钢丝绳双回路磁性探伤传感器制造技术

本发明专利技术提供一种钢丝绳双回路磁性探伤传感器，包括磁场发生模块、磁场检测模块、直流信号预处理模块、交流信号加法器、直流信号处理模块、单片机模数转换模块、电源模块及上位机智能处理模块显示模块；其首先通过整体测量钢丝绳的直径变化对整个钢丝绳的磨损状况进行评估,智能设定探伤软件的基本参数,然后再进行精细检测,最终实现准确测量钢丝绳内外损伤的目的，而且能够监控传感器对被测钢丝绳损伤信号的传输速度，结合损伤信号大小，通过查询数据库中信号标准，实现钢丝绳的损伤信号的量化。本发明专利技术工作稳定可靠，实用范围广，使得测量灵敏度、精确性有很大提高，更容易且准确的发现钢丝绳的损毁状况，实现钢丝绳损伤的量化。

【技术实现步骤摘要】
钢丝绳双回路磁性探伤传感器
本专利技术属于传感器
，具体涉及一种钢丝绳双回路磁性探伤传感器。
技术介绍
目前,随着现在工业和服务业的迅速发展,钢丝绳的应用领域(例如:矿山、索道、起重设备、电梯、港口机械、缆索桥等各领域)也在不断扩展,但这也伴随着钢丝绳的安全隐患也越来越突显。因此对钢丝绳的探伤要求也越发严苛。而国内的磁探伤原理主要可以分为两种：弱磁检测和强磁检测，例如：洛阳TCK和TST采用的是弱磁检测，而上海且华和华中理工大学采用的是强磁检测，但这些厂家采用的检测方式在不同程度的上都存在着一些缺陷：例如：第一，钢丝绳本身的均匀性存在偏差，导致测量过程中出现误报警；第二，钢丝绳在运行过程中会出现不同程度的抖动，会导致传感器的探测结果的出现偏差；第三，钢丝绳相同损伤情况下，内部损伤，漏磁较小，而外部损伤，漏磁较大，这些因素导致该类探伤传感器对钢丝绳损伤量化是比较困难的。第四，钢丝绳检测完之后存在大量的剩磁，从而影响下次检测。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术的目的是提供一种钢丝绳双回路磁性探伤传感器，其采用一正一负连续磁场对钢丝绳进行检测，使得钢丝绳检测后的剩磁量小很多，能够有效克服钢丝绳自身抖动对测量结果的影响。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种钢丝绳双回路磁性探伤传感器，其是由传感器探测模块、传感器的控制模块、传感器上位机的智能处理模块组成的；其中传感器探测模块是由磁场发生模块、磁场检测模块组成的；传感器的控制模块包括直流信号检测预处理模块、交流信号加法器模块、直流信号加法器、直流信号差分放大电路、单片机模数转换模块、电源模块；其中所述传感器的控制模块实行两套处理电路，当激励源为直流电源，探测模块产生的信号传入直流信号检测预处理模块，接着进入直流信号加法器、直流信号差分放大电路、单片机模数转换模块；当激励源为交流电源，探测模块产生的信号传入交流信号加法器模块，再进入单片机模数转换模块，最后由单片机模数转换模块传入传感器上位机的智能处理模块。所述探伤传感器，由激励模块产生交变磁场或直流磁场；检测模块中，当钢丝绳的缺陷经过霍尔元件时，霍尔元件会对测量区域内的钢丝绳内部进行抽磁检测；交流信号加法器中以激励源为交流信号时,将检测模块中两个霍尔元件采集信号进行求和,再将两个求和值取平均,通过查询数据库，得到整体测量钢丝绳的直径变化量，进而对整个钢丝绳的磨损状况进行评估；检测模块处理信号，首先通过直流信号预处理模块将霍尔元件采集钢丝绳的外界干扰波形进行过滤，避免干扰钢丝绳损伤信号的检测；经直流信号加法器将四组霍尔元件提取的信号，通过加法器进行相加求和可以有效的屏蔽掉信号中抖动干扰；直流信号差分放大输出模块将两组求和后信号进行相减并放大输出，同时，滤除信号中的共模干扰，将有用信号按比例放大；此外，还能够抵消霍尔元件在测量过程中出现的温漂，提高采集信号的信噪比。单片机数据模数转换模块接收交流信号加法器、直流信号差分放大输出模块的钢丝绳的缺陷信号和钢丝绳直径信号转换成数字信号，并将其传输到上位机数据智能处理显示模块；经上位机数据智能处理显示模块将信号进行显示分析、计算、整理、存储、生成报告等操作。电源模块同时为检测模块、激励线圈驱动模块及单片机数据模数转换模块提供电源。所述磁场发生模块，包括激励线圈和E型硅钢片支架，其中，两组E型硅钢片及其六组激励线圈构成传感器的激励部分，E型硅钢片的三个端部切割成半圆形的凹槽，上、下两个E型硅钢片完整对接，中间形成一个完整的空心圆，用于穿被测钢丝绳；在两个E型钢轨片的三个端部分别缠绕六个激励线圈，施加激励源后，E型硅钢片和钢丝绳上就可以形成上、下大小相等方向相同，左、右大小相等方向相反的四个稳定磁场，其中两靠边的激励线圈的绕制方向与中间激励线圈的绕制方向相反。所述磁场检测模块，包括楔形硅钢片组、马蹄形硅钢片组和霍尔元件，其中两个马蹄形硅钢片组的U口对接，组成的圆孔让其穿过钢丝绳，在每个马蹄形硅钢片组的顶部放置一个霍尔元件，而楔形硅钢片组的顶部与霍尔元件另一面相连，楔形硅钢片组的底部与磁场发生模块中的E型硅钢片组的凹陷处相连；马蹄形硅钢片组用于协助霍尔元件从钢丝绳中进行抽取磁力线,通过检测抽取磁力线的强弱,来判定钢丝绳的损伤大小。检测中，磁场检测模块与磁场发生模块进行组合，其中，磁场发生模块的每两个激励线圈中分别放置一组马蹄形硅钢片，在马蹄形硅钢片尖部放置霍尔元件，其中霍尔元件的表面A与E型硅钢片组用楔形硅钢片组进行连接，用于抽取钢丝绳中的磁力线。当损伤经过传感器时，霍尔元件1和霍尔元件2之间的间隔距离是固定的，而缺陷信号经过霍尔元件1和霍尔元件2的时间是可测的，这样就可以计算出钢丝绳的损伤经过传感器的速度，通过波形大小及速度通过查询上位机存储的损伤数据库准确得到钢丝绳的损伤大小，实现钢丝绳损伤程度的量化。1、交流整体检测在磁场发生模块中，上半部分E型硅钢片绕制的线圈从左往右依次是：激励线圈A、激励线圈B和激励线圈C；下半部分E型硅钢片绕制的线圈从左往右依次是：激励线圈D、激励线圈E和激励线圈F；在E型硅钢片上的激励线圈A施加交流电源,同时在激励线圈B上施加相位相差180°的交流电源，C型线圈不接激励源；将霍尔元件1和霍尔元件3得到的测量结果进行求和，而霍尔元件2和霍尔元件4得到的测量结果进行求和；将两次求和的值取平均值，与传感器上位机中的参考数据进行比对，得到钢丝绳的直径数据，同时将钢丝绳上的剩磁进行清磁，为传感器精确探伤做准备。通过对比数据库中的数据，用于判断钢丝绳整体的磨损情况,设定探伤软件的基本参数。检测中，将霍尔元件1和霍尔元件3得到的测量结果进行求和，霍尔元件2和霍尔元件4得到的测量结果进行求和可以有效抵消钢丝绳自身抖动对传感器的影响。2、直流精确检测在E型硅钢片的三组激励线圈(激励线圈A、激励线圈B和激励线圈C)施加同向直流电源,由于两边激励线圈的绕制方向与中间激励线圈的绕制方向相反，使得在钢丝绳的测量区域内形成两个大小相等方向相反的恒定磁场。假定激励线圈A和激励线圈B产生的磁力线进入到钢丝绳中的为正磁力线，激励线圈C产生的磁力线进入到钢丝绳中的为负磁力线。当钢丝绳没有损伤时，霍尔元件受到左右线圈产生的磁力线的影响，磁力线正负抵消，导致霍尔元件输出为基础电位。当钢丝绳损伤从激励线圈A到激励线圈B方向运动时：当损伤从激励线圈A到霍尔元件1处时，从激励线圈A产生的磁力线进入霍尔元件（霍尔元件1和霍尔元件3）的量就会减小，而激励线圈C产生的磁力线进入霍尔元件（霍尔元件1和霍尔元件3）的量没有改变，使得进入霍尔元件（霍尔元件1和霍尔元件3）的磁力线就会失衡（负磁力线成主导磁力线），随着损伤也会逐渐靠近霍尔元件，这就导致霍尔元件1和霍尔元件3从钢丝绳中抽取的磁力线总和也会逐渐呈现负磁力线状态，即霍尔元件1和霍尔元件3所转化的电动势之和也会逐渐减小。当损伤进入霍尔元件1处后直接导致霍尔元件（霍尔元件1和霍尔元件3）抽取的磁力线能力整体减小，形成一个短暂的过渡区。当损伤从霍尔元件1处到激励线圈C处时，从激励线圈C产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢丝绳双回路磁性探伤传感器，其是由传感器探测模块、传感器的控制模块、传感器上位机的智能处理模块组成的；其特征在于：传感器探测模块是由磁场发生模块、磁场检测模块组成的；传感器的控制模块包括直流信号检测预处理模块、交流信号加法器模块、直流信号加法器、直流信号差分放大电路、单片机模数转换模块、电源模块；其中所述传感器的控制模块实行两套处理电路，当激励源为直流电源，探测模块产生的信号传入直流信号检测预处理模块，接着进入直流信号加法器、直流信号差分放大电路、单片机模数转换模块，当激励源为交流电源，探测模块产生的信号传入交流信号加法器模块，再进入单片机模数转换模块，最后由单片机模数转换模块传入传感器上位机的智能处理模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种钢丝绳双回路磁性探伤传感器，其是由传感器探测模块、传感器的控制模块、传感器上位机的智能处理模块组成的；其特征在于：传感器探测模块是由磁场发生模块、磁场检测模块组成的；传感器的控制模块包括直流信号检测预处理模块、交流信号加法器模块、直流信号加法器、直流信号差分放大电路、单片机模数转换模块、电源模块；其中所述传感器的控制模块实行两套处理电路，当激励源为直流电源，探测模块产生的信号传入直流信号检测预处理模块，接着进入直流信号加法器、直流信号差分放大电路、单片机模数转换模块，当激励源为交流电源，探测模块产生的信号传入交流信号加法器模块，再进入单片机模数转换模块，最后由单片机模数转换模块传入传感器上位机的智能处理模块。


2.根据权利要求1所述的一种钢丝绳双回路磁性探伤传感器，其特征在于：所述磁场发生模块，包括激励线圈和E型硅钢片支架；其中，由两组E型硅钢片及其六组线圈构成传感器的激励部分，E型硅钢片的三个端部都是半圆形的凹槽，上、下两个E型硅钢片可以完整对接，形成上、下大小相等方向相同，左、右大小相等方向相反的四个稳定磁场；采用四个马蹄形硅钢片，每两个进行整圆对接，在其顶部各安装一个霍尔元件，再利用四组楔形硅钢片组将钢丝绳上下的四个霍尔元件分别与E型硅钢片组相连构成各自的磁回路，形成两组检测模块；
所述激励部分中，上半部分E型硅钢片绕制的线圈从左往右依次是：激励线圈A、激励线圈B和激励线圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海涛，曹晋宏，
申请(专利权)人：山西科为感控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14