在的噪声

5．1．2 红外图像的噪声

5．1．3 红外图像去噪质量评估手段

5．2 小波变换去噪

5．2．1 小波去噪的原理

5．2．2 小波去噪的流程与方法评价

5．3 新型小波阈值去噪算法

5．3．1 小波阈值函数分析

5．3．2 阈值选取

5．3．3 新型小波阈值去噪算法步骤

5．4 实验结果与分析

5．4．1 图像去噪的实现过程

5．4．2 仿真结果图与分析

5．5 本章小结

6 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集