一种钢丝绳无损检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钢丝绳无损检测装置，除了励磁组件、传感器组件和数据处理模块，还包括角度编码器；其中，传感器组件为由n对传感器组成的传感器差分阵列，n对传感器分布在两个等半径的环形上，两个环形轴线重合，且两环之间的距离为钢丝绳的一个股波周期长度；每个环形上的传感器等角度分布，且属于一对的传感器分布在两个环形的同角度位置上；所述传感器差分阵列位于励磁组件内部；待检测的钢丝绳穿过传感器差分阵列，并与角度编码器的滚轮接触；数据处理模块对每对传感器的采集信号进行差分运算得n路差分结果；如果差分结果出现尖峰，则认为钢丝绳存在损伤缺陷。本发明专利技术能够有效地消除掉股波噪声的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种钢丝绳无损检测装置
本专利技术属于无损检测领域，尤其涉及一种钢丝绳无损检测装置。
技术介绍
钢丝绳由于具有强度高、自重轻、弹性好、工作平稳可靠、可在高速工作条件下运行等许多优点，被广泛作为提升、运输和承受设备重量的关键部件。钢丝绳在其长期作业过程中，受环境腐蚀、不确定性交变载荷、机械冲击、磨损等的影响，会出现诸如断丝、磨损、锈蚀等损伤，日积月累导致钢丝绳强度降低甚至突然断裂，轻则生产停顿，重则机毁人亡。理论上探讨过的钢丝绳无损检测方法很多，目前只有电磁检测法得到了实践和推广，其基本原理是：通过传感器头来磁化一段钢丝绳，钢丝绳中不连续部分将会产生漏磁，利用磁传感器(例如霍尔效应传感器、感应线圈或其它装置)来检测漏磁信号，通过漏磁信号来对钢丝绳缺陷进行表征识别。钢丝绳漏磁检测基本原理图如图1所示，钢丝绳属于铁磁性材料，利用钕铁硼永磁铁对钢丝绳进行励磁至磁饱和，如图所示，励磁过程中会在永磁铁、工业纯铁、空气间隙和待测钢丝绳段中形成一个磁回路，如果材料材质连续、均匀，那么磁感应线将几乎都通过铁磁性材料；若材料存在缺陷，由于缺陷磁导率小、磁阻大，则缺陷附近的磁感应线分布发生变化，铁磁材料表面将会形成漏磁场，因此可以利用磁传感器对漏磁场进行检测。目前，钢丝绳通过检测漏磁信号进行无损检测方法有一个问题是：与钢丝绳本底磁信号相比，漏磁信号很微弱，而且钢丝绳本身存在股波，对漏磁信号形成干扰，因此漏磁信号很容易被其它信号混淆或者淹没，进而造成漏判和误判。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种钢丝绳无损检测装置，能够有效地消除掉股波噪声的干扰。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种钢丝绳无损检测装置，包括励磁组件、传感器组件和数据处理模块，其特征在于，还包括角度编码器；所述传感器组件为由n对传感器组成的传感器差分阵列，n对传感器分布在两个等半径的环形上，两个环形轴线重合，且两环之间的距离为钢丝绳的一个股波周期长度；每个环形上的传感器等角度分布，且属于一对的传感器分布在两个环形的同角度位置上；n为正整数；所述传感器差分阵列位于励磁组件内部；待检测的钢丝绳穿过传感器差分阵列，并与角度编码器的滚轮接触；当钢丝绳移动时，通过摩擦力带动角度编码器转动；所述角度编码器每转过设定角度均发出脉冲信号作为传感器差分阵列中传感器采集的开始指令；所述数据处理模块，用于采集传感器差分阵列产生的2n路信号，对每对传感器的采集信号进行差分运算，获得n路差分结果；如果差分结果出现尖峰，则认为钢丝绳存在损伤缺陷。优选地，所述数据处理模块进一步根据出现尖峰的差分结果属于哪对传感器，以及差分结果所属信号的序号，确定钢丝绳出现损伤缺陷的位置。优选地，所述数据处理模块根据角度传感器测量的角度换算得到钢丝绳移动的距离。优选地，所述励磁组件由筒形导磁体和两个环形永磁体组成；筒形导磁体的内壁两端安装两个环形永磁体；角度编码器通过固定杆连接其中一个环形永磁体的外端面。优选地，所述筒形导磁体和两个环形永磁体均设计为可开合形式；传感器差分阵列也安装在可开合框架上；打开筒形导磁体、环形永磁体和可开合框架后，装入钢丝绳，然后关闭筒形导磁体、环形永磁体和可开合框架。优选地，所述筒形导磁体由两个半圆筒导磁体对接而成，其中一个对接边通过合页连接，另外一个对接边通过卡扣相连；环形永磁体也是两个半环组成，并固定在筒形导磁体内壁；传感器差分阵列所在的可开合框架通过弹簧固定在励磁组件的内壁，并在励磁组件打开的过程中，受到牵拉而打开。有益效果：(1)本专利技术采用传感器差分阵列，通过两个差分环距离和环上探头的排布，从根本上去除掉了钢丝绳的股波噪声，使得信噪比得到很大程度的提升，进而最终为检测结果的判断提供科学有效的判断依据。(2)本专利技术利用角度编码器将时间电压幅值转化为角度电压幅值，进而滤除掉检测过程中速度不均匀对检测结果的影响，且通过角度编码器转过的角度可实现对缺陷位置的定位。(3)本专利技术采用可开合式探头的设计，使得该装置便于在实际工况中使用。附图说明图1为钢丝绳漏磁检测基本原理图；图2为本专利技术钢丝绳无损检测装置的原理示意图；其中，图2(a)为正面视图的剖视图，对励磁组件进行了剖切；图2(b)为图2(a)的左视图。图3为传感器数据采集流程和数据处理过程示意图；图4为一对传感器的结果与差分效果图；1-角度编码器，2-筒形导磁体，3-环形永磁体，4-空气间隙，5-钢丝绳，6-传感器差分阵列，7-合页，8-卡扣，9-弹簧。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。图2(a)和图2(b)为本专利技术钢丝绳无损检测装置的原理示意图。如图所示，该装置包括：励磁组件、传感器组件、数据处理模块和角度编码器1。励磁组件用于提供均匀磁场。本实施例中，励磁组件由筒形导磁体2和两个环形永磁体3组成。其中，筒形导磁体2由工业纯铁制成，环形永磁体3由永磁铁制成。筒形导磁体2的内壁两端安装两个环形永磁体3，环形永磁体3中间具有空气间隙4。钢丝绳5穿过励磁组件的环形永磁体3，且不与筒形导磁体2和环形永磁体3接触。角度编码器1通过固定杆连接其中一个环形永磁体3的外端面，角度编码器1的滚轮与钢丝绳5表面接触，通过与钢丝绳5相对移动的摩擦力来为角度编码器提供转动的能量，即当钢丝绳5移动时，通过摩擦力带动角度编码器1转动，角度传感器1测量的角度经换算后可以得到钢丝绳5移动的距离。具体在使用时，本装置开始工作后，在钢丝绳5的带动下，角度编码器1开始转动，每转动一个固定角度后均发出脉冲信号作为传感器差分阵列中传感器采集的开始指令，传感器开始采集。这样形式安装的角度编码器1将时间与电压幅值的信号转换为转动角度与电压幅值之间的关系，能够有效地去除掉检测过程中钢丝绳与传感器探头之间运行速度不均匀而对检测结果造成影响的干扰。由于该触发器为等角度触发，因此通过采集的数据个数可计算触发轮转过的角度，而触发轮每转过固定角度时与钢丝绳的相对移动距离是固定的，因此，通过对缺陷信号位置的角度进行转化，即可实现钢丝绳的缺陷损伤位置的定位。传感器组件采用传感器差分阵列6。传感器差分阵列6位于整个励磁组件内部，如图2所示，具体位于筒形导磁体2内部的两个环形永磁体3之间。该钢丝绳无损检测装置设计的关键点在于传感器的布局方式，其布局方式直接决定了装置的检测精度和分辨率。本专利技术采用矢量磁传感器(例如灵敏度很高的TMR磁传感器)对钢丝绳的轴向漏磁场进行检测，传感器的实际提离距离(传感器与钢丝绳表面的距离)与钢丝绳的直径和钢丝绳的被磁化强度有关，在此基础上设计了传感器差分阵列结构，采用了对称型环形结构，且两组环形传感器差分阵列之间的距离为被检测钢丝绳的一个股波周期的长度，通过两组传感器差分阵列中左右相邻的一对传感器差分，实现对钢丝绳股波的硬件消噪。如图2中所示，传感器差分阵列6由n对传感器组成。本实施例中n＝8，即共有16个TMR传感器，8对传感器分布在两个等半径的环形上，两个环形轴线重合，且两环之间的距离为钢丝绳的一个股波周期长度。每个环形上的传感器等角度分布，且属于一对的传感器分布在两个环形的同角度位置上。在实际中可以采用一个双环形的框架来承载这16个传感器。数据处理模块，用于采集传感器差分阵列6产生的16路信号。由于左右相邻的两个传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢丝绳无损检测装置，包括励磁组件、传感器组件和数据处理模块，其特征在于，还包括角度编码器(1)；所述传感器组件为由n对传感器组成的传感器差分阵列(6)，n对传感器分布在两个等半径的环形上，两个环形轴线重合，且两环之间的距离为钢丝绳的一个股波周期长度；每个环形上的传感器等角度分布，且属于一对的传感器分布在两个环形的同角度位置上；n为正整数；所述传感器差分阵列(6)位于励磁组件内部；待检测的钢丝绳(5)穿过传感器差分阵列(6)，并与角度编码器(1)的滚轮接触；当钢丝绳(5)移动时，通过摩擦力带动角度编码器(1)转动；所述角度编码器(1)每转过设定角度均发出脉冲信号作为传感器差分阵列(6)中传感器采集的开始指令；所述数据处理模块，用于采集传感器差分阵列(6)产生的2n路信号，对每对传感器的采集信号进行差分运算，获得n路差分结果；如果差分结果出现尖峰，则认为钢丝绳存在损伤缺陷。

【技术特征摘要】
1.一种钢丝绳无损检测装置，包括励磁组件、传感器组件和数据处理模块，其特征在于，还包括角度编码器(1)；所述传感器组件为由n对传感器组成的传感器差分阵列(6)，n对传感器分布在两个等半径的环形上，两个环形轴线重合，且两环之间的距离为钢丝绳的一个股波周期长度；每个环形上的传感器等角度分布，且属于一对的传感器分布在两个环形的同角度位置上；n为正整数；所述传感器差分阵列(6)位于励磁组件内部；待检测的钢丝绳(5)穿过传感器差分阵列(6)，并与角度编码器(1)的滚轮接触；当钢丝绳(5)移动时，通过摩擦力带动角度编码器(1)转动；所述角度编码器(1)每转过设定角度均发出脉冲信号作为传感器差分阵列(6)中传感器采集的开始指令；所述数据处理模块，用于采集传感器差分阵列(6)产生的2n路信号，对每对传感器的采集信号进行差分运算，获得n路差分结果；如果差分结果出现尖峰，则认为钢丝绳存在损伤缺陷。2.如权利要求1所述的钢丝绳无损检测装置，其特征在于，所述数据处理模块进一步根据出现尖峰的差分结果属于哪对传感器，以及差分结果所属信号的序号，确定钢丝绳出现损伤缺陷的位置。3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：文轩，郑阔海，杨生胜，苗育君，秦晓刚，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62