介质阻挡放电灰度直方图的高斯混合概率模型研究

摘要：

【摘要】工业生产中对介质阻挡放电(dielectric barrierdischarge,DBD)均匀性的要求与实验室存在明显不同,较大时间尺度上实现的均匀放电在实际应用中也具有重要价值。基于高斯混合模型,提出一种能够较为准确地识别丝状和均匀DBD的灰度概率模型,通过采用信赖域算法对模型参数进行估计,并通过模型检验及应用实例对模型的有效性和实用性进行验证。研究结果表明:丝状放电的灰度直方图(gray level histogram,GLH)服从双高斯概率分布,而均匀放电的GLH则服从单高斯分布。随着曝光时间的逐渐增大,由双高斯概率模型计算得到的丝状放电中放电区域和背景区域的灰度平均值和标准差均逐渐增大,由单高斯概率模型计算得到的均匀放电的灰度平均值也逐渐增大,但标准差基本保持不变。空气气隙间距的减小使GLH由均值逐渐变大的双高斯分布转化为均值逐渐变小的单高斯分布,表明放电产生由丝状放电向均匀放电的转化,丝状放电强度逐渐增大,而均匀放电强度逐渐减小。以上结果表明,所建模型可以有效地对丝状和均匀放电进行定量识别。
【关键词】介质阻挡放电；灰度直方图；高斯混合模型；建模；识别；

引言：

【引言】介质阻挡放电(dielectric barrier discharge，DBD)能够在常温常压下产生大量高能量密度的低温等离子体，目前在高功率激光器、臭氧制备、污染物治理及材料表面处理等领域已得到广泛应用。通常情况下，DBD 表现为丝状放电模式，即放电空间内存在大量随机分布的微放电细丝，其高能量密度及非均匀分布的放电等离子体在一定程度上限制了其应用前景。而在一定条件下，DBD 也可表现为均匀放电模式，即放电空间内存在大量均匀、稳定及功率密度适中的低温等离子体，因此在材料表面改性、薄膜沉积及等离子杀菌消毒等领域具有更明显的应用潜力。目前已成为低温等离子技术应用领域的研究热点。

作者：

吴云飞；叶齐政；陈田；谭丹

作者单位：

强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)；