一种无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法技术

本发明专利技术提供了一种无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，包括以下步骤：S1、对磁检测传感器进行等时采样，得到与钢丝绳运行速度相关的股波波形；S2、对股波波形处理得到每个等时采样点的股波瞬时频率信息；S3、根据钢丝绳股距对股波的股波瞬时频率信息进行处理，得到每个等时采样点的速度信息；S4、结合等时采样频率和采样点的速度信息，将每个等时采样点转换到钢丝绳上对应的距离位置，实现缺陷采样信号点在钢丝绳上的定位。本发明专利技术的有益效果是：将等时采样信号转换成钢丝绳上具体的距离信息，对比传统的编码轮等距采样定位，大大提高了钢丝绳测距和缺陷定位的精度。

A Method for Defect Location of Wire Rope without Position Sensor

【技术实现步骤摘要】
一种无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法
本专利技术涉及钢丝绳缺陷定位方法，尤其涉及一种无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法。
技术介绍
在钢丝绳无损检测中，常使用等距采样来对缺陷信号定位。目前多用编码轮来实现等距采样，编码轮需紧贴合钢丝绳。无损检测探头在运行时带动编码轮滑动，通过编码轮产生等距采样信号。编码轮与钢丝绳接触运行时，易产生空转的现象，当编码轮与钢丝绳贴合过紧时也易产生滑轮卡死的现象。由于编码轮为接触式采样，容易造成磨损，时间过长造成编码轮精度下降，从而影响定位精度。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法。本专利技术提供了一种无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，包括以下步骤：S1、对磁检测传感器进行等时采样，得到与钢丝绳运行速度相关的股波波形；S2、对股波波形处理得到每个等时采样点的股波瞬时频率信息；S3、根据钢丝绳股距对股波的股波瞬时频率信息进行处理，得到每个等时采样点的速度信息；S4、结合等时采样频率和采样点的速度信息，将每个等时采样点转换到钢丝绳上对应的距离位置，实现缺陷采样信号点在钢丝绳上的定位。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，对股波波形使用WVD-Viterbi时频分析，得到每个等时采样点的股波瞬时频率信息。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，根据钢丝绳股距长度和等时采样频率，将股波的股波瞬时频率信息转换成速度信息。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S4中，根据速度信息与采样时间，获得每个时刻钢丝绳的位移量，确定缺陷所在的等时采样点，根据位移量，确定缺陷在钢丝绳上的物理位置。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，对磁检测传感器的采样信号进行等时采样并存储，采用巴特沃斯数字滤波器和减去信号段均值的方法滤除采样信号中的噪声与直流分量。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1和步骤S2之间，进行步骤S10、判断是否有接头缺陷，如果有，则进行EEMD处理，滤除缺陷信号，再进入步骤S2，如果没有，则进入步骤S2。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S10中，利用波形幅值信息判断采用中是否存在接头缺陷信号。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S10中，使用EEMD剔除缺陷信号，包括以下过程：1)对缺陷信号段进行EEMD分解；2)使用相关系数公式确定需选择的子波；3)将子波合成新波形来替代原有的缺陷信号段。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，选择一路或多路钢丝绳无损检测装置中的磁检测传感器信号进行等时采样，采样频率为fs，对采样结果进行数字信号处理，通过巴特沃斯滤波器滤除噪声，对信号减去其整个采样的均值，获得去除直流分量的采样信号，处理完毕后，对等时采样结果使用采样窗口分割波形，并确定股波信号的幅值范围，分割原则是每个采样窗口中的股波周期数需要达到WVD-Viterbi时频分析的精度要求，对每个采样窗口判断是否存在接头缺陷信号，判断方法如下：1)对窗口内的信号求取极值点；2)对每两个相邻的极值点做差，记录其差值；3)将最大的差值与正常股波范围相比较，若最大差值大于两倍的正常股波范围，则判定为xx缺陷信号；4)对接头缺陷信号进行EEMD分解，根据式xx选取分解的子波形代替原波形。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，对每个采样窗口进行WVD变换，获得波形的时频分布图，使用Viterbi算法提取时频分布图中的频率时间变化曲线，将各个时频窗口的曲线根据时间关系合在一起，形成完整采样信号的时频曲线；在步骤S4中，钢丝绳股距为X，对于第i个等时采样点的瞬时频率为fi，求得第i个采样点到钢丝绳起点的距离为：本专利技术的有益效果是：通过上述方案，将等时采样信号转换成钢丝绳上具体的距离信息，对比传统的编码轮等距采样定位，大大提高了钢丝绳测距和缺陷定位的精度。附图说明图1是本专利技术一种无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法的流程图。具体实施方式下面结合附图说明及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，通过对磁检测传感器进行等时采样，得到与钢丝绳运行速度相关的股波信号；对股波信号使用WVD-Viterbi时频分析，得到每个等时采样点的股波瞬时频率信息；根据钢丝绳股距长度和等时采样频率，将股波的瞬时频率信息转换成速度信息；根据速度信息与采样时间，获得每个时刻钢丝绳的位移量；确定缺陷所在的等时采样点，根据位移信息，可以确定缺陷在钢丝绳上的物理位置；对于突变的缺陷信号，采用EEMD方法剔除缺陷波形，避免了缺陷信号对股波频率估计的影响，实现了钢丝绳测距。维格纳分布(Wigner-VilleDistribution，WVD)，也称维格纳频谱分析，是用于非平稳信号处理的一种二次型时频表示，其原理是将信号的自相关函数进行傅里叶变换。对WVD分布的结果在时间轴上进行能量峰值提取，就可以获得信号的时间频率变化曲线，即获得了每个时刻的瞬时频率值。集合经验模态分解(EnsembleEmpiricalModeDecomposition，EEMD)，是一种基于经验的信号分解方法，其核心算法为经验模态分解法(EmpiricalModeDecomposition，EEMD)。EMD是将波形分解为一系列的内涵模态分量与残差的形式。该方法与小波分解、傅里叶分解相比，特点是不需要选择基函数。EEMD是在EMD的基础上，对输入信号加入白噪声，并进行多次EMD分解，对所有的分解结果求取均值作为最终输出结果。EEMD能克服EMD的模态混叠问题。维特比算法(ViterbiAlgorithm)常用于图像处理与信号解码，是一种动态规划算法，寻找两种状态之间的最优路径。该方法要求使用对象必须满足一阶马尔科夫模型。在本专利技术中该方法是用于提取WVD分布中的频率信息，即在已知上一时刻的瞬时频率值时求取当前时刻最优频率值。WVD-Viterbi算法，即使用维特比算法优化的维格纳分布，该方法相比于直接峰值提取的维格纳分布有着更高的抗噪声能力及更好的瞬时频率估计准确度。在磁检测方式的钢丝绳无损检测中，由于钢丝绳股绕制方式特殊，在磁检测传感器中体现为正弦周期信号，也称股波信号。钢丝绳无损检测探头在钢丝绳上运行速度的变化会导致磁检测传感器中股波出现拉伸或收缩的现象，在等时采样体系中可以体现为频率变化。本专利技术提供的一种无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，对钢丝绳无损检测探伤仪中磁检测传感器中的信号进行等时采样，实现等时采样点与与其物理位置的转化，达到测距效果。本专利技术对钢丝绳无损检测采用磁检测法检测，即通过对钢丝绳施加电磁激励，由于钢丝绳缺陷处的主磁通或漏磁与正常处不同，可通过磁检测传感器对缺陷进行检测。选择一路或多路钢丝绳无损检测装置中的磁检测传感器信号进行等时采样，采样频率为fs。对采样结果进行数字信号处理，通过巴特沃斯滤波器滤除噪声，对信号减去其整个采样的均值，获得去除直流分量的采样信号。处理完毕后，对等时采样结果使用采样窗口分割波形，并确定股波信号的幅值范围。分割原则是每个采样窗口中的股波周期数需要达到WVD-Viterbi时频分析的精度要求。对每个采样窗口判断是否存在接头缺陷信号，判断方法如下：1)对窗口内的信号求取极值点；2)对每两个相邻的极值点做差，记录其差值；3)将最大的差值与正常股波范围相比较，若最大差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对磁检测传感器进行等时采样，得到与钢丝绳运行速度相关的股波波形；S2、对股波波形处理得到每个等时采样点的股波瞬时频率信息；S3、根据钢丝绳股距对股波的股波瞬时频率信息进行处理，得到每个等时采样点的速度信息；S4、结合等时采样频率和采样点的速度信息，将每个等时采样点转换到钢丝绳上对应的距离位置，实现缺陷采样信号点在钢丝绳上的定位。

【技术特征摘要】
1.一种无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对磁检测传感器进行等时采样，得到与钢丝绳运行速度相关的股波波形；S2、对股波波形处理得到每个等时采样点的股波瞬时频率信息；S3、根据钢丝绳股距对股波的股波瞬时频率信息进行处理，得到每个等时采样点的速度信息；S4、结合等时采样频率和采样点的速度信息，将每个等时采样点转换到钢丝绳上对应的距离位置，实现缺陷采样信号点在钢丝绳上的定位。2.根据权利要求1所述的无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，其特征在于：在步骤S2中，对股波波形使用WVD-Viterbi时频分析，得到每个等时采样点的股波瞬时频率信息。3.根据权利要求2所述的无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，其特征在于：在步骤S3中，根据钢丝绳股距长度和等时采样频率，将股波的股波瞬时频率信息转换成速度信息。4.根据权利要求3所述的无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，其特征在于：在步骤S4中，根据速度信息与采样时间，获得每个时刻钢丝绳的位移量，确定缺陷所在的等时采样点，根据位移量，确定缺陷在钢丝绳上的物理位置。5.根据权利要求1所述的无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，其特征在于：在步骤S1中，对磁检测传感器的采样信号进行等时采样并存储，采用巴特沃斯数字滤波器和减去信号段均值的方法滤除采样信号中的噪声与直流分量。6.根据权利要求1所述的无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，其特征在于：在步骤S1和步骤S2之间，进行步骤S10、判断是否有接头缺陷，如果有，则进行EEMD处理，滤除缺陷信号，再进入步骤S2，如果没有，则进入步骤S2。7.根据权利要求6所述的无位置传感器的钢丝绳缺陷定位方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东来，张年，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44