(34.239.176.198) 您好!臺灣時間:2021/04/23 19:58
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:邱宥惠
研究生(外文):You-huei Chiou
論文名稱:以聲音訊號為基礎的火災量測
論文名稱(外文):Fire Detection Based on Acoustic Signals.
指導教授:何昭慶何昭慶引用關係
指導教授(外文):Chao-ching Ho
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:136
中文關鍵詞:災感測器器視覺感測器融合焰脈動次聲訊號
外文關鍵詞:multi-sensor fusionmachine visionfire sensorflame pulsationInfrasound signals
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:191
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:17
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本論文提出以聲音訊號為基礎的火災偵測,並以電容麥克風為感測器來量測火焰燃燒時產生的次聲頻率,由於火焰在燃燒時空間的壓力變化導致脈動特性的產生,因此可藉此特性來判斷是否已經產生火災的依據,而此燃燒時所產生的頻率亦會隨著火盆的大小、及量測距離的遠近和空間中的環境因素所影響,本論文將設計燃燒實驗來探討這些變數因子對火災偵測系統的影響。
因為火焰燃燒訊號震幅微弱,本論文利用聲音訊號處理電路來過濾高頻訊號來降低雜訊的干擾,並放大火焰燃燒訊號震幅來提高量測的效果,使用標準聲源進行電路測試,來確定電路可量測的頻率範圍。
由於電容麥克風價格低廉且消耗功率低,可降低使用成本,再以純熟的影像偵測火災技術裡加入此偵測方法來提高火災偵測的可靠度,且火焰燃燒產生的壓力變化不受空間中物體阻礙並不受光線影響,利用此特點來提升火焰燃燒可偵測範圍並透過時域訊號、頻域訊號和時頻圖的訊號來判斷訊號。
最後驗證實驗使用影像與聲音訊號同時偵測,以影像訊號來輔助聲音訊號判斷火焰面積變大,聲音訊號頻率降低,來提升聲音訊號量測可靠度,根據火焰燃燒產生的頻率來判別燃燒面積。
A real-time machine acoustic based day and night time fire detection method that can be incorporated with a automatic suppression system for early fire detection is proposed by this work. Sound waves generated by the pulsation of flame influence the density of air to form the longitudinal wave, and continue until the fire flame disappeared. The fire could be detected by means of measuring acoustic signal and recognized with the sonogram under various indoor burning conditions.
In this work, an acoustic signal process is proposed which used a circuit to filter the high frequency signal to reduce the interference of measurement, and amplify the amplitude of the signals of fire burning. By using a standard sound source to make sure the measured range of the frequency of electric circuit.
Detect the fire through audio and video signals in the same time, to prove the reliability of the detection system, experimental results show that the proposed fire detection based on acoustic signals system is successfully detecting the fire frequency .
Keywords : Condenser microphone, audio signals, signal process, fire frequency.
摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
表目錄 v
圖目錄 vi
第一章、緒論 1
1.1前言 1
1.2文獻回顧 2
1.2.1火焰頻率量測 2
1.2.2火焰聲發射(Acoustic Emission)訊號偵測 3
1.2.3 整合式感測器研發 4
1.3研究目的 13
1.4本文架構 13
第二章、研究相關原理 15
2.1 火焰燃燒相關原理 15
2.1.1 火焰燃燒現象 15
2.1.2 池火(Pool fire)脈動頻率 16
2.1.3 火焰燃燒壓力計算 22
2.2 次聲相關原理 22
2.3分析空間壓力變化 24
第三章、聲音訊號處理 29
3.1 訊號處理 29
3.2 電路分析 32
3.3 標準聲源設計 37
3.3.1 非接觸式量測 37
3.3.2 接觸式量測 40
第四章、實驗架構設計 43
4.1 實驗設備 43
4.2 實驗參數設計 46
4.2.1 針對火源與麥克風距離探討 46
4.2.2 改變圓形火盆尺寸 48
4.2.3 增加干擾源進行量測 49
4.2.4 聲音與影像訊號器實驗 52
第五章、實驗結果與討論 57
5.1 距離改變 57
5.2 火盆尺寸改變 72
5.3 增加干擾源進行量測 79
5.4 影像與聲音訊號同時偵測火焰實驗結果分析 90
5.4.1 以酒精為燃料的實驗結果 90
5.4.2 以紙張為燃料的實驗結果 99
5.4.3 以棉繩為燃料的實驗結果 108
5.4.4 錄製螢幕中出現火焰燃燒之結果 116
第六章、結論與未來展望 117
6.1 結論 117
6.2 未來展望 118
參考文獻 119
[1]內政部消防署,「火災統計分析」, 民國一零一年。
[2]B. Karlsson and J. G. Quintiere, Enclosure fire dynamics: CRC Press LLC, 2000.
[3]白明憲,「工程聲學」, 全華圖書股份有限公司,民國一零一年。
[4]陳明辰,「聲學與視覺訊號的夜間火災偵測系統」,國立雲林科技大學碩士論文,民國一零一年。
[5]T. Schultze, T. Kempka, and I. Willms, "Audio–video fire-detection of open fires," Fire Safety Journal, vol. 41, pp. 311-314, 2006.
[6]M. Thuillard, "A new flame detector using the latest research on flames and fuzzy-wavelet algorithms," Fire Safety Journal, vol. 37, pp. 371-380, 2002.
[7]P. Detriche and J. Lanore, "An acoustic study of pulsation characteristics of fires," Fire Technology, vol. 16, pp. 204-211, 1980.
[8]M. Statheropoulos, K. Mikedi, P. Stavrakakis, A. Agapiou, S. Karma, G. Pallis, and A. Pappa, "A preliminary study of combining mass spectrometric data with audio and video signals for real-time monitoring of controlled lab-scale fires," Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 159, pp. 193-200, 2011.
[9]R. Jianzhong, W. Jian, C. Jian, and J. Jun, "An oscillation frequency of flame study based on image processing technology and acoustic measurement technology," in International Conference on Multimedia Technology (ICMT) pp. 1-4,2010.
[10]A. Solov''ev and E. Tel''pukhovskii, "Investigation of infrasonic pressure oscillations in small-scale fires," Russian Physics Journal, vol. 44, pp. 110-113, 2001.
[11]A. J. Bedard Jr and R. T. Nishiyama, "Infrasound generation by large fires: experimental results and a review of an analytical model predicting dominant frequencies," IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium vol. 2, pp. 876-878, 2002.
[12]C. Kvvan, X. Zhang, and R. Xu, "Early fire detection using acoustic emissions," presented at the Fault Detection, Supervision and Safety of Technical Processes ,2003.
[13]W. Grosshandler and M. Jackson, "Acoustic emission of structural materials exposed to open flames," Fire Safety Journal, vol. 22, pp. 209-228, 1994.
[14]P. Nebiker and R. Pleisch, "Photoacoustic gas detection for fire warning," Fire Safety Journal, vol. 36, pp. 173-180, 2001.
[15]A. Keller, M. R&;uuml;egg, M. Forster, M. Loepfe, R. Pleisch, P. Nebiker, and H. Burtscher, "Open photoacoustic sensor as smoke detector," Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 104, pp. 1-7, 2005.
[16]大原義雄,脇賢,岸田順次,渡边嘉二郎,「火災に伴う室内圧力変動による火災感知システム」,消防技術安全所報, pp. 13-20,西元1997年。
[17]脇賢,中西正浩,大原義雄,佐佐木一治,「燃烧音の周波数分析について」,消防技術安全所報,第124-134頁,西元1993年。
[18]脇賢,中西正浩,佐佐木一治,「燃烧音の周波数分析について(第2報) 」,消防技術安全所報,第85-108頁,西元1994年。
[19]脇賢,中西正浩,佐佐木一治,「燃焼音の周波数分析について(第3報) 」,消防技術安全所報,第115-124頁,西元1995年。
[20]脇賢,中西正浩,大原義雄,佐佐木一治,「燃焼音の周波数分析について(第4報)-燃焼音検出方式火災感知器の開発」,消防技術安全所報,第70-80頁,西元1996年。
[21]脇賢,大原義雄,佐佐木一治,「燃焼音の周波数分析について(第5報)-燃焼音検出方式火災感知器の開発」,消防技術安全所報,第102-108頁,西元1997年。
[22]山崎輔,渡边嘉二郎,「コンデンサマイクロフォンを用いたセキュリティシステム」,センシングフォーラム資料 ,第221-226頁,西元2001年。
[23]石垣司,「コンデンサマイクロフォンを用いた異状計測システム」,修士論文,西元2004年。
[24]T. Yamasaki, M. Hokari, and K. Watanabe, "Multi-functional sensing by a condenser microphone type sensor and its application to security," Transactions-Society of Instrument and Control Engineers, vol. 40, pp. 1-9, 2004.
[25]T. Ishigaki, T. Higuchi, and K. Watanbe, "Automatic online detection and classification of occurring disaster with a multivariable detecting sensor for home security system," IEICE Transactions on Information and Systems, vol. 89, pp. 2404-2412, 2006.
[26]B. M. Cetegen and T. A. Ahmed, "Experiments on the periodic instability of buoyant plumes and pool fires," Combustion and Flame, vol. 93, 1993.
[27]R. K. Cook and A. J. Bedard, "On the measurement of infrasound," Geophysical Journal International, vol. 26, pp. 5-11, 1971.
[28]K. Furihata and M. Yamashita, "Transfer function for vital infrasound pressures between the carotid artery and the tympanic membrane," The Journal of the Acoustical Society of America, vol. 133, p. 1169, 2013.
[29]岡村迪夫,「運算放大器電路設計」,全華科技圖書股份有限公司,西元1993年。
[30]Primo,「Low frequency microphone-EM156S5A Datasheet」,富瑋科技股份有限公司,西元2009年。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔