Matlab基于红外热像仪的电力设备监测系统设计(3)
1.4 我国红外热像仪监测电力设备的发展现状
我国对电力设备红外监测技术的研究始于70年代初,早先仅仅用国产的红外测温设备检测电设备的过热接头。随着80年代中期国外先进的热像仪被引进，国内一些电力研究所成功完成了飞行器监测输电线路等电力设备监测实验。20世纪末，随着更多现场监测试验的进行，国内许多电力研究所积累了大量的经验。从而摸索出了多种电力设备各种类型故障时的变化规律。同时对红外热像仪监测电力设备技术的误差和解决方案也进行了更为透彻的研究[3]。
1.5 红外监测电力设备的局限性
目前红外热像监测电力设备技术反战的越来越快，应用范围也越来越广阔。然而因红外热像的原理该方法存在一定的局限性。红外热像仪发出的辐射在固体中不能很好的传播，仅仅是对设备表面进行扫描从而测得温度。因此红外热像仪并不能采集到设备内部的热图像，更不必说对设备内部运转情况进行有效监测。
1.6 课题研究的主要目的和内容
本课题主要主要目的是通过对红外热像仪拍摄的电力设备的红外热图进行分析处理，得到其表面的温度，判断电力设备是否故障，从而完成基于红外热像仪的电力设备检测系统设计。
为达成主要目的本课题的研究内容如下：
1. 简介红外热像仪监测电力设备技术的研究背景、意义和国内外发展概况，以及该技术的局限性。
2. 对红外热像仪的工作原理和结构进行了更进一步的了解，了解可能产生误差的原因和减小方案。
3. 选取合适的硬件并构造整体设计方案。
4. 了解红外热图像处理的相关知识，并选择合适的算法来提高监测的精度。
5. 了解红外诊断判据和常见诊断方法，并从中选择本课题的诊断方法。
6. 写出软件流程图，用Visual Basic 6.0设计基于红外热像仪的电力设备监测系统，完成红外热图像分析、图像处理、故障诊断这些功能模块。
2 红外热像仪监测电力设备原理
2.1 红外热像基本理论
自然界中的任何自身温度高于绝对零度的物体都会向外辐射电磁波。其中红外线的波长在0.76μm~1000μm之间。为了研究红外辐射的规律，普朗克黑体辐射定律提出了黑体（表面反射率为1，即无红外辐射的反射和透射）这一理想化模型。普朗克黑体辐射定律数学表达式为式（2.1）：
（2.1）
式（2.1）中： 为黑体光谱辐射通量密度； ， 分别为第一辐射常数和第二幅射常数； 为光谱辐射波长；T为黑体绝对温度。作出 (T)的函数图象即可画出2.1的黑体辐射分析。
2.1 不同温度下的黑体光辐射度
从图2.1中可以看出：
1）波长一定时，物体的辐射能力（光谱辐射度）随着温度的升高而增大。这便是红外测温可行的依据。
2）光谱辐射度的极大值处的波长随着温度的升高而减小。这解释了为什么针对不同温度的红外热像仪会工作在不同的波长出。
3）随着波长的增大，光普辐射度先增大后减小，存在峰值。
对式（2.1）求导可得斯蒂芬-玻尔兹曼定律的数学表达式式（2.2）：
（2.2）
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