一种钢丝绳磁通检测损伤定量方法技术

本发明专利技术提供一种钢丝绳磁通检测损伤定量方法，包括以下步骤：步骤S10，通过磁通传感器采集被测钢丝绳磁通信号；步骤S20，对采集的被测钢丝绳磁通信号进行预处理；步骤S30，从预处理之后的磁通信号中提取缺陷磁通信号；步骤S40，对缺陷磁通信号进行分析计算获取缺陷磁通信号的特征输入量，所述缺陷磁通信号的特征输入量包括缺陷磁通信号的波形峰峰值和波形宽度值；步骤S50，将缺陷磁通信号的特征输入量输入到映射关系函数；步骤S60，计算得到准确的缺陷金属截面损失量和宽度。本发明专利技术能够通过检测磁通量对钢丝绳进行无损检测，实现了钢丝绳损伤截面损失及宽度的磁通定量检测，计算准确、高效且快速，具有很大的应用意义。

A quantitative method of steel wire rope magnetic flux testing damage

【技术实现步骤摘要】
一种钢丝绳磁通检测损伤定量方法
本专利技术涉及一种钢丝绳磁通检测方法，尤其涉及一种钢丝绳磁通检测损伤定量方法。
技术介绍
钢丝绳广泛应用于工业、民用，军用等领域。随着使用时间，钢丝绳的各种损伤不可避免，这会显著降低材料的强度、韧性、塑性等力学特性，严重影响其安全使用，所以需要定期检查。其中钢丝绳缺陷的参数是金属截面损失量和宽度，这两个参数是直接和钢丝绳承载力相关，所以对钢丝绳缺陷的金属截面损失定量和宽度检测是最重要的。钢丝绳磁通检测是最常用的有效方法，磁通检测主要检测被测物体的磁通变化量。此方法的优点：其检测的通量值与被测对象的截面损失面积相关；无论缺陷在外部还是内部，磁通无损检测都能检测；磁通信号几乎不受磁通传感器提离、钢丝绳的运行抖动影响，即使钢丝绳的检测环境比较恶劣。但是当缺陷轴向宽度小于某个值时，其检测的磁通信号不仅与被测缺陷的截面损失面积相关，而且与缺陷的轴向宽度相关，其呈现复杂的非线性关系。目前的磁通检测方法难以准确检测缺陷金属截面损失面积和宽度，需要制作大量标准缺陷才能训练出特定人工神经网络分类识别，如果改变钢丝绳类型，需要重新制作标准缺陷和训练人工神经网络，增加了检测难度和复杂度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是需要提供一种计算准确、高效和快速的钢丝绳磁通检测损伤定量方法。对此，本专利技术提供一种钢丝绳磁通检测损伤定量方法，包括以下步骤：步骤S10，通过磁通传感器采集被测钢丝绳磁通信号；步骤S20，对采集的被测钢丝绳磁通信号进行预处理；步骤S30，从预处理之后的磁通信号中提取缺陷磁通信号；步骤S40，对缺陷磁通信号进行分析计算获取缺陷磁通信号的特征输入量，所述缺陷磁通信号的特征输入量包括缺陷磁通信号的波形峰峰值和波形宽度值；步骤S50，将缺陷磁通信号的特征输入量输入到映射关系函数；步骤S60，计算得到准确的缺陷金属截面损失量和宽度。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S20包括以下子步骤：步骤S201，对磁通信号Y进行离散点剔除；步骤S202，对离散点剔除后的信号进行基线消除处理。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S201中，设Y(i)为第i个磁通采集信号，当Y(i)与前后磁通信号值大于预设磁通阈值时，Y(i)＝[Y(i-1)+Y(i+1)]/2(i＝1,2,…,N)，得到离散点剔除之后的信号Y1(i)，N为总采样点数。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S202中，找到信号数据序列Y1(i)的所有极大值点和极小值点，将其用三次样条函数分别拟合为信号数据序列Y1(i)的上包络线和下包络线；上包络线和下包络线的均值为m1，通过公式Y2(i)＝Y1(i)－m1得到新的信号数据序列Y2(i)作为预处理之后的磁通信号。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S30包括以下子步骤：步骤S301，设置被测钢丝绳的缺陷预设阈值mp；步骤S302，采样得到多组连续的采样点；步骤S303，根据每组采集点的位置信息，向前搜索在缺陷预设阈值mp范围内的点，即当Y2(before)≤mp时，记录Y2(before)的值，Y2(before)为当前采集点位置向前搜索的磁通信号；向后在缺陷预设阈值mp范围内的点，即当Y2(backwards)≤0时，记录Y2(backwards)的值，Y2(backwards)为当前采集点位置向前搜索的磁通信号；然后截取Y2(before)到Y2(backwards)的数据作为缺陷磁通信号。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S40包括以下子步骤：步骤S401，对缺陷磁通信号根据波形特征选取相应的小波基和分解层数，得到缺陷磁通信号不同分层数据；步骤S402，选取缺陷磁通信号中不同分层数据中的平滑波形，得到所述缺陷磁通信号的波形峰值T和波形基线值L，通过公式VPP＝T–L计算所述缺陷磁通信号的波形峰峰值VPP；步骤S403，求解所述缺陷磁通信号的微分结果，进而得到所述缺陷磁通信号的波形宽度值lw。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S403中，先通过公式h(s)＝df(s)/ds(s＝1,2,…,k)求解所述缺陷磁通信号的微分结果h(s)，其中，k缺陷磁通信号的数据个数，f(s)为缺陷磁通信号的数据；然后根据缺陷磁通信号的波形峰值点位置，向前取h(s)的最大值的位置，向后取h(s)的最小值的位置，计算最大值和最小值之间的间距作为所述缺陷磁通信号的波形宽度值lw。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S50包括以下子步骤：步骤S501，设计x个宽度fw，y个金属截面损失面积fs，总共x×y个标准伤，x和y均为自然数；步骤S502，对x×y个标准伤经过步骤S10至步骤S40的计算得到相应的标准伤波形峰峰值fvpp和标准伤波形宽度值flw；步骤S503，将标准伤波形峰峰值fvpp和标准伤波形宽度值flw作为输入自变量，宽度fw和金属截面损失面积fs作为输出标准量，设计多次方程组或者多层神经网络作为新型映射关系函数。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S503中，设计多次方程组fw＝f1(fvpp,flw)、fs＝f2(fvpp,flw)(flw≤W)以及fs＝f3(fvpp)(flw＞W)作为新型映射关系函数，其中，f1、f2和f3为多次方程组的预设系数，W为预设的波形宽度阈值。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S60中，将步骤S40中得到的缺陷磁通信号的波形峰峰值VPP和波形宽度值lw，代替标准伤波形峰峰值fvpp和标准伤波形宽度值flw作为新的输入自变量，输入至步骤S50中的多次方程组或者多层神经网络中，计算得到准确的缺陷金属截面损失量和宽度，所述缺陷金属截面损失量为金属截面损失面积。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：能够通过检测磁通量对钢丝绳进行无损检测，实现了钢丝绳损伤截面损失及宽度的磁通定量检测，不仅可以识别所有类型缺陷，且具有很高金属截面损失和缺陷宽度定量精度；本专利技术计算准确、高效且快速，解决了钢丝绳磁通检测中数据计算复杂、时间长且无法准确定量的问题，为钢丝绳磁通检测实际损伤的定量检测应用打下坚实的基础，具有很大的应用意义。附图说明图1是本专利技术一种实施例的工作流程示意图；图2是本专利技术一种实施例的检测结构原理图；图3是本专利技术一种实施例的缺陷磁通信号的波形图；图4是本专利技术一种实施例的缺陷磁通信号不同分层数据的波形图；图5是本专利技术一种实施例的缺陷磁通信号的特征输入量的波形示意图；图6是本专利技术一种实施例在应用中的一个标准伤实物图；图7是本专利技术对图6中的标准伤进行计算的缺陷磁通信号波形图；图8是本专利技术一种实施例多次方程组中一个方程的映射关系示意图；图9是本专利技术一种实施例多次方程组中另一个方程的映射关系示意图；图10是本专利技术一种实施例多次方程组中再一个方程的映射关系示意图；图11是本专利技术一种实施例在应用中的一个钢丝绳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢丝绳磁通检测损伤定量方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S10，通过磁通传感器采集被测钢丝绳磁通信号；/n步骤S20，对采集的被测钢丝绳磁通信号进行预处理；/n步骤S30，从预处理之后的磁通信号中提取缺陷磁通信号；/n步骤S40，对缺陷磁通信号进行分析计算获取缺陷磁通信号的特征输入量，所述缺陷磁通信号的特征输入量包括缺陷磁通信号的波形峰峰值和波形宽度值；/n步骤S50，将缺陷磁通信号的特征输入量输入到映射关系函数；/n步骤S60，计算得到准确的缺陷金属截面损失量和宽度。/n

【技术特征摘要】
1.一种钢丝绳磁通检测损伤定量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，通过磁通传感器采集被测钢丝绳磁通信号；
步骤S20，对采集的被测钢丝绳磁通信号进行预处理；
步骤S30，从预处理之后的磁通信号中提取缺陷磁通信号；
步骤S40，对缺陷磁通信号进行分析计算获取缺陷磁通信号的特征输入量，所述缺陷磁通信号的特征输入量包括缺陷磁通信号的波形峰峰值和波形宽度值；
步骤S50，将缺陷磁通信号的特征输入量输入到映射关系函数；
步骤S60，计算得到准确的缺陷金属截面损失量和宽度。


2.根据权利要求1所述的钢丝绳磁通检测损伤定量方法，其特征在于，所述步骤S20包括以下子步骤：
步骤S201，对磁通信号Y进行离散点剔除；
步骤S202，对离散点剔除后的信号进行基线消除处理。


3.根据权利要求2所述的钢丝绳磁通检测损伤定量方法，其特征在于，所述步骤S201中，设Y(i)为第i个磁通采集信号，当Y(i)与前后磁通信号值大于预设磁通阈值时，Y(i)=[Y(i-1)+Y(i+1)]/2(i=1,2,…,N)，得到离散点剔除之后的信号Y1(i)，N为总采样点数。


4.根据权利要求3所述的钢丝绳磁通检测损伤定量方法，其特征在于，所述步骤S202中，找到信号数据序列Y1(i)的所有极大值点和极小值点，将其用三次样条函数分别拟合为信号数据序列Y1(i)的上包络线和下包络线；上包络线和下包络线的均值为m1，通过公式Y2(i)=Y1(i)－m1得到新的信号数据序列Y2(i)作为预处理之后的磁通信号。


5.根据权利要求4所述的钢丝绳磁通检测损伤定量方法，其特征在于，所述步骤S30包括以下子步骤：
步骤S301，设置被测钢丝绳的缺陷预设阈值mp；
步骤S302，采样得到多组连续的采样点；
步骤S303，根据每组采集点的位置信息，向前搜索在缺陷预设阈值mp范围内的点，即当Y2(before)≤mp时，记录Y2(before)的值，Y2(before)为当前采集点位置向前搜索的磁通信号；向后在缺陷预设阈值mp范围内的点，即当Y2(backwards)≤0时，记录Y2(backwards)的值，Y2(backwards)为当前采集点位置向前搜索的磁通信号；然后截取Y2(before)到Y2(backwards)的数据作为缺陷磁通信号。


6.根据权利要求1至5任意一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东来，张恩超，潘世旻，晏小兰，高伟，
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