【摘要】：超過(guò)一定濃度的粉塵污染易對(duì)作業(yè)人員行為造成影響,對(duì)作業(yè)人員健康以及安全生產(chǎn)等造成危害,甚至發(fā)生粉塵爆炸事故,對(duì)生命造成威脅,因此開(kāi)展對(duì)粉塵濃度測(cè)量方法及粉塵濃度分布規(guī)律的研究具有必要。實(shí)現(xiàn)粉塵濃度在線測(cè)量可及時(shí)掌握車間內(nèi)的粉塵濃度變化情況,避免因粉塵濃度過(guò)高,對(duì)作業(yè)人員等造成危害;有限空間內(nèi)粉塵濃度的分布規(guī)律分析可對(duì)除塵設(shè)施安裝、作業(yè)人員作業(yè)位置安排等提供參考;其中粉塵濃度測(cè)量是研究基礎(chǔ),可作為測(cè)量方法應(yīng)用,也可為開(kāi)展粉塵濃度分布規(guī)律研究提供技術(shù)支撐,而粉塵濃度分布規(guī)律則是粉塵測(cè)量方法的應(yīng)用,其研究成果可為粉塵控制工作提供理論支撐。為粉塵污染控制提供技術(shù)支撐及理論依據(jù),課題基于視覺(jué)測(cè)量法(Vision Based Measurement,VBM)以及圖像透光率特征,研究了以下內(nèi)容:大氣光散射效應(yīng)和粉塵顆粒的遮擋效應(yīng)影響視覺(jué)測(cè)量法的測(cè)量精度。為降低這兩個(gè)效應(yīng)對(duì)精度造成的影響,基于理論分析法和實(shí)驗(yàn)研究法,在構(gòu)建VBM粉塵濃度視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,建立基于圖像透光率的粉塵濃度測(cè)量方法。結(jié)果表明所提出方法的相對(duì)誤差為±3%,不確定度為2.05%,相關(guān)性為0.9978,測(cè)量周期為2s。圖像透光率作為粉塵濃度的圖像識(shí)別特征,可降低大氣散射效應(yīng)和粉塵顆粒遮擋效應(yīng)對(duì)測(cè)量精度的影響,實(shí)現(xiàn)測(cè)量精度的提高。傳統(tǒng)相似實(shí)驗(yàn)法多采用點(diǎn)測(cè)量,其精度受采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)影響。為更直觀、更準(zhǔn)確地分析有限空間內(nèi)粉塵濃度的分布規(guī)律,提出采用相似模擬法,利用VBM面域測(cè)量特點(diǎn)以及圖像透光率特征展開(kāi)研究,構(gòu)建了X方向和Z方向的粉塵濃度分布的經(jīng)驗(yàn)公式。結(jié)果表明在車間內(nèi),X方向粉塵濃度隨距離增加呈先指數(shù)函數(shù)后振蕩函數(shù)分布,Z方向粉塵濃度與塵源距離呈拋物線函數(shù)分布,XOZ端面粉塵濃度較低時(shí)粉塵趨于層流分布,粉塵濃度越高越趨于湍流分布。
【圖文】：

圖 2.1 大氣散射成像示意圖由圖 2.1 可知，場(chǎng)景目標(biāo)在光的作用下產(chǎn)生反射光，該目標(biāo)的圖像則通過(guò)成像設(shè)備接收?qǐng)鼍澳繕?biāo)的反射光、其他場(chǎng)景光、地面反射光、光源光線等而形成。在粉塵環(huán)境下，場(chǎng)景目標(biāo)的反射光、其他場(chǎng)景光、地面反射光欲到達(dá)成像設(shè)備處，需穿透大氣中的粉塵顆粒。而該穿透過(guò)程中，部分光線會(huì)因粉塵顆粒產(chǎn)生散射作用，部分光線會(huì)被吸收，最終達(dá)到成像設(shè)備處的光線會(huì)受到衰減影響。因此場(chǎng)景目標(biāo)成像的質(zhì)量主要從兩個(gè)方面受粉塵顆粒散射作用影響：一是粉塵顆粒散射和吸收導(dǎo)致的入射光衰減作用，即粉塵顆粒的遮擋效應(yīng)；二是各種環(huán)境光通過(guò)大氣介質(zhì)的散射作用進(jìn)入成像設(shè)備的大氣光成像作用，即大氣光散射效應(yīng)。為進(jìn)一步研究大氣散射原理，分析粉塵遮擋效應(yīng)及大氣光散射效應(yīng)對(duì)圖像成像的影響，入射光衰減以及大氣光成像模型被提出[61]。2.3.1 入射光衰減

圖 2.2 入射光衰減示意圖由圖 2.2 可知，入射光線在具有粉塵顆粒等散射介質(zhì)的大氣中傳播后，其出射光線發(fā)生了衰減現(xiàn)象。由于粉塵顆粒的遮擋效應(yīng)引起的光線強(qiáng)度衰減與場(chǎng)景深度有直接關(guān)系，即衰減后的入射光強(qiáng)度隨著場(chǎng)景景深加深呈指數(shù)衰減分布，其場(chǎng)景深度越深，衰減作用越強(qiáng)。因此成像設(shè)備所接收的場(chǎng)景目標(biāo)反射光線強(qiáng)度E ( , )dtd λ可表示為：( )0E ( , ) E ( )eddtdβ λλ λ = (2.6)式中0E ( λ )表示場(chǎng)景目標(biāo)最初的反射光強(qiáng)度，d 表示場(chǎng)景深度，，λ 表示可見(jiàn)光波波長(zhǎng)，β(λ)表示大氣散射系數(shù)，其值的大小與波長(zhǎng) λ 有關(guān)，而( )e β λd則為圖像透光率。2.3.2 大氣光成像環(huán)境光遇到大氣中懸浮微粒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生散射效應(yīng)導(dǎo)致原始傳播路徑發(fā)生偏移，
【學(xué)位授予單位】：四川師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD714.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙政;;基于電荷感應(yīng)法的金屬粉塵濃度檢測(cè)技術(shù)[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2017年12期

2 張海洋;齊慶杰;汪日生;;皮帶巷粉塵濃度分布規(guī)律及全自動(dòng)氣水調(diào)節(jié)霧化除塵系統(tǒng)[J];安全與環(huán)境學(xué)報(bào);2017年05期

3 Lu Yueze;Akhtar Saad;Sasmito Agus P.;Kurnia Jundika C.;;Prediction of air flow, methane, and coal dust dispersion in a room and pillar mining face[J];International Journal of Mining Science and Technology;2017年04期

4 謝鵬程;陳青山;李響;;基于機(jī)器視覺(jué)的工礦現(xiàn)場(chǎng)粉塵實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[J];工礦自動(dòng)化;2017年03期

5 韓方偉;李世虎;王天f

本文編號(hào)：2642266