钢丝绳损伤实时在线检测系统研发
发布时间：2021-09-28 11:46
钢丝绳作为生产、生活中必不可少的部件,广泛的应用于多个行业。钢丝绳作为牵引和承载的重要部分,其安全可靠性直接影响人身及设备的安全。但是从钢丝绳的现场运行条件及钢丝绳的复杂结构来说,钢丝绳缺陷的检测变的十分困难。所以对于能研究出有效鉴别钢丝绳断丝、损伤、缺陷的检测系统是非常迫切的,能有效检测钢丝绳的信息,确保钢丝绳的安全运行。本文是应用弱磁检测原理对钢丝绳进行损伤的识别,并且是基于DSP的钢丝绳实时在线检测系统。本文主要针对钢丝绳损伤鉴别的方法和钢丝绳弱磁检测的原理进行了介绍,并对检测系统硬件进行了设计,主要包含了基于DSP的数据处理部分、传感器和编码器输入的部分,以及LCD液晶屏的数据显示部分。弱磁传感器采集到钢丝绳损伤信息后经过A/D转化后,DSP进行信号的处理,在通过LCD液晶屏显示所检测的结果,运用行程编码器提供钢丝绳损伤位置的信息。本文完成了电源模块、信号采集模块、DSP电路、数据存储、通讯接口、键盘输入、行程编码器、LCD液晶显示模块等电路设计。所设计的系统功能较全,轻巧便捷,满足了对钢丝绳实时检测系统的硬件需求。钢丝绳实时在线检测系统的软件部分,通过移植了文件系统,编写了图...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢丝绳检
2钢丝绳在线检测系统总体设计7信息输出部分包含LCD液晶显示、钢丝绳损伤信息储存以及通过检测系统USB接口和PC的通信等，其作用是把钢丝绳损伤信息直观地显示出来，有利于钢丝绳用户较为直观的查看钢丝绳的损伤信息。功能框图如图2.1所示：图2.1钢丝绳检测系统功能框图2.2.2系统的工作原理首先对钢丝绳进行弱磁加载，以便在丝绳的内部形成一个磁常如果钢丝绳没有损伤，则钢丝绳外表几乎没有磁感线溢出，钢丝绳外表的磁场强度几乎为零；如果钢丝绳有局部损伤，则损伤处的磁导率会变小，磁阻增大，因而在钢丝绳损伤处会有磁感线溢出，形成一个漏磁场[9]。而后，采用TCK公司的弱磁传感器采集漏磁场信号，并由系统的信息处理部分对漏磁场信号进行RC滤波以及模数转换，之后将模数转换后的数据送入DSP进行处理。DSP对模数转换后的数字量进行IIR滤波，从而提取钢丝绳损伤处的有用信息，通过提取的钢丝绳损伤处的信号特征，可以出判断钢丝绳的损伤类型和损伤大校最后由系统的信息输出部分将钢丝绳的损伤信息在LCD液晶屏上显示出来或存储在SD卡上。2.3钢丝绳弱磁检测技术原理2.3.1弱磁技术概述从外加磁场强度来看，强磁的外加磁场强度大于500mT，而弱磁的外加磁场强度则在30mT和80mT之间。钢丝绳导磁率随磁场强度变化曲线如图2.2所示：信息输入信息处理信息输出数据采集编码器键盘输入信息处理LCD显示SD存储USB传输
西安科技大学工程硕士学位论文8图2.2钢丝绳磁化特性曲线横坐标H为磁场强度，纵坐标B、u为磁感应强度与导磁率，Hm为导磁率达到峰值时的磁场强度。从图2.2可以看出，磁感应强度B随着外加磁场的强度的增加而变大，导磁率也不断增加，而且在外加磁场强度达到Hm时最大，最大值为Pm。当外加磁场的强度超过Hm时，钢丝绳的磁导率刀迅速下降，之后慢慢地趋于平稳[10]。若外加磁场的强度大于Hm，则是强磁的检测范围。弱磁加载后，在钢丝绳的损伤处会有磁感线溢出，形成一个漏磁常外加磁场的强度变大时，钢丝绳断丝或损伤处的漏磁场强度和磁通量将会相应的变大，若不断增加外加磁场的强度，当钢丝绳励磁加至深度饱和状态时，漏磁场的磁场强度和漏磁通量将达到最大值。基于强磁检测原理的多数钢丝绳缺陷检测系统，都是在钢丝绳励磁至深度饱和的情况下，进行传感器数据采集的。若外加磁场的强度小于Hm，则是弱磁的检测范围。在钢丝绳损伤处，当增加外加磁场的强度时，钢丝绳磁导率也相应的增加，但损伤处的外泄磁通量相对较小，并且漏磁场的磁场强度远小于钢丝绳励磁至深度饱和状态下的漏磁场强度。如果用弱磁传感器采集钢丝绳的断丝等损伤信号，弱磁传感器的灵敏度和最小分辨力将相应的变大，能得到检测信号的最大信噪比[11]。2.3.2空间磁场矢量合成原理首先运用永磁体对钢丝绳进行磁化，这样能在钢丝绳的内部形成了主磁场Hz，如图2.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]提升绞车钢丝绳实时在线探伤监测系统的应用[J]. 胡晓文. 机械管理开发. 2017(05)
[2]高灵敏度弱磁传感器研究[J]. 曾宪金,李庆萌,赵文辉,张军海,孙伟民. 传感器与微系统. 2014(01)
[3]ADSP-BF531在嵌入式语音识别系统中的应用[J]. 王维强. 电子设计工程. 2012(12)
[4]基于LPC214X平台的μC/GUI移植研究[J]. 吴燕燕,贺锋涛,孙林军. 液晶与显示. 2012(03)
[5]基于ADSP-BF531的电涡流探伤系统设计[J]. 张元良,高艳,韩沅峰. 电子技术. 2012(01)
[6]基于SD卡的数据存储系统设计[J]. 周跃,沈捷,花魁. 化工自动化及仪表. 2012(01)
[7]软件系统设计中若干难点问题研究[J]. 王晞. 科技传播. 2012(01)
[8]基于FatFs文件系统的SD卡存储器设计[J]. 李世奇,董浩斌,李荣生. 测控技术. 2011(12)
[9]矿用钢丝绳损伤检测系统软件的设计[J]. 杜强,华钢,蒋超,张锦锦. 煤矿安全. 2011(09)
[10]航空磁测飞行高度的初步研究[J]. 陈斌,熊盛青,赵百民. 地球物理学进展. 2010(03)
硕士论文
[1]钢丝绳实时在线检测系统研发[D]. 李国勇.北京邮电大学 2010
[2]新型钢丝绳探伤仪的设计与研究[D]. 赵雁.河南科技大学 2009
[3]基于弱磁的钢丝绳断丝检测磁特性研究分析[D]. 艾丽斯佳.武汉理工大学 2009
本文编号：3411837
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢丝绳检
2钢丝绳在线检测系统总体设计7信息输出部分包含LCD液晶显示、钢丝绳损伤信息储存以及通过检测系统USB接口和PC的通信等，其作用是把钢丝绳损伤信息直观地显示出来，有利于钢丝绳用户较为直观的查看钢丝绳的损伤信息。功能框图如图2.1所示：图2.1钢丝绳检测系统功能框图2.2.2系统的工作原理首先对钢丝绳进行弱磁加载，以便在丝绳的内部形成一个磁常如果钢丝绳没有损伤，则钢丝绳外表几乎没有磁感线溢出，钢丝绳外表的磁场强度几乎为零；如果钢丝绳有局部损伤，则损伤处的磁导率会变小，磁阻增大，因而在钢丝绳损伤处会有磁感线溢出，形成一个漏磁场[9]。而后，采用TCK公司的弱磁传感器采集漏磁场信号，并由系统的信息处理部分对漏磁场信号进行RC滤波以及模数转换，之后将模数转换后的数据送入DSP进行处理。DSP对模数转换后的数字量进行IIR滤波，从而提取钢丝绳损伤处的有用信息，通过提取的钢丝绳损伤处的信号特征，可以出判断钢丝绳的损伤类型和损伤大校最后由系统的信息输出部分将钢丝绳的损伤信息在LCD液晶屏上显示出来或存储在SD卡上。2.3钢丝绳弱磁检测技术原理2.3.1弱磁技术概述从外加磁场强度来看，强磁的外加磁场强度大于500mT，而弱磁的外加磁场强度则在30mT和80mT之间。钢丝绳导磁率随磁场强度变化曲线如图2.2所示：信息输入信息处理信息输出数据采集编码器键盘输入信息处理LCD显示SD存储USB传输
西安科技大学工程硕士学位论文8图2.2钢丝绳磁化特性曲线横坐标H为磁场强度，纵坐标B、u为磁感应强度与导磁率，Hm为导磁率达到峰值时的磁场强度。从图2.2可以看出，磁感应强度B随着外加磁场的强度的增加而变大，导磁率也不断增加，而且在外加磁场强度达到Hm时最大，最大值为Pm。当外加磁场的强度超过Hm时，钢丝绳的磁导率刀迅速下降，之后慢慢地趋于平稳[10]。若外加磁场的强度大于Hm，则是强磁的检测范围。弱磁加载后，在钢丝绳的损伤处会有磁感线溢出，形成一个漏磁常外加磁场的强度变大时，钢丝绳断丝或损伤处的漏磁场强度和磁通量将会相应的变大，若不断增加外加磁场的强度，当钢丝绳励磁加至深度饱和状态时，漏磁场的磁场强度和漏磁通量将达到最大值。基于强磁检测原理的多数钢丝绳缺陷检测系统，都是在钢丝绳励磁至深度饱和的情况下，进行传感器数据采集的。若外加磁场的强度小于Hm，则是弱磁的检测范围。在钢丝绳损伤处，当增加外加磁场的强度时，钢丝绳磁导率也相应的增加，但损伤处的外泄磁通量相对较小，并且漏磁场的磁场强度远小于钢丝绳励磁至深度饱和状态下的漏磁场强度。如果用弱磁传感器采集钢丝绳的断丝等损伤信号，弱磁传感器的灵敏度和最小分辨力将相应的变大，能得到检测信号的最大信噪比[11]。2.3.2空间磁场矢量合成原理首先运用永磁体对钢丝绳进行磁化，这样能在钢丝绳的内部形成了主磁场Hz，如图2.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]提升绞车钢丝绳实时在线探伤监测系统的应用[J]. 胡晓文. 机械管理开发. 2017(05)
[2]高灵敏度弱磁传感器研究[J]. 曾宪金,李庆萌,赵文辉,张军海,孙伟民. 传感器与微系统. 2014(01)
[3]ADSP-BF531在嵌入式语音识别系统中的应用[J]. 王维强. 电子设计工程. 2012(12)
[4]基于LPC214X平台的μC/GUI移植研究[J]. 吴燕燕,贺锋涛,孙林军. 液晶与显示. 2012(03)
[5]基于ADSP-BF531的电涡流探伤系统设计[J]. 张元良,高艳,韩沅峰. 电子技术. 2012(01)
[6]基于SD卡的数据存储系统设计[J]. 周跃,沈捷,花魁. 化工自动化及仪表. 2012(01)
[7]软件系统设计中若干难点问题研究[J]. 王晞. 科技传播. 2012(01)
[8]基于FatFs文件系统的SD卡存储器设计[J]. 李世奇,董浩斌,李荣生. 测控技术. 2011(12)
[9]矿用钢丝绳损伤检测系统软件的设计[J]. 杜强,华钢,蒋超,张锦锦. 煤矿安全. 2011(09)
[10]航空磁测飞行高度的初步研究[J]. 陈斌,熊盛青,赵百民. 地球物理学进展. 2010(03)
硕士论文
[1]钢丝绳实时在线检测系统研发[D]. 李国勇.北京邮电大学 2010
[2]新型钢丝绳探伤仪的设计与研究[D]. 赵雁.河南科技大学 2009
[3]基于弱磁的钢丝绳断丝检测磁特性研究分析[D]. 艾丽斯佳.武汉理工大学 2009
本文编号：3411837
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