钢丝绳金属截面积损失检测系统研究

【摘要】： 钢丝绳作为提升、运输及承载设备中的关键部件被广泛地应用于许多工程应用领域和起重提升环境中，其使用安全性能至关重要。由此，使得钢丝绳运行状况的无损检测研究得到迅速发展。在这一发展过程中，钢丝绳的缺陷检测已由定性检测发展成为计算机辅助识别的定量检测。钢丝绳缺陷的定量检测系统主要包括两大部分，即信号传感部分和数据处理部分。传感器应该具有足够的缺陷定量分辨能力和高的信噪比，而且对检测信号进行数据处理和定量识别也是钢丝绳缺陷检测系统研究中的难点。 金属截面积损失是一种较常见且非常重要的钢丝绳缺陷，本论文结合工程实际，对钢丝绳金属截面积损失信号的电磁法定量检测作了深入的研究。提出了一种基于磁桥路原理的钢丝绳金属截面积检测传感器的设计方法，研制出与之相配套的数据采集与处理的CPU系统，完成了系统各部分软硬件的开发与调试工作。 磁化是钢丝绳金属截面积损失磁检测技术的第一步，为了有效而低成本地检测出钢丝绳的缺陷，应采用稀土永久磁铁将钢丝绳磁化到深度饱和状态。在此基础上，运用磁桥路原理，把钢丝绳的金属截面积损失信号转化为相应的电信号。本论文对该检测原理进行了具体的探讨，通过建立数学模型对其进行了磁路分析，研究了磁桥路检测原理的轴向分辨率，且设计并制作出相应的缺陷检测传感器，实现了钢丝绳金属截面积损失信号向电信号的转换。 对传感器的输出信号进行采集与分析处理可由16位单片微处理器8097BH完成。8097BH是一种特别适合于数据采集与处理的微控制器，其CPU为16位，支持位、字节、字、双字的操作，片内带有多种可编程I／O功能部件，方便了I／O设计工作。本论文以8097BH为核心，研制出钢丝绳金属截面积损失信号的检测仪表，它可对损失信号进行采集、存储、波形显示、数据处理、最后得出检测结果。 由于钢丝绳检测现场和钢丝绳本身存在着大量的干扰因素，抗干扰设计是钢丝绳无损检测系统设计的重要方面。本论文从信号检测传感器、数据传输通道、PCB布板、软件设计等几个方面重点研究了提高系统抗干扰能力的原理和要采取的措施，使检测系统具有较强的抑制干扰信号的能力，提高了 武汉理工大学硕士学位论文 信噪t匕。 在课题研究过程中，对检测系统做了大量的测试与试验。试验表明，所 研制的无损检测系统可以满足钢丝绳现场检测的需要，信号分析结果也与钢 丝绳金属截面积损失情况基本相符，本论文的研究成果具有较好的实用价值。