钢丝绳金属截面积损失检测系统研究

发布时间：2017-06-05 16:11

  本文关键词：钢丝绳金属截面积损失检测系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【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。
【关键词】：“钢丝绳” “无损检测” “霍尔元件” “数据处理” “微处理器”
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH878
【目录】：

• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题概述11-13
• 1.1.1 课题的提出11-12
• 1.1.2 课题研究的意义12-13
• 1.2 文献阅读综述13-18
• 1.2.1 钢丝绳无损检测技术的分类13-14
• 1.2.2 钢丝绳无损检测技术的发展简史14-16
• 1.2.3 钢丝绳电磁检测技术的现状与发展趋势16-17
• 1.2.4 目前钢丝绳无损检测系统存在的问题17-18
• 1.3 本论文的主要研究工作18-20
• 第2章 钢丝绳的结构及磁化20-30
• 2.1 钢丝绳的结构特征20-24
• 2.1.1 钢丝绳的结构20
• 2.1.2 钢丝绳的类型20-21
• 2.1.3 钢丝绳的缺陷21-22
• 2.1.4 钢丝绳的报废标准22-24
• 2.1.4.1 钢丝绳断面的缩小22-23
• 2.1.4.2 断丝的局部聚集23
• 2.1.4.3 绳股短裂23
• 2.1.4.4 断丝的增加率23-24
• 2.2 钢丝绳的磁化方法24-29
• 2.2.1 钢丝绳磁化方法的选择24-25
• 2.2.2 钢丝绳磁化强度的选择25-26
• 2.2.3 励磁磁路分析26-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 钢丝绳LMA检测原理及传感器设计30-45
• 3.1 钢丝绳LMA的磁通检测法30-33
• 3.1.1 钢丝绳LMA的磁通检测原理30-31
• 3.1.2 积分电路设计31-32
• 3.1.3 钢丝绳LMA线圈法检测的缺陷32-33
• 3.2 钢丝绳金属截面积损失的磁桥路检测法33-40
• 3.2.1 霍尔元件的磁敏感特性33-35
• 3.2.2 钢丝绳金属截面积损失的磁桥路检测原理35-36
• 3.2.3 钢丝绳LMA检测的磁桥路分析36-38
• 3.2.4 钢丝绳LMA磁桥路检测的轴向分辨率38-40
• 3.3 磁桥路检测传感器设计及试验40-41
• 3.4 磁桥路检测传感器试验41-44
• 3.4.1 模拟钢丝绳LMA信号转换试验41-43
• 3.4.2 实际钢丝绳LMA信号转换试验43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 基于8097BH微控制器的二次仪表设计45-64
• 4.1 引言46-47
• 4.2 嵌入式芯片8097BH47-51
• 4.2.1 8097BH芯片的基本结构47
• 4.2.2 中央处理单元CPU47-49
• 4.2.3 8097BH寻址空间49-50
• 4.2.4 8097BH输入／输出功能部件50-51
• 4.2.5 8097BH芯片的主要特征51
• 4.3 FLASH闪速存储器AT29C01051-54
• 4.3.1 芯片读写模式51-53
• 4.3.2 闪速存储器AT29C010的地址跳线53
• 4.3.3 钢丝绳金属截面积损失信号记录的软件实现53-54
• 4.4 液晶显示器MGLS1286454-56
• 4.4.1 液晶显示器MGLS12864的引脚功能55
• 4.4.2 液晶显示器MGLS12864驱动器的指令系统55-56
• 4.5 地址译码及分配56-58
• 4.5.1 外扩功能模块地址分配及GAL16V8B实现地址译码56-57
• 4.5.2 FLASH闪存内部地址分配57-58
• 4.6 采样模块设计58-60
• 4.6.1 空域采样方法58-59
• 4.6.2 编码器触发原理59-60
• 4.6.3 片内A／D转换模块设计60
• 4.7 通信接口设计60-61
• 4.8 键盘设计61-62
• 4.9 检测仪表系统软件设计62-63
• 4.10 本章小结63-64
• 第5章 钢丝绳无损检测系统的抗干扰设计64-71
• 5.1 钢丝绳LMA传感器的抗干扰设计64-65
• 5.2 信号传输通道的抗干扰设计65-67
• 5.2.1 数据信号传输通道的抗干扰设计65-66
• 5.2.2 采样触发信号的抗干扰设计66-67
• 5.3 PCB印刷电路板的抗干扰设计67-68
• 5.3.1 电源线的抗干扰设计67
• 5.3.2 地线的抗干扰设计67
• 5.3.3 退藕电容配置67-68
• 5.4 CPU软件系统的抗干扰设计68-70
• 5.4.1 看门狗WDT定时器抗干扰设计技术68-69
• 5.4.2 软件数字滤波技术69
• 5.4.3 剩余ROM单元的数据填充69
• 5.4.4 堆栈地址指针的重复设置69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第6章 钢丝绳LMA检测系统的操作与准确性试验71-84
• 6.1 钢丝绳LMA检测系统的人机界面71-72
• 6.2 钢丝绳LMA检测系统功能模块及相应存储域的选择72-74
• 6.3 钢丝绳LMA检测系统的工作模式74-78
• 6.3.1 采样工作模式74-75
• 6.3.2 回放工作模式75-76
• 6.3.3 处理工作模式76-77
• 6.3.4 传输工作模式77-78
• 6.4 信号标准值的确定78-79
• 6.5 钢丝绳LMA检测系统的校对79-83
• 6.5.1 信号检测波形的校对79-80
• 6.5.2 检测信号当前值数据的校对80-81
• 6.5.3 检测结果的校对81-83
• 6.5.3.1 原理性LMA检测试验81-82
• 6.5.3.2 钢丝绳LMA检测试验82-83
• 6.6 本章小结83-84
• 第7章 全文总结与展望84-86
• 7.1 全文总结84-85
• 7.2 研究展望85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-91
• 作者论文发表、参研及获奖情况91-92
• 附录1 钢丝绳LMA检测仪表系统硬件线路图92-93
• 附录2 信号采集与处理的CPU系统软件源代码93-134

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王振;谭继文;胡啸奇;;基于磁桥路原理的钢丝绳截面积变化检测励磁器设计[J];煤矿机械;2006年12期

2 冯军政;王军;谭继文;;基于磁桥路的钢丝绳LMA型损伤检测试验研究[J];青岛理工大学学报;2012年05期

3 卢雪红;;基于LabVIEW的钢丝绳LMA型损伤检测虚拟仪器开发[J];自动化与仪器仪表;2012年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李善军;自走式双轨道果园运输机驱动轮对特性分析与试验研究[D];华中农业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

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6 赵志峰;基于虚拟仪器的钢丝绳断丝检测系统研究与开发[D];西安理工大学;2010年

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9 冯军政;基于磁桥路的钢丝绳LMA型损伤检测研究[D];青岛理工大学;2012年

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本文编号：424097