基于无人机载紫外图像数据的绝缘子电晕分析方法

采用无人机载紫外成像设备获取绝缘子运行状态的紫外图像数据,已经成为数字化运行检修的重要手段。基于无人机载的紫外成像图像数据,将数字图像处理算法结合分析视频,提取图像参数、获取紫外图像信息,分析绝缘子电晕的情况。运行结果显示,该方法可满足现场实际检测的需求,并在观测距离为4 m且增益为60%时达到最佳探测效果,有助于建立更精确的电晕分析方法,提升无人机载紫外图像数据的应用范围。

针-板模型交/直流电晕放电的紫外特征参量

紫外（UV）成像仪是检测电气设备电晕放电的一种常用手段,但是目前在工程应用中仍面临着紫外成像仪检测结果与放电故障类型难以确切对应的问题。为此,通过紫外成像研究了交/直流电压下针-板模型的电晕放电,提取了电晕放电光子数与紫外图像光斑面积,对比分析了针-板模型在不同交/直流电压下光子数和光斑面积的特性。结果表明：光子数和光斑面积能在一定程度上反映电晕放电强度;随着检测距离的增加,光子数和光斑面积均会衰减,衰减规律满足阿拉德定律;光子数随增益而呈现先增后减的趋势,而光斑面积随增益的增加而增加,具有明显的单调性;交流和负极性直流电压下,随着电压的增加,紫外特征参量呈现幂函数的增长趋势;正极性直流电压下,由于针电极的极性效应,电晕起始电压较高;由于放电初期的中和电离影响,光子数和光斑面积会出现跃升;此后,光子数和光斑面积随着起主导作用的电离形式发生变化而锐减;随后,光子数和光斑面积都随电压的增加而平稳增长,此时2种紫外特征参量与电压也呈现幂函数关系。因此,光子数和光斑面积可互为补充,从多个角度对电晕放电强度进行识别与表征。

激光制导武器目标光斑大小半实物仿真研究

针对激光制导武器半实物仿真中的光斑大小仿真需求,通过对激光导引头的工作原理进行分析,本文建立了实验室环境下的目标光斑位置和大小变化的仿真模型;根据相似性原理,提出了采用光学扩束系统来控制光斑大小的变化,从而模拟真实环境下激光导引头所敏感到的目标光斑大小实时变化;基于模型进行了激光半主动炸弹光斑大小仿真实验。实验结果表明,目标光斑大小仿真模型是正确的,仿真方法是切实可行的,满足了激光制导武器半实物仿真的要求。

快速成形激光光斑半径补偿算法的研究

快速成形系统生成的切片轮廓含有大量的奇异点和非常小的轮廓环 ,这是传统数控技术中的刀具半径补偿算法所不能妥善处理的 .为此提出了一种新的快速成形激光光斑半径补偿算法 ,它基于补偿后的线段方向必须与原始轮廓线段方向一致的判据 ,先将原始轮廓进行修整 ,删除不符合判据的轮廓点并根据需要添加相应的顶点 ,然后再进行半径补偿 ,从而保证了补偿轮廓无畸变失真和与原始轮廓的一致性 .该算法是一个简单迭代过程 。

基于改进C-V模型的外绝缘放电紫外图像特征量提取

为实现紫外（UV）成像技术检测绝缘子缺陷时产生的紫外图像中放电区域的自动准确分割,提出了一种基于改进Chan-Vese（C-V）模型的放电光斑提取方法。通过引入符号距离保持项、用水平集函数梯度的模替代Dirac函数以及简化模型参数来对现有C-V模型进行了改进,然后将其用于获取绝缘子表面放电紫外图像的放电光斑,并给出了基于常规边缘检测算子法、数学形态学的紫外图像分割结果。结果表明：改进后的C-V模型能更为快速准确地分割出紫外成像的目标光斑,且具有较好的抗干扰能力。与现有方法相比较,使用改进的C-V模型来提取放电光斑的准确度提高了5%,且对C-V模型中关键参数的依赖性较小,非常适合于紫外图像特征量的提取。研究结果可为输电线路外绝缘的有效检测提供重要依据。

应用于三坐标测量机的半光斑成像式激光测头

运用半光斑成像原理研制出一种新型的半光斑成像非接触激光瞄准测头,采用自适应控制方法实时调节激光光强使其可以适应不同光学特性表面的瞄准测量,并对该测头重复性瞄准触发精度、不同光学特征表面的灵敏度特性进行了实验研究。实验结果表明该测头重复性瞄准测量不确定度在1μm以内,测量灵敏度可达30--60 mV/μm,测量角度在不增加辅助措施的前提下可以达45°,综合性能达到传统三角法光学测头的性能。该测头具有检测速度快、自动化程度高、瞄准精度高的特点,结合其他测长仪器可以实现自由曲面的快速、精确测量,具有广泛的应用前景和较强的实用价值。

基于紫外成像放电检测光斑面积与观测距离关系研究

利用Delphi 7编写的紫外图像分析软件获取光斑面积大小,并基于最小二乘拟合曲线的原理,利用MATLAB软件Cftool(Curve Fitting Too1)工具箱实现对现场试验数据的拟合,从而得到紫外成像光斑面积与距离的拟合曲线方程,实现了光斑面积的量化分析,并在实际应用中得以证明,这对电气设备放电状态评估具有指导意义。

可见近红外激光束散角检测系统研究

针对带有激光指示器的综合瞄具激光束散角检测,提出了一种基于CCD传感器和数字化图像处理技术的焦斑法定量检测方法,进行了系统设计。实现了多种带有激光指示器的综合瞄具激光束散角的定量检测。实际对比检测表明,系统的测量误差小于5%。

激光制导武器半实物仿真光束变换与控制

根据相似性原理,分析了激光制导武器半实物仿真中激光指示目标的动态特性模拟要求,提出了偏振方式实现光斑能量的连续变化,望远光学系统实现光斑尺寸连续变化的技术方案。测试结果表明,光斑能量动态调节范围大于104倍、动态调节误差小于5%,光斑尺寸动态调节范围不小于20倍、动态调节误差小于10%,能够满足激光制导武器半实物仿真的要求。

红外成像光斑图像采集

介绍了红外成像光斑测试系统中光斑图像的采集技术.主要涉及到光斑图像的显示及光斑图像像素灰度数据的获取.利用厂家提供的软硬件资源二次开发了比较适用的测试系统.

双端热透镜Z型固体激光腔图解分析

采用传播圆图解方法研究了具有双端热透镜的Z型折叠固体激光腔的工作特性,得到了谐振腔各腔臂中的光模参数bt1,bt2,b2及光斑尺寸wt1,wt2,w2随激光介质的热动力参数1/tf1及1/tf2的变化关系;结果表明通过合理选择参数可对腔的热稳定范围及基模光斑尺进行调控,其关键参数是对称的第1、3臂的长度l01+1f(或l02+f2),其值越小,腔的热稳定区越宽,同时激光晶体处的基模光斑越小。第2臂中的参数δ对热稳区宽度没有明显影响,但δ值越大,对应的光斑半径wt1及wt2也越大。

半光斑成像式多功能激光瞄准测头的研究

运用半光斑成像原理设计了一种用于三坐标测量机的多功能激光瞄准测头。详细介绍了测头的光学系统工作原理和设计思路，采用自适应控制方法实时调节激光光强使其可以适应不同光学特性表面的瞄准测量，并进行了多功能测头的重复性瞄准测量、灵敏度测量、倾角跟踪实验。实验结果表明，该测头重复性瞄准测量不确定度优于1μm，测量灵敏度可达30mV／μm，激光跟踪瞄准被测曲面倾角可达25°，能满足三坐标测量机的使用要求。该测头具有检测速度快、自动化程度高、瞄准精度高的特点，结合三坐标测量机或者其它测长仪器，能够实现对自由曲面进行快速精确瞄准及轮廓图像瞄准测量，具有广泛的应用前景和实用价值。

两高层住宅中北高层南墙太阳光斑计算及分析

应用VB程序进行编程,计算了北高层南墙太阳光斑宽度、高度及面积在一年中随时间的变化情况,计算结果表明:北高层南墙太阳光斑随季节变化而变化并受楼间距的影响;对北高层上一些给定的点在一年中的阳光照射情况进行了判断,并给出了判断指标——阳光照射系数,从而给定任意楼层相对整个高层的位置即可判断出全年各月阳光照射情况。

新型太阳能聚焦器焦面能流分布仿真

考虑太阳光不平行度,应用蒙特卡洛光线跟踪法及光线的镜面反射定律,并采用数值模拟的方法分析了焦面位置误差、指向误差等对一种新型展开式太阳能聚焦器焦面光斑形状及能流分布的影响。结果表明:焦面位置误差绝对值越大,焦面光斑半径越大,焦面能流峰值越小;焦面误差绝对值相同时,焦面光斑形状及能流分布几乎一样;指向误差越大,光斑越偏离焦面中心,并且光斑由圆形逐渐演变成椭圆形,光斑长短径之比越大。结论可以为该新型空间太阳能聚焦吸热系统的设计提供参考依据。

两种紫外成像仪检测电晕放电的对比研究

文中通过提取紫外成像放电区域的面积,分别用CoroCAM504型的紫外成像仪和OFIL系列的紫外成像仪进行了棒—板间隙放电紫外成像特征的定量研究,对比分析目前两种主流紫外成像仪在检测电晕放电时的区别。试验表明:1在物距相同的条件下,两种紫外成像仪图像清晰度以及视场角不一致,OFIL系列更适合于细节拍摄;2在相同的情况下,随着增益的增加,两种紫外成像仪的光斑面积也相应增加,两者之间近似满足指数关系;3在相同的情况下,两种紫外成像仪的光斑面积都随距离的增加而减小,近似满足指数的变化特性;4在相同的试验条件下,相同电压等级下OFIL系列的紫外成像仪的紫外成像光斑面积大约为CoroCAM504型的紫外成像仪的0.5倍,增益值大约为CoroCAM504型的紫外成像仪的2倍。

激光目标模拟系统光斑尺度控制单元研究

针对制导弹药激光目标模拟系统中对光斑尺度控制的需求进行研究。根据系统对光斑张角的变化范围、变化最大速率和控制精度的设计指标要求,对光斑尺度控制系统进行数学建模,给出了力矩电机与平台负载的传递函数,并利用ELMO驱动控制器、直流力矩电机构成单向有限角位置伺服控制,内部实现电流反馈、速度反馈和位置反馈的闭环控制。系统测试实验结果表明,直流力矩电机闭环伺服带宽82.1 Hz,光斑张角从0.5 mrad变化到5 mrad的最大误差为112.1μrad,小于设计要求的0.15 mrad;光斑张角从5 mrad变化到90 mrad的最大误差为326.1μrad,小于设计要求的0.5 mrad。光斑张角变化范围内,其误差均在设计误差范围内,从而验证了控制策略的可行性。

基于紫外成像的电晕放电参数变化特性及距离修正方法研究

鉴于光斑面积是紫外成像检测电晕放电的一种有效量化参数,以棒-板模型交流放电为例,研究了不同交流放电强度下光斑面积随紫外成像仪的增益与观测距离的变化而变化的特性,并进行了拟合分析。结果表明,光斑面积与紫外成像仪的增益近似呈指数关系变化,与观测距离之间近似呈幂函数关系。在此基础上,为了将不同距离下的观测结果归一到同一距离上以便提出可行的应用判据,根据试验获得的样本数据,建立了自适应模糊逻辑推理模型(ANFIS),实现了对观测结果的归一化处理,测试结果表明该模型具有较高的精度。

CMOS图像传感器在光电自动跟踪系统中的应用

结合CMOS图像传感器ADCS-2121在全自动便携式太阳辐射计中的应用介绍了CMOS图像传感器在光学系统定位中的具体应用,并与传统的采用四象限探测器作为光斑探测器进行了比较。结果表明,此种方法具有定位精度高、可自由规定零点等优点,且根据需要规定CMOS图像传感器表面的跟踪范围,具有很好的应用性。

椭圆截面离心率渐变的导管光线3维追迹设计

为了提高微柱阵列与透镜导管耦合系统的光斑整形效果,设计了一种横截面是椭圆、且椭圆离心率随位置变化的不规则导管设计方案。在导管的前端面,椭圆长轴在水平方向,以与激光二极管阵列的发光面形状相匹配;在导管后端面,椭圆长轴逐渐过渡到竖直方向。利用3维光线追迹方法进行仿真计算,可知该不规则导管可以得到圆对称性较好的光斑整形效果,微柱阵列和该导管的能量传输效率分别为90.84%和91.98%,对应于整个耦合系统的能量传输效率为83.55%。结果表明,该不规则导管在光斑整形效果和能量传输效率方面与普通导管相比具有一定优势。

影响四象限探测器探测结果的若干因素的研究

本文通过影响四象限探测器探测结果的几个因素入手,详细的介绍了四象限算法(四象限加减法和对角相减法),并且对像光斑大小以及背景光对探测结果的影响进行了详细分析,并且通过实验例子,对这些影响因素进行了详细的叙述,为四象限探测器的探测条件和选择方法提供了理论依据,并具有实用的参考价值。