摘 要

本论文的目的在于利用多光谱对火星进行检测，现有的理论是波段范围在800-1000nm之间能够检测到明确区别火星和灰分，要做的是在此基础上进行改进，把这个波段范围缩小，通过使用MATLAB软件和运用LIBSVM工具箱来对数据进行分析处理，找到准确精度最高的测试方法，检测出在哪些频率的红外线可以更好的检测出火星,可以更好的区分火星和灰分。实验通过对混合粉尘，杨木粉尘，马尾松粉尘在不同条件下的分析检测，分别得到各自的最佳检测精度，实验的数据结果对实际生活具有着重要意义，可用于减少粉尘的爆炸现象。

关键词：粉尘；爆炸；火星。

Detection of Dust Sparks Based on Hyperspectral

Summary

The purpose of this paper is to use multi-spectral detection of Sparks, the existing theory is the band range between 800-1000nm to detect a clear distinction between Sparks and ash, to do is to improve on this basis, the band range Shrink, through the use of MATLAB software and the use of LIBSVM toolbox to analyze and deal with the data to find the most accurate accuracy of the test method to detect the frequency of infrared can be better to detect Sparks, you can better distinguish between Sparks and ash. The experimental results show that the experimental results are of great significance to the actual life, which can be used to reduce the dust explosion phenomenon. The experimental results show that the experimental results are of great significance to the dust and dust of the mixed dust, poplar dust and Pinus massoniana under different conditions.

Key words:dust;explosion;Sparks and ash.

目录

1 绪论 - 5 -

1.1 选课的目的及意义 - 5 -

1.2 国内外研究现状 - 5 -

2 实验原理与方法 - 9 -

2.1 高光谱成像原理 - 9 -

2.1.1 具体原理 - 9 -

2.1.2 高光谱图像数据的处理方法 - 10 -

2.2 支持向量机原理 - 11 -

2.2.1 具体原理 - 12 -

2.2.2 优点 - 14 -

2.3 实验设备日本滨松高速智能相机ORCA - 15 -

2.3.1 原理 - 15 -

2.3.2 优势 - 17 -

2.4 实验软件MATLAB - 17 -

2.4.1 简介 - 17 -

2.4.2 特点 - 17 -

2.5 实验方法 - 18 -

2.5.1 对混合粉尘进行实验 - 20 -

2.5.2 对马尾松粉尘进行实验 - 22 -

2.5.3 对杨木粉尘进行实验 - 22 -

3 实验分析 - 24 -

3.1 对混合粉尘的数据分析 - 25 -

3.2 对马尾松粉尘的数据分析 - 30 -

3.3 对杨木粉尘的数据分析 - 35 -

4 结论 - 40 -

致谢 - 41 -

参考文献 - 42 -

1 绪论

1.1 选课的目的及意义

目的：在工业生产过程中，粉尘爆炸事故并不罕见，而且随着工业的发展，涉及可燃性粉尘的行业逐渐增多，粉尘的种类和用量也显著增加，例如，塑料、织物、染料、粮食、药物、木材和金属等。虽然在工业生产中，粉尘的产生难以避免，但粉尘爆炸事故是可以预防的^[1]。 因此选课的目的在于检测粉尘中的火星，区别火星和灰分，达到预防爆炸事故发生的效果。

意义：利用多光谱对火星进行检测，通过数据分析来检测出在哪些频率可以更好的检测出火星，缩小范围来更好的区分火星和灰分，对火星和灰分有更准确的检测，再应用到实际中，来减少粉尘的爆炸现象，降低事故的危害，以尽可能地保障操作人员的人身安全。

1.2 国内外研究现状

因为粉尘爆炸比气相爆炸现象复杂的很多，所以人类对它的认识经历了很长的历史过程。1785年, 世界上第一次有记载的粉尘爆炸发生在意大利Turin的面粉仓库^[2]。1844年, Faradell与Lyell发现在煤矿爆炸事故中，煤粉爆炸增加了甲烷空气的爆炸威力。在 20 世纪初期 1906 年法国Cou rriers 矿爆炸 1096 人死亡之后，人类在生产和事故中了解到粉尘都能引起爆炸，开始想要知道粉尘爆炸的性质及其相对危险性的比较。

在美国，由Nagy 和Verak ^[3]所著的《粉尘爆炸的发展与控制》一书, 详细叙述了美国矿山局近百年来对粉尘爆炸的研究。它对粉尘爆炸的研究方法、装置、粉尘点火、压力发展及防止爆炸都作了详尽的介绍。继美国之后, 许多其他欧洲国家也相继开展了这方面的研究，研究领域涉及染料、药物、粮食、饮料、金属、塑料、织物、木材等粉尘。而我国开展这方面的研究则是在 20世纪80 年代, 哈尔滨亚麻厂粉尘爆炸、黄埔港粮食筒仓大爆炸等数次恶性爆炸事故之后^[4]。

各国研究工作者对粉尘爆炸的研究大致可分为以下几个方面:

1) 对粉尘爆炸机理的研究；

2) 对粉尘爆炸特性参数的研究；

3) 粉尘爆炸防爆措施的研究。

粉尘爆炸是一个非常复杂的过程，因为这个过程受到很多物理因素的影响。 日本学者认为：粉尘爆炸是由粉尘颗粒表面和氧气反应引起的，与气体爆炸不同，是燃料和氧化剂混合后的反应，但在燃料和氧化剂的一些固化过程中反应不均匀。 那就是在气体爆炸和粉尘爆炸爆炸之间，在一个中间的状态下，爆炸释放的能量，如果相比最大值，可以达到几次气体爆炸。但是粉尘爆炸与气体爆炸不同，这比火焰爆炸要火更多这可以从粉尘爆炸的过程看出:

1) 供给粒子表面以热能，使其温度升高；