刘教民教授在电弧模型理论研究、电器电磁机构的三维有限元分析、电器的计算机辅助设计及电弧动态特性研究等方面开展了大量工作，而且利用当代计算数学和电子科学技术的成果，采用了一些新的研究工具，使我们可以更清楚地认识电器触头在整个运动过程中的电、热、磁、机械现象，了解从燃弧到灭弧整个动态过程的细微变化，从而为改进低压电器设计，提高触头分断能力并延长其寿命找到途径。所以，可以说《低压电器开关电弧运动机理及仿真》是一本反映跨学科研究成果、有益于工程实践的书。

《低压电器开关电弧运动机理及仿真》以低压交流接触器电弧为主要研究对象，全书内容以低压电弧开关的物理特性为总线展开，介绍了相关研究的背景及研究成果，着重介绍了电弧图像采集系统的硬、软件系统的设计和实现，以及电弧的可视化仿真研究成果，并对电弧图像的处理做了介绍，此外还介绍了低压电器开关电弧的温度场重建、基于双面阵CCD电弧图像采集系统的三维电弧立体成像技术。

《低压电器开关电弧运动机理及仿真》可作为高等学校电机与电器、电力、计算机等专业学生有关课程的教学参考书，还可供有关工程技术人员参考使用。本书由刘教民教授著。

序

前言

第1章 绪论

 1.1 低压电器开关电弧

1.1.1 低压电器

1.1.2 开关电弧

 1.2 电弧图像采集综述

1.2.1 快速电影摄影机

1.2.2 二维光纤阵列电弧运动测试系统

1.2.3 CCD数字图像采集系统

 1.3 可视化仿真技术

 1.4 温度测量方法

1.4.1 接触式测温方法

1.4.2 非接触式测温方法

 1.5 计算机断层成像理论及算法

1.5.1 OCT扫描测量方法

1.5.2 OCT图像重建

 1.6 电弧温度场研究进展

 1.7 电弧模型研究进展

 参考文献

第2章 低压电器开关电弧

 2.1 交流接触器理论基础

2.1.1 交流接触器的结构和工作原理

2.1.2 交流接触器分类

 2.2 电弧基础理论

2.2.1 气体放电及分类

2.2.2 等离子体

2.2.3 电弧的组成部分

2.2.4 电弧的分类

2.2.5 电弧的产生

 2.3 电弧等离子体的物理特性

2.3.1 电弧的温度

2.3.2 电弧的直径

2.3.3 弧柱的伏安特性

2.3.4 电弧的能量过程

 2.4 交流电弧

2.4.1 交流电弧等离子体的物理特性

2.4.2 交流电弧的熄灭和重燃理论

2.4.3 交流电弧的熄灭方法

 2.5 电弧磁流体动力学模型

 2.6 小结

 参考文献

第3章 电弧图像采集

 3.1 概述

 3.2 采集系统硬件结构

3.2.1 系统整体结构

3.2.2 系统同步控制

 3.3 软件系统设计

3.3.1 系统设计原则

3.3.2 图像采集

3.3.3 图像传输、存储、播放技术

3.3.4 软件系统其他功能

 3.4 软件系统实现

 3.5 软件系统测试

 3.6 小结

 参考文献

第4章 电弧图像处理

 4.1 电弧图像特征分析

 4.2 数字图像处理技术

 4.3 电弧图像噪声

4.3.1 图像噪声的种类

4.3.2 本系统图像噪声的产生原因分析

4.3.3 重要图像噪声的概率密度函数

 4.4 基于直方图的电弧图像增强

4.4.1 直方图图像增强算法

4.4.2 电弧图像增强

4.4.3 运动引起的图像模糊

 4.5 基于小波变换的图像增强

4.5.1 小波变换

4.5.2 系数变换函数

 4.6 局部图像增强

4.6.1 边缘检测的数学基础

4.6.2 触头边缘提取

4.6.3 模板匹配

4.6.4 电弧图像局部增强

 4.7 支持向量机电弧边缘检测

4.7.1 支持向量机的基本理论

4.7.2 算法思想

4.7.3 实验比较支持向量机分类精度

4.7.4 基于支持向量机的图像边缘检测模型

4.8 小结

参考文献

第5章 用高帧频CCD测试系统研究低压电器电弧运动

 5.1 概述

 5.2 中值滤波算法

5.2.1 中值滤波基本理论

5.2.2 自适应中值滤波算法

 5.3 电弧图像锐化

5.3.1 图像旋转

5.3.2 拉普拉斯图像锐化

 5.4 电弧图像采集系统的标定

5.4.1 坐标系的建立

5.4.2 参数获取

 5.5 电弧运动分析

 5.6 小结

 参考文献

第6章 可视化仿真

 6.1 弧柱收缩理论

 6.2 曲面拟合

 6.3 电弧可视化仿真

6.3.1 仿真模型

6.3.2 仿真环境

6.3.3 仿真实例

 6.4 仿真分析

 6.5 小结

 参考文献

第7章 辐射测温理论

 7.1 黑体辐射定律

7.1.1 普朗克定律

7.1.2 维恩位移定律

7.1.3 斯特藩-玻耳兹曼定律

7.1.4 关于有效波长

 7.2 比色温度

 7.3 比色测温法

 7.4 小结

 参考文献

第8章 电弧的物理特性及投影温度场的重建

 8.1 弧柱等离子体的辐射

8.1.1 弧柱等离子体辐射的特性和分类

8.1.2 弧柱等离子体的光谱辐射强度

 8.2 成像光学系统的辐射度学原理

8.2.1 CCD系统光度量和辐射量的关系

8.2.2 CCD系统光辐射量的标定

 8.3 成像系统的几何光学模型

 8.4 低压电器电弧投影温度场的测量

8.4.1 投影温度的数学定义

8.4.2 双波长比色测温原理

8.4.3 灰度值与温度之间的关系

8.4.4 试验系统整体结构

8.4.5 试验结果及分析

 8.5 小结

 参考文献

第9章 计算机断层成像及开关电弧截面温度场的重建

 9.1 图像重建系统中的数学变换及变换法成像

9.1.1 Radon变换和X变换

9.1.2 图像重建中Radon变换的具体形式

9.1.3 非衍射源的重建算法

 9.2 迭代重建算法

9.2.1 断层截面与投影的几何表示

9.2.2 代数重建法与联立迭代重建法

9.2.3 单目标优化为基础的成像理论

 9.3 基本物理模型的建立

9.3.1 辐射传递方程的推导

9.3.2 测试系统模型的建立

 9.4 测试系统的组成

 9.5 改进的图像重建算法

9.5.1 约束最优化理论基础

9.5.2 约束最小二乘重建法

9.5.3 算法仿真与分析

 9.6 电弧截面温度场和三维温度场的重建

9.6.1 系统软件功能设计

9.6.2结果与分析

 9.7 小结

 参考文献

第10章 基于双面阵CCD的电弧三维立体成像

 10.1 双目立体视觉的理论基础

 10.2 双面阵CCD图像采集系统的建立

 10.3 图像匹配和电弧三维立体成像

10.3.1 相似度测量

10.3.2 图像匹配算法研究

10.3.3 遗传算法

10.3.4 模拟退火法算法

10.3.5 图像匹配的约束条件及匹配策略

10.3.6 自适应遗传退火立体匹配算法设计

10.3.7 自适应遗传退火立体匹配算法具体执行过程

 10.4 实验结果分析

 参考文献