低压电器作为重要的关合装置被广泛的应用于分布式储能、舰船推进、高铁及电动汽车等领域,并朝着更高电压水平发展。低压电器触头在闭合和开断期间中会形成高温电弧,能量巨大,电弧对触头及内部空间会有很强的灼烧作用,严重降低开关电器寿命,因此,电弧能量分布对开关电器工作性能的影响十分重要。尽管利用仿真数学模型等手段可以不受条件限制的分析电弧演变规律,但仿真研究往往是建立在大量假设基础上,脱离了实验研究中的客观性。随着计算机与传感器技术的进步,可视化研究被越来越广泛的应用在工业领域,特别是针对于高能量场的电弧等离子体研究,真正做到不与被测体直接接触,便可获取待测体能量分布信息,本文建立高效的电弧实验检测平台,分析开断过程中电弧能量及形态演变规律。具体工作如下:结合嵌入式软硬件,本文设计了实验样机作为电弧发生装置,分断速度可调节。为避免单一的电压、电流监测手段较难表征电弧复杂的能量演变过程,本文搭建了集电参数与图像信息采集于一体的开关电弧信息检测系统,对触头间隙内电流、电压测量的同时,完成电弧图像信息的准确采集,实现电弧能量分布可视化。设立采集信息的预处理流程,对电弧电参数及图像信息进行滤波操作和均衡化处理,增强图像对比度并去除干扰。依据彩色CCD的分光性质,推导出含待标定常数的比色测温公式,为开关电弧能量演变趋势的分析提供依据,经伪彩色标记得到能量分布彩色云图,分析能量分布规律。利用matlab图像处理技术中的边缘检测算法确定电弧外围边界,应用二值化实现对电弧形态的简化操作,再结合形态学计算原理,检测间隙内的电弧在扩散过程中面积、周长变化趋势,使得开关电器在开断过程中,电弧在水平投影方向上的二维能量及形态分布特征可视化。提出质心计算的思想,对二维平面内电弧运动进行记录,拟合出电弧运动轨迹。在触头不同分断速度下对电弧能量及形态特征进行对比,分析分断速度对电弧燃烧的影响。本文的研究工作可为低压直流电器电弧的可视化研究提供一定的参考。