一种钢丝绳探伤系统及其探伤方法技术方案

本申请提供一种钢丝绳探伤系统，包括壳体、GMI磁传感器、屏蔽层、轴角编码器、数据终端以及服务器；其中，所述壳体具有用于通过钢丝绳的通孔，所述GMI磁传感器正面设置有探头，所述屏蔽层设置在GMI传感器探头的背面。本申请还提供一种使用如所述的钢丝绳探伤系统的探伤方法，其步骤为：所述数据终端通过轴角编码器获得钢丝绳上检测点的位置信息、通过GMI磁传感器获得检测点的磁场信息，同时记录检测点磁场信息时的时间信息；将检测点的位置信息与对应的磁场信息m

【技术实现步骤摘要】
一种钢丝绳探伤系统及其探伤方法
本申请涉及钢丝绳探伤领域，尤其是指一种基于金属磁记忆探伤原理、使用GMI磁传感器检测钢丝绳损伤的系统和方法。
技术介绍
现有技术中，钢缆是起重、运输、提升及承载等重大装备与重要设施中的主要组件，被广泛应用于矿山、冶金、建筑、水利、旅游、港口码头、交通运输、航空航天、石油钻探、军事工业等国民经济各个领域。钢缆一般由钢丝、股绳、衬芯等元件所组成，当钢缆在受到拉伸、弯曲和扭转时，每根钢丝、每股扭绳以及衬芯各自和相互之间要产生滑动摩擦，特别是钢缆经过滑轮受力弯曲时，钢丝之间的摩擦更为严重，同时，钢缆在卷筒和滑轮的槽沟中也会产生较大的摩擦，钢丝表面会逐渐被磨损，甚至有可能从圆形磨损成半圆形，磨损后的钢丝更加容易折断。其中，钢缆在使用过程中，其缺陷主要表现为以下三方面:1)断丝:是钢丝绳使用寿命末期的常见现象，由弯曲疲劳和磨损引起。2)变形:常常是机械损伤的结果，如果严重，会极大影响钢丝绳强度。3)锈蚀:由于缺乏润滑而被腐蚀，是比磨损更为严重的伤害，而且锈蚀常常发生在内部，不易发现。而在具体应用中，当每一捻距中的断丝根数超过一定数量时，出于安全性考虑，钢缆就不能再使用，如果没有及时发现钢丝断丝情况，可能会出现安全隐患问题。长期以来，由于复杂的结构、恶劣的使用环境和损伤的不可修复性，钢丝绳的使用和管理始终是各企业设备管理的难点，甚至是“盲点”。钢丝绳也成为企业安全生产的重大隐患，多年来事故不断。根据目前查询的技术文献和专利资料，在钢丝绳探伤方面，采用的方法主要有以下二种：a)使用励磁线圈和磁感应线圈组合而成的漏磁探伤装置；b)使用励磁线圈和霍尔元件组合而成的漏磁探伤装置。a)和b)方法均使用励磁线圈产生磁场，检测时使用磁感应线圈或者霍尔传感器，其中，线圈是最早出现的磁传感器之一，其工作原理是法拉第电磁感应定律，当穿过线圈回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电压，需要注意的是，线圈的感应电压只与磁通变化率有关，而与磁通量本身的大小无关，因此，如不采用其它的装置(如使得线圈旋转的装置)，线圈无法测量磁场的绝对值大小。同样的原因使得线圈作为传感器再漏磁检测中使用，检测速度的大小会直接影响线圈的输出，给检测带来不利的影响，另外，其体积较大。霍尔传感器则频响带宽较窄、功耗较大，且其灵敏度较低，一般在1～5mV/G，只适宜于漏磁大的测量场合。因此，线圈和霍尔传感器均存在灵敏度低、测量精度差的缺点，并且这种类型的产品势必体积大、重量轻，安装、使用和维修不方便。而其它的比如采用摄像头、超声波探伤的方法，在电梯、起重机的具体应用场景在基本原理上都是不可行的。
技术实现思路
为解决上述问题，本申请一种钢丝绳探伤系统，包括壳体、GMI磁传感器、屏蔽层轴角编码器、数据终端以及服务器；其中，所述壳体具有用于通过钢丝绳的通孔，所述GMI磁传感器设置在所述通孔的外壁上；所述GMI磁传感器正面设置有探头，所述探头包括用于获取磁场信息的非晶丝和线圈，所述GMI磁传感器的正面朝向钢丝绳；所述屏蔽层设置在GMI传感器探头的背面；所述轴角编码器的轴心与所述钢丝绳的传动装置固定连接，所述轴角编码器能够获得钢丝绳上检测点的位置信息；所述数据终端与GMI磁传感器和轴角编码器电性连接，所述数据终端能够获得检测点的位置信息和磁场信息；所述数据终端与服务器通讯连接，所述数据终端向服务器发送钢丝绳上检测点的位置信息和磁场信息并存储在服务器中；所述服务器还存储有损伤模板。其中，优选的，所述钢丝绳探伤系统的壳体由外向内依次包括外壳、垫层和内芯，所述钢丝绳的通孔设置在内芯的内部；所述垫层固定在外壳与内芯之间。其中，优选的，所述屏蔽层为坡莫合金制作的双层聚磁屏蔽层，所述双层聚磁屏蔽层包括外屏蔽层和内屏蔽层,所述GMI磁传感器设置在内、外屏蔽层之间；所述GMI磁传感器的的探头朝向钢丝绳，所述内屏蔽层在GMI磁传感器的位置开槽，使GMI磁传感器探头能够检测到钢丝绳。其中，优选的，所述GMI磁传感器设置有多个，所述GMI磁传感器均匀分布在通孔外壁的圆周上。本申请还提供一种使用如权利要求1所述的钢丝绳探伤系统的探伤方法，其步骤为：S10,所述数据终端通过轴角编码器获得钢丝绳上检测点i的位置信息si、通过GMI磁传感器获得检测点的磁场信息mi，同时记录检测点磁场信息时的时间信息ti，并将上述获取的信息发送并存储在服务器中；S11,将i检测点的位置信息si与对应的磁场信息mi组帧形成测量数据帧Pi；S12，将测量数据帧Pi归一化处理形成与损伤模板相同量级的比对数据帧Pi′，将比对数据帧Pi′与服务器中储存的损伤模板进行比对，通过比对结果判断损伤情况。其中，优选的，在S11中，所述检测点在△t时间内的磁场信息为△t时间内该检测点所有检测到的磁场信息的平均值。其中，优选的，步骤S10中，损伤模板包括断丝波形W0和损伤特征变量断丝特征变量L0。其中，优选的，所述断丝特征变量包括最大值、最小值、平均值、标准偏差、半宽度、平面积分、小波变换参数。其中，优选的，在步骤S12中，还包括步骤S121：以检测点的位置信息为横坐标，比对数据帧Pi′中磁场信息为纵坐标形成整个钢丝绳的比对波形W1，将断丝波形W0在比对波形W1上从前向后滑动，依次求解误差积分，当误差积分小于第一阈值Q1时，判定钢丝绳在该检测点位置存在与当前损伤模板相同或类似的缺陷。其中，优选的，在步骤S12中，还包括步骤122，以检测点的位置信息为横坐标，比对数据帧Pi′中的磁场信息为纵坐标形成整个钢丝绳的比对波形W1，获取比对波形W1的特征变量L1，将断丝特征变量L0在比对波形W1上从前向后滑动，将L0与L1依次求加权平均差异值，当加权平均差异值小于第二阈值Q2时，判定钢丝绳在该检测点位置存在与当前损伤模板相同或类似的缺陷。本申请实现的有益效果如下：金属磁记忆方法与X射线、超声波、磁粉、涡流、γ射线、渗透(荧光、着色)、漏磁等方法相比较，具有以下优点：1)不需要专门的磁化装置；2)不需要对表面进行清洁处理；3)不需要采用耦合技术；4)可快速、准确检测出应力集中部位；5)即可检测出现有缺陷，亦可根据内应力变化预测未来将会发生的缺陷。本专利技术是以GMI磁传感器为基础，采用磁记忆探伤方法，结合激光投影测量方法，对钢丝绳断丝、变形和锈蚀三大缺陷进行识别和诊断，其最大的特点是采用完全被动式测量方式，相较其它类型的磁传感器，具有精度高、响应速度快、功耗低、体积小等诸多优点，即使对于4米/秒的高速电梯，亦可实现50点/mm的采样率，从而对测量极其微小的缺陷、保证和提高鉴别缺陷类型及其等级的准确率创造了条件，其在实际使用过程中将为电梯、起重机和悬索安全提供最基本的保障，同时也减轻了相关维护、维修人员的工作量，降低了相关维护、维修工作的盲目性，将大幅提高相关行业安全管理水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢丝绳探伤系统，包括壳体、GMI磁传感器、屏蔽层、轴角编码器、数据终端以及服务器；/n其中，所述壳体具有用于通过钢丝绳的通孔，所述GMI磁传感器设置在所述通孔的外壁上；/n所述GMI磁传感器正面设置有探头，所述探头包括用于获取磁场信息的由非晶丝、线圈和信号处理电路组成的GMI磁传感器，所述GMI磁传感器的正面朝向钢丝绳；/n所述屏蔽层设置在GMI传感器探头的背面；/n所述轴角编码器的轴心与所述钢丝绳的传动装置固定连接，所述轴角编码器能够获得钢丝绳上检测点的位置信息；所述数据终端与GMI磁传感器和轴角编码器电性连接，所述数据终端能够获得检测点的位置信息和磁场信息；/n所述数据终端与服务器通讯连接，所述数据终端向服务器发送钢丝绳上检测点的位置信息和磁场信息并存储在服务器中；/n所述服务器还存储有损伤模板。/n

【技术特征摘要】
1.一种钢丝绳探伤系统，包括壳体、GMI磁传感器、屏蔽层、轴角编码器、数据终端以及服务器；
其中，所述壳体具有用于通过钢丝绳的通孔，所述GMI磁传感器设置在所述通孔的外壁上；
所述GMI磁传感器正面设置有探头，所述探头包括用于获取磁场信息的由非晶丝、线圈和信号处理电路组成的GMI磁传感器，所述GMI磁传感器的正面朝向钢丝绳；
所述屏蔽层设置在GMI传感器探头的背面；
所述轴角编码器的轴心与所述钢丝绳的传动装置固定连接，所述轴角编码器能够获得钢丝绳上检测点的位置信息；所述数据终端与GMI磁传感器和轴角编码器电性连接，所述数据终端能够获得检测点的位置信息和磁场信息；
所述数据终端与服务器通讯连接，所述数据终端向服务器发送钢丝绳上检测点的位置信息和磁场信息并存储在服务器中；
所述服务器还存储有损伤模板。


2.如权利要求1所述的钢丝绳探伤系统，其中，所述钢丝绳探伤系统的壳体由外向内依次包括外壳、垫层和内芯，所述钢丝绳的通孔设置在内芯的内部；所述垫层固定在外壳与内芯之间。


3.如权利要求1所述的钢丝绳探伤系统，其中，所述屏蔽层为坡莫合金制作的双层聚磁屏蔽层，所述双层聚磁屏蔽层包括外屏蔽层和内屏蔽层,所述GMI磁传感器设置在内、外屏蔽层之间；所述GMI磁传感器的的探头朝向钢丝绳，所述内屏蔽层在GMI磁传感器的位置开槽，使GMI磁传感器探头能够检测到钢丝绳。


4.如权利要求1所述的钢丝绳探伤系统，其中，所述GMI磁传感器设置有多个，所述GMI磁传感器均匀分布在通孔外壁的圆周上。


5.一种使用如权利要求1所述的钢丝绳探伤系统的探伤方法，其步骤为：
S10,所述数据终端通过轴角编码器获得钢丝绳上检测点i的位置信息si、通过GMI磁传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱阳，刘景毅，李燕南，李定朋，高秀卫，高新春，
申请(专利权)人：国创时代北京地磁导航通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11