[发明专利]基于微分法的车载电缆内部热缺陷轮廓检测方法

说明书

本发明提出了基于微分法的车载电缆内部热缺陷轮廓检测方法，涉及列车车载电缆检测技术领域。获取内含热缺陷的车载电缆表面温度分布图像，并对表面温度分布图像进行处理；提取处理后的表面温度分布图像中每个像素点位置的温度幅值，形成温度图像矩阵；分别计算温度图像矩阵中每个温度幅值的二阶、四阶和六阶微分场，并依据微分场分别获取二阶、四阶和六阶温度微分图像矩阵；依据温度微分图像矩阵绘制每个温度幅值的微分分布图像，确定车载电缆内部热缺陷轮廓。本申请提出的基于微分法的车载电缆内部热缺陷轮廓检测方法，有利于对故障下的车载电缆进行诊断，是一种快速、精确、且辨识度高的车载电缆内部热缺陷轮廓提取方法。

技术领域

本发明涉及列车车载电缆检测技术领域，具体而言，涉及基于微分法的车载电缆内部热缺陷轮廓检测方法。

背景技术

高速铁路作为国民经济大动脉和大众化交通工具，在我国的社会经济发展中具有重要作用。车载电缆是高速列车能力传输的通道，其良好的服役性能是保障高速列车安全、稳定运行的必要条件。然而，由于车载电缆长期暴露户外、列车进出站环境温度骤变、频繁过分相遭受大电流电热冲击等因素，车载电缆层间极易产生气隙、受潮进而引发绝缘缺陷，导致电弧击穿，甚至导致爆炸烧毁。而准确、及时地掌握车载电缆内部热缺陷的状态是预防电缆故障的关键，因此，亟需一种对车载电缆内部热缺陷能准确识别的检测方法。

局部放电检测法是检测电缆内部缺陷状态的主要方法，但由于其抗干扰能力差，对测试环境要求高，而高速列车运行环境复杂，列车启、停、过分相造成过电压冲击，车顶弓网电弧频发造成背景电磁干扰、车体振动与轮轨摩擦致使环境噪音严重，导致局部放电检测方法在列车运行下对车载电缆终端在线检测难以适用。目前，温度检测法已经用于电缆运行状态的在线检测，该方法通过监测电缆表面温升差异来评估电缆的运行状态，但由于其未能建立表面温度与内部缺陷的关系，不能准确识别电缆内部热缺陷的位置与形态。

针对现有技术的不足，提供一种能解决上述背景技术中提出的问题的基于微分法的车载电缆内部热缺陷轮廓检测方法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供基于微分法的车载电缆内部热缺陷轮廓检测方法，其能够针对现有技术中的不足之处，提出解决方案，能够解决现有的车载电缆内部热缺陷难以进行准确定位与识别的问题，有利于对车载电缆内部热缺陷的状态进行掌握，从而有效的预防车载电缆的运行故障。

本发明的实施例提供基于微分法的车载电缆内部热缺陷轮廓检测方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取内含热缺陷的车载电缆表面温度分布图像，并对所述表面温度分布图像进行处理；

步骤S2、提取处理后的所述表面温度分布图像中每个像素点位置的温度幅值，形成温度图像矩阵；

步骤S3、分别计算所述温度图像矩阵中每个温度幅值的二阶、四阶和六阶微分场，并依据所述微分场分别获取二阶、四阶和六阶温度微分图像矩阵；

步骤S4、依据所述温度微分图像矩阵绘制每个温度幅值的微分分布图像，确定所述车载电缆内部热缺陷轮廓。

在本发明的一些实施例中，所述步骤S1包括：

通过红外热像仪获取内含缺陷的车载电缆表面红外热成像图；

通过热成像图处理软件框选取所述表面红外热成像图中温度集中区域，获得所述车载电缆的二维表面温度分布图像；

通过平滑滤波器对所述二维表面温度分布图像进行滤波，得到滤波后的表面温度分布图像。

在本发明的一些实施例中，所述步骤S2中，所述温度图像矩阵用标量场T(x,y)表示：

其中a_mn为矩阵T(x,y)中每个像素点位置的温度幅值，以及其中m为行号，n为列号。

在本发明的一些实施例中，所述步骤S3中，所述二阶、四阶和六阶温度微分图像矩阵为：