[发明专利]一种利用高速摄像机测量悬浮导体感应放电频率的方法

说明书

本发明公开了一种利用高速摄像机测量悬浮导体感应放电频率的方法，步骤包括：采用高速摄像机连续拍摄悬浮导体的放电瞬间图像；存储拍摄的图像于电脑中，将每一帧图像的颜色特征数据导入matlab软件并转化为灰度图像，matlab软件提取灰度图像的最大灰度值，按其帧数的顺序序号储存；根据图像的灰度值变化规律特征，计算图像的亮度变化周期；剔除亮度变化周期的粗大误差后，计算亮度变化周期的平均值；根据亮度变化周期的平均值计算得到悬浮导体的感应放电频率。本发明使用高速摄像机观察悬浮导体感应放电，并根据图像的灰度值提取有效图像，对有效图像的数据进行统计分析，得到放电频率。

技术领域

本发明涉及高电压技术领域，尤其涉及一种利用高速摄像机测量悬浮导体感应放电频率的方法。

背景技术

悬浮导体感应放电是一种在高压工频电场中常见的放电现象，由于在放电过程中会产生高电压，对设备造成难以估量的破坏，该现象已经引起了各国研究者的普遍重视。通常，感应放电被定义为由感应电压造成的局部放电，也就是说，悬浮导体感应放电是由于悬浮导体在强电场中发生静电感应，使其电位升高，成为高压带电体，最终与周围导体发生放电的现象。

研究感应放电的方法多种多样，常用的方法有如下几种：

1.建立放电电路网路分布参数模型分析；

2.建立静电场有限元模型分析。

为研究工频电场下，悬浮导体感应放电的规律并进行统计，本发明利用高速摄像机捕捉发电瞬间并根据图像灰度值提取有效图像，以此来研究放电规律。当悬浮导体发生感应放电时，在电极和导体间会不断地形成电子崩及流注通道，由于流注通道发展速度的数量级为10^8cm/s，因此人眼无法观察到流注的发展情况。而利用高速摄像机能够以很高的频率记录一个动态的图像，一般可以以每秒1000～10000帧的速度记录，但这导致了每张像素不会太高，同时拍摄的图片数量十分之多。

因此在使用高速摄像机观察感应放电瞬间的基础上，如何有效快速地筛选图像成为研究的重点。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种利用高速摄像机测量悬浮导体感应放电频率的方法，可利用高速摄像机捕捉放电瞬间，并在大量的拍摄图像中快速找到有效的放电图像，便于统计悬浮导体的感应放电频率。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种利用高速摄像机测量悬浮导体感应放电频率的方法，通过变压器、导线和金属小球模拟悬浮导体放电实验环境，调整高速摄像机位置，摄像头与放电区域保持水平；

测量方法包括如下步骤：

S1、采用高速摄像机连续拍摄悬浮导体的放电瞬间图像；

S2、存储拍摄的图像于电脑中，将每一帧图像的颜色特征数据导入matlab软件并转化为灰度图像，matlab软件提取灰度图像的最大灰度值，按其帧数的顺序序号储存；

S3、根据图像的灰度值变化规律特征，计算图像的亮度变化周期；

S4、剔除亮度变化周期的粗大误差后，计算亮度变化周期的平均值；根据亮度变化周期的平均值计算得到悬浮导体的感应放电频率。

进一步地，所述步骤S1中连续拍摄悬浮导体的放电瞬间图像，每次拍摄的间隔时间为5S。

进一步地，所述步骤S1，在拍摄悬浮导体的放电瞬间图像过程中，高速摄像机需与悬浮导体的放电区域保持水平，并保持一定的安全距离。

进一步地，所述步骤S1，在拍摄悬浮导体的放电瞬间图像过程中，需要以黑色的幕布作为拍摄背景，用以增加放电图像和未放电图像的亮度对比以及便于筛选图像。

进一步地，所述步骤S3中计算图像的亮度变化周期，计算方式具体为：