CN110632169A - 一种钢丝绳损伤检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢丝绳损伤检测装置及方法，它解决了现有技术中对微小缺陷反应不灵敏、检测精度较低的问题，具有对微小缺陷反应灵敏、数据处理量小的效果；其技术方案为：包括传感器壳体，所述传感器壳体两端分别安装磁化装置，所述磁化装置具有用于钢丝绳穿过的通孔，使传感器壳体、磁化装置与钢丝绳组成磁通回路；所述传感器壳体内部设有两组用于收集钢丝绳表面漏磁场的聚磁装置，所述聚磁装置通过尼龙导套与传感器壳体内壁固定；聚磁装置之间固定有用于检测漏磁场的检测电路板。
Description
技术领域
本发明涉及钢丝绳检测技术领域，尤其涉及一种钢丝绳损伤检测装置及方法。
背景技术
随着社会的不断发展，钢丝绳的应用越来越广，与此同时其安全性越来越受到人们的关注，因此需要对钢丝绳的损伤情况进行在线检测。发明人发现，现有钢丝绳检测装置依旧存在精度较低，对微小缺陷反应不灵敏的问题，这就有发生漏检的风险。另外为了增加检测精度，许多仪器采用了增加检测通道的方式，这又在一定程度上增加了信号处理的难度，降低了仪器分辨率。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种钢丝绳损伤检测装置及方法，其具有对微小缺陷反应灵敏、数据处理量小的效果。
本发明采用下述技术方案：
一种钢丝绳损伤检测装置，包括传感器壳体，所述传感器壳体两端分别安装磁化装置，所述磁化装置具有用于钢丝绳穿过的通孔，使传感器壳体、磁化装置与钢丝绳组成磁通回路；
所述传感器壳体内部设有两组用于收集钢丝绳表面漏磁场的聚磁装置，所述聚磁装置通过尼龙导套与传感器壳体内壁固定；聚磁装置之间固定有用于检测漏磁场的检测电路板。
进一步的，所述聚磁装置包括聚磁环，所述聚磁环靠近检测电路板一侧具有多个导磁凸台，以使磁通聚集于导磁凸台位置。
进一步的，所述聚磁环固定于尼龙导套侧面的凹槽内，且尼龙导套卡设于传感器壳体内壁的凹槽中。
进一步的，所述检测电路板安装多个霍尔元件，所述霍尔元件的检测信号依次通过调零放大模块、加法放大模块和A/D转换模块连接信号处理装置。
进一步的，所述霍尔元件的安装位置与导磁凸台位置对应。
进一步的，所述传感器壳体包括扣合在一起形成闭合结构的第一壳体和第二壳体，所述磁化装置包括对称分布的第一永久磁铁和第二永久磁铁。
进一步的，所述第一永久磁铁和第二永久磁铁为采用径向充磁的瓦型永久磁铁，且传感器壳体两端的永久磁铁充磁方向不同。
进一步的，所述第一壳体和第二壳体的内部分别具有用于安装聚磁装置的空腔，且第一壳体和第二壳体的端部具有设定厚度。
进一步的，所述传感器壳体采用导磁材料制成。
一种钢丝绳损伤检测方法，采用所述的检测装置，工作时，待测钢丝绳通过传感器壳体、尼龙导套、检测电路板和聚磁装置的中部间隙，磁化装置将待测钢丝绳沿轴向磁化至饱和，使传感器壳体、磁化装置、待测钢丝绳之间组成一个完整的磁回路；
待测钢丝绳中存在缺陷时，出现的漏磁场经过聚磁装置的收集被霍尔元件检测到，霍尔元件中产生相应的霍尔电势变化，这个模拟电压值通过调零放大模块、加法放大模块和A/D转换模块处理之后发送给信号处理模块，信号处理装置对得到的数字量信号进行处理以及特征量的提取，通过与标准值的对比分析得到钢丝绳损伤程度大小。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用霍尔元件对钢丝绳漏磁通量的检测来判断缺陷的存在情况及特性，通过对检测信号的分析得到钢丝绳的损伤情况，从而实现钢丝绳内外部缺陷的量化；
(2)本发明采用聚磁环来对钢丝绳表面漏磁场进行收集，提高了本发明对微小缺陷的识别能力，增大了检测信号的信噪比；且聚磁环具有均化磁场，消除股间漏磁场的作用，可以在硬件上优化检测结果；且聚磁环令霍尔元件的使用数量大大减少，这就减少了信号实时数据处理量的大小，提高***的分辨率；
(3)本发明的传感器壳体、永久磁铁、尼龙导套、聚磁环和检测电路板均采用剖分式结构，该结构方便拆卸以及对传感器进行调整，提高了现场使用的方便性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例一的内部结构示意图；
图3为本发明实施例一的聚磁半环结构示意图；
图4为本发明实施例一的信号处理电路框图；
图5为本发明实施例一的调零放大模块电路图；
图6为本发明实施例一的加法放大模块电路图；
图7为本发明实施例一的A/D转换模块电路图；
其中，1、霍尔元件，2、聚磁半环，3、导磁凸台，4、凹槽，5、检测电路板，6、第二壳体，7、第二永久磁铁，8、第一永久磁铁，9、第一壳体，10、通孔，11、尼龙导套。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在对微小缺陷反应不灵敏、检测精度较低的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种钢丝绳损伤检测装置及方法。
实施例一：
下面结合附图1-图7对本发明进行详细说明，具体的，结构如下：
本实施例提供了一种钢丝绳损伤检测装置，包括传感器壳体、磁化装置、聚磁装置、检测电路板和信号处理装置，其中，传感器壳体的两端分别安装有磁化装置，聚磁装置固定于传感器壳体内部，信号处理装置通过导线与传感器壳体内部的检测电路板相连。
使用时，待测钢丝绳、传感器壳体和磁化装置组成磁通回路，由磁化装置提供磁场将钢丝绳磁化饱和，使钢丝绳内存在有流通的磁通量；由于磁饱和状态的钢丝绳内部流通的磁通量与金属截面积成正比，因此若是钢丝绳存在损伤，那么在缺陷处钢丝绳表面就会有漏磁场的出现，利用检测电路板上的检测元件对钢丝绳表面的漏磁场进行检测就能够获得钢丝绳的损伤情况。
传感器壳体、磁化装置、聚磁装置和检测电路板中部均开设有用于待测钢丝绳穿过的通孔。在本实施例中，为了方便装置的拆装，将装置设置成对称结构，即传感器壳体、磁化装置、聚磁装置和检测电路板均由对称的两部分组成。
所述传感器壳体包括第一壳体9和第二壳体6，起到屏蔽干扰、保护内部元件和传导磁通的作用，所述传感器壳体采用导磁材料制成。考虑到结构的便携性，本实施例将传感器壳体设置为内部具有空腔的圆柱型结构，即第一壳体9与第二壳体6形成闭合的圆柱型壳体结构。第一壳体9和第二壳体6的端部具有设定厚度，具体厚度与永久磁铁的厚度有关；第一壳体9和第二壳体6的长度选择需要考虑两个永久磁铁之间的间距，以使两个永久磁铁之间不产生相互影响。
所述磁化装置为永久磁铁，所述永久磁铁包括第一永久磁铁8和第二永久磁铁7，第一永久磁铁8和第二永久磁铁7为采用径向充磁的瓦型永久磁铁，且传感器壳体两端的永久磁铁充磁方向不同。在本实施例中，所述第一永久磁铁8和第二永久磁铁7采用磁化性能好的汝铁硼永久磁铁。
聚磁装置有两组，用于收集钢丝绳表面的漏磁场，两组聚磁装置间隔布置于传感器壳体内部空腔中，两组聚磁装置之间安装检测电路板5。所述聚磁装置包括聚磁环，每个聚磁环由两个聚磁半环2组成，所述聚磁半环2靠近检测电路板5的一侧具有多个导磁凸台3，如图3所示，以使磁通聚集于导磁凸台3位置以便于检测。
在本实施例中，导磁凸台3为凸出于聚磁半环2的柱形、条形、方形或其他形状的结构，只要能够实现导磁作用即可。
如图2所示，聚磁半环2固定于尼龙导套11一侧，尼龙导套11开设用于承载聚磁半环2的凹槽。传感器壳体内壁开设有凹槽4，尼龙导套11卡设于所述凹槽4内。本实施例中，所述聚磁半环2采用导磁性好的工业纯铁。
所述检测电路板5安装多个霍尔元件1，霍尔元件1的安装位置与导磁凸台3的位置对应；霍尔元件1沿周向环绕待测钢丝绳。本实施例中，霍尔元件1的型号选择为A1301，这种霍尔元件可以用于对磁场的线性检测，提供与所使用磁场成比例的电压输出。
如图4所示，所述霍尔元件1的检测信号依次通过调零放大模块、加法放大模块和A/D转换模块连接信号处理装置，调零放大模块的电路如图5、加法放大模块如图6、A/D转换模块如图6。所述信号处理装置包括PC机或单片机和显示装置，为具有数据处理功能和显示功能的装置。具体结构为现有技术，此处不再赘述。
采用聚磁装置对钢丝绳表面的漏磁场进行收集，其中聚磁装置具有增大信噪比、均化磁场以及减少信号数据处理量的优点，能够有效的提高检测精度。缺陷处形成的漏磁场通过聚磁装置收集流通至霍尔元件1处，该磁通量的变化会引起霍尔元件1中的霍尔电势的变化，形成模拟电压值，然后该电压信号由检测电路板进行***调零、加法放大和A/D转换等处理发送给信号处理装置。信号处理装置可通过经过处理的信号去分辨待测钢丝绳缺陷的类型及损伤程度。
本实施例的检测装置，工作时，待测钢丝绳通过传感器壳体、尼龙导套11、检测电路板5和聚磁装置的中部间隙(通孔)，永久磁铁将待测钢丝绳沿轴向磁化至饱和，使传感器壳体、永久磁铁、待测钢丝绳之间组成一个完整的磁回路。
待测钢丝绳中存在缺陷时，出现的漏磁场经过聚磁半环2的收集被霍尔元件1检测到，霍尔元件1中产生相应的霍尔电势变化，这个模拟电压值通过调零放大模块、加法放大模块和A/D转换模块处理之后发送给信号处理模块，信号处理装置对得到的数字量信号进行处理以及特征量的提取，通过与标准值的对比分析得到钢丝绳损伤程度大小。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钢丝绳损伤检测装置，其特征在于，包括传感器壳体，所述传感器壳体两端分别安装磁化装置，所述磁化装置具有用于钢丝绳穿过的通孔，使传感器壳体、磁化装置与钢丝绳组成磁通回路；
所述传感器壳体内部设有两组用于收集钢丝绳表面漏磁场的聚磁装置，所述聚磁装置通过尼龙导套与传感器壳体内壁固定；聚磁装置之间固定有用于检测漏磁场的检测电路板。
2.根据权利要求1所述的一种钢丝绳损伤检测装置，其特征在于，所述聚磁装置包括聚磁环，所述聚磁环靠近检测电路板一侧具有多个导磁凸台，以使磁通聚集于导磁凸台位置。
3.根据权利要求2所述的一种钢丝绳损伤检测装置，其特征在于，所述聚磁环固定于尼龙导套侧面的凹槽内，且尼龙导套卡设于传感器壳体内壁的凹槽中。
4.根据权利要求2所述的一种钢丝绳损伤检测装置，其特征在于，所述检测电路板安装多个霍尔元件，所述霍尔元件的检测信号依次通过调零放大模块、加法放大模块和A/D转换模块连接信号处理装置。
5.根据权利要求4述的一种钢丝绳损伤检测装置，其特征在于，所述霍尔元件的安装位置与导磁凸台位置对应。
6.根据权利要求1所述的一种钢丝绳损伤检测装置，其特征在于，所述传感器壳体包括扣合在一起形成闭合结构的第一壳体和第二壳体，所述磁化装置包括对称分布的第一永久磁铁和第二永久磁铁。
7.根据权利要求6述的一种钢丝绳损伤检测装置，其特征在于，所述第一永久磁铁和第二永久磁铁为采用径向充磁的瓦型永久磁铁，且传感器壳体两端的永久磁铁充磁方向不同。
8.根据权利要求6述的一种钢丝绳损伤检测装置，其特征在于，所述第一壳体和第二壳体的内部分别具有用于安装聚磁装置的空腔，且第一壳体和第二壳体的端部具有设定厚度。
9.根据权利要求1所述的一种钢丝绳损伤检测装置，其特征在于，所述传感器壳体采用导磁材料制成。
10.一种钢丝绳损伤检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的检测装置，工作时，待测钢丝绳通过传感器壳体、尼龙导套、检测电路板和聚磁装置的中部间隙，磁化装置将待测钢丝绳沿轴向磁化至饱和，使传感器壳体、磁化装置、待测钢丝绳之间组成一个完整的磁回路；
待测钢丝绳中存在缺陷时，出现的漏磁场经过聚磁装置的收集被霍尔元件检测到，霍尔元件中产生相应的霍尔电势变化，这个模拟电压值通过调零放大模块、加法放大模块和A/D转换模块处理之后发送给信号处理模块，信号处理装置对得到的数字量信号进行处理以及特征量的提取，通过与标准值的对比分析得到钢丝绳损伤程度大小。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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