专利名称：钢绳芯胶带磁记忆智能检测传感器的制作方法
技术领域：
本发明钢绳芯胶带磁记忆智能检测传感器，属于无损检测技术领域，涉及一种针对铁磁材料的无损检测智能传感器，对处于疲劳载荷下的铁磁材料进行早期诊断及寿命评估的传感器。
背景技术：
钢绳芯皮带输送系统被广泛应用，接头是输送系统的薄弱环节。钢绳芯皮带接头部分可能因拉力过大出现接头抽动，或者受外力冲击过大导致断绳等，这些问题给安全带来了极大的隐患。因此，对钢绳芯皮带进行安全检测显得尤为重要。目前常用的无损检测手段有射线检测法、超声波检测法、磁粉检测法、涡流检测法和渗透检测法。而这些检测方法存在仅对已有的缺陷进行检测；需要进行一些预处理(如磁化)；不能在线检测；受人为因数影响大等不足之处。金属磁记忆检测技术是唯一能够进行早期诊断的新型无损检测技 术。该技术弥补了传统无损检测的不足，有检测时无需设备停止工作；无需对设备进行预处理；检测速度快等优点。但载荷和应力集中区漏磁场的对应关系还未探明，目前，由于在切平面内很难确定找到磁场分量的最大值HP(x)，所以不能确定传感器的放置位置，目前的磁记忆检测传感器仅是根据漏磁场法向分量Hp (y)过零点的位置这一个指标来确定应力集中或缺陷的位置，而且不能对应力集中程度进行评估，因此，急需对磁记忆检测技术的进一步研究。
发明内容
本发明钢绳芯胶带磁记忆检测智能传感器的目的是克服现有技术的不足，提出一种传感探头上带有磁屏蔽罩高速电机的传感器的技术方案，该传感器是通过在磁场切平面高速旋转扫描得到切平面的磁场的最大值的方法，使测量所得应力集中区的位置更加准确，并且能够对应力集中或缺陷的程度加以评估。本发明钢绳芯胶带磁记忆检测智能传感器，其特征在于是一种传感探头上带有磁屏蔽罩高速电机的传感器，该传感器是针对铁磁材料的无损检测，通过在应力集中区漏磁场切平面高速旋转扫描的方法得到切平面的磁场的最大值，即应力集中区漏磁场切向分量Hp(X)，使测量所得应力集中区的位置更加准确，并且能够对应力集中或缺陷的程度加以评估和进行自校准，使所测得的磁记忆信号更加精确的金属磁记忆智能传感器，该传感器由第一传感探头11、第二传感探头12、第三传感探头13、第四传感探头14、第五传感探头15、第六传感探头16、第七传感探头17、第八传感探头18、传感器底座19、右连接端口 20、电源模块21、存储模块22、微处理器模块23、通信模块24、信号调理模块25和左连接端口 26组成，其中所述各传感探头每个都是由切向分量磁阻元件I、法向分量磁阻元件2、探头外壳3、带磁屏蔽罩的高速电机4、左探头固定螺母5、数据线6、右探头固定螺母7、左探头通风口 8、右探头通风口 9和探头固定夹10组成，各个传感探头的外壳由闻弱磁场导磁率的坡旲合金构成，其所述的切向分量磁阻元件I与带磁屏蔽罩的高速电机4的转轴相连且工作时进行高速旋转，其所述的法向分量磁阻元件2固定不动，带磁屏蔽罩的高速电机4每转动一周切向分量磁阻元件I通过数据线6进行数据的传输采集一组数据，由微处理器模块23从这一组数据中提取出最大值，即为切线分量Hp(X)的值，同时法向分量磁阻元件2测得的值即为发向分量HP(y)的值；其所述各个传感探头的外壳上都开有左探头通风口 8和右探头通风口 9，用于旋转时空气对流；其所述每个传感探头通过位置可调的探头固定夹10与左探头固定螺母5和右探头固定螺母7连在一起，并将其呈一条直线安装固定在传感器的底座19上，各传感探头相互之间的距离可以根据现场情况调整；其所述的传感器底座19总体长200mm，传感器底座19上设有右连接端口 20和左连接端口 26，皮带的输送速度为I. 3m/s一I. 6m/s,皮带的宽度为400m—1200mm,根据皮带的宽度确定传感器的个数,各个传感探头之间的距离与相邻钢绳芯之间的距离相等，将传感器安装位置远离大型机械和线缆300m以外，固定于皮带机下皮带的下方，通过探头固定夹10调整以上所述各传感探头与皮带之间的距离为30— 80mm ;信号调理模块25由滤波电路、放大电路和微分电路组成，进行信号的处理；微处理器模块23移植入Linux操作系统完成信号的高速采集、通道切换和A/D转 换；存储模块22用于存储启动程序、缓存数据、存储操作系统和测量数据；通信模块24用于将所测得的数字信号通过RS485总线进行传输或者保存到存储模块22，所述的各个传感探头、微处理器模块23、通信模块24通过电源模块20进行供电，本传感器的参数为灵敏度1.0 mV/V/G分辨率85 ii G
工作电压及电流3. 3V ( Vcc彡5V，I彡IOmA 漂移S 3nT/h 磁场强度范围±6 G 工作温度-40°C—125°C 通信协议RS485。上述钢绳芯胶带磁记忆检测智能传感器，其特征在于所述的传感器之间的连接，通过传感器底座19的右连接端口 20和左连接端口 26进行对接，实现传感器的测量范围的扩展。本发明钢绳芯胶带磁记忆检测智能传感器与现有技术相比，如公开号为CN101900707A，
公开日为2010年12月I日的中国专利文献公开了一种金属磁记忆定量检测的方法，在文献中提到的提取切向分量的方法，只是通过矢量合成得到的近似值，与切线分量的真实值有一定的差别；而本发明中用到的旋转扫描的方法，所得为切向分量的真实值，测量的准确性会有明显的提高。本发明具有的有益效果是
I.通过旋转扫描的方法，得到钢绳芯应力集中区漏磁场切平面的各个方向的磁场大小，并高速旋转电机转动一周所采集的数据作为一组数据，选出其中的最大值，即为应力集中区漏磁场切向分量的值Hp(X)，解决了目前应力集中区漏磁场的切平面磁场最大值难以提取即切向分量难以提取的问题。2.本传感器的测量范围，根据现场要求，通过传感器底座的对接进行扩展，传感探头之间的距离，传感探头相对于传感器底座的高度均可调整，使传感器更好的满足现场要求，提闻了检测的精度。3.本传感器同时采集了切向分量Hp(X)和法向分量HP(y)，提高了检测的准确度。
图I是传感探头结构 图2是智能传感器侧面 图I中1_切向分量磁阻元件、2-法向分量磁阻元件、3-探头外壳、4-带磁屏蔽罩的高速电机、5-左探头固定螺母、6-数据线、7-右探头固定螺母、8-左探头通风口、9_右探头通风口、10-探头固定夹。图2中11_第一传感探头、12-第二传感探头、13-第三传感探头、14-第四传感探头、15-第五传感探头、16-第六传感探头、17-第七传感探头和18-第八传感探头、19-传感器底座、20-右连接端口、21-电源模块、22-存储模块、23-微处理器模块、24-通信模块、25-信号调理模块、26-左连接端口。
具体实施例方式下面结合附图介绍本发明的具体实施方法
实施方式I :
传感探头包括切向分量磁阻元件I、法向分量磁阻元件2、探头外壳3、带磁屏蔽罩的闻速电机4、左探头固定螺母5和右探头固定螺母7、数据线6、左探头通风口 8和右探头通风口 9。其中，探头外壳3由高弱磁场导磁率的坡莫合金构成，切向分量磁阻元件I与带磁屏蔽罩的高速电机4的传动杆相连，法向分量磁阻元件2固定不动，且由数据线6进行数据的传输。带磁屏蔽罩的高速电机4每转动一周认为切向分量磁阻元件I采集了一组数据，由微处理器模块从这一组数据中提取出最大值，即为切线分量Hp(X)的值。法向分量磁阻元件2固定不动，测得的值即为发向分量HP(y)的值。本传感器包括第一传感探头11、第二传感探头12、第三传感探头13、第四传感探头14、第五传感探头15、第六传感探头16、第七传感探头17、第八传感探头18、传感器底座19、右连接端口 20、电源模块21、存储模块22、微处理器模块23、通信模块24、信号调理模块25、左连接端口 26，以上所述的每个传感探头通过位置可调的探头固定夹10与左探头固定螺母5和右探头固定螺母7连在一起，并将其呈一条直线安装固定在传感器的底座19上，各传感探头相互之间的距离可以根据现场情况调整，通过改变探头固定夹10的位置来改变各个传感探头的高度。以上所述的各个传感探头测得的信号经数据线6传输到信号调理模块25，进行信号的滤波、微分、放大处理，再传输至微处理器模块23进行A/D转换，数据分析，将测得的数据通过通信模块RS485进行传输，或者保存到存储模块22 ；由电源模块21给各个传感、微处理器模块23、通信模块24进行供电。本传感器根据现场的要求，并通过传感器底座19的右连接端口 20和左连接端口26进行对接，实现传感器的测量范围的扩展；
本传感器底座19长为200_，皮带的宽度为600_，皮带输送速度为I. 3m/s,根据皮带的宽度，确定传感器的个数为3个；根据现场皮带的型号，调整相邻传感探头之间的距离和相邻钢绳芯之间的距离相等；将传感器安装的位置远离大型机械和线缆300m以外，固定于皮带机下皮带下方，通过探头固定夹10调整各传感探头与皮带之间的距离为80mm,本传感器的参数
灵敏度0. 7 mV/V/G
工作电压及电流3. 3V彡Vcc彡5V，I彡IOmA
漂移2nT/h
分辨率85 ii G
磁场强度范围±6 G
工作温度0°C
通信协议RS485。
实施方式2:
本传感器底座19长为200mm，皮带的宽度为800mm，皮带输送速度为I. 6m/s,根据皮带的宽度4个该传感器相互连接进行扩展；根据现场皮带的型号，调整相邻两个传感探头之间的距离和相邻钢绳芯之间的距离调整为相等；将传感器安装的位置远离大型机械和线缆300m以外，固定于皮带机下皮带下方，通过探头固定夹10调整以上所述传感探头与皮带之间的距离为30mm，本传感器的参数
灵敏度1. 3 mV/V/G
工作电压及电流3. 3V彡Vcc彡5V，I彡IOmA
漂移InT/h
分辨率85 ii G
磁场强度范围±6 G
工作温度_15°C
通信协议RS485
其它同实施方式I。实施方式3:
本传感器底座19长为200_，皮带的宽度为1200_，皮带输送速度为2. Om/s,根据皮带的宽度6个该传感器相互连接进行扩展；根据现场皮带的型号，调整相邻传感探头之间的距离和相邻钢绳芯之间的距离调整为相等；将传感器安装的位置远离大型机械和线缆300m以外，固定于皮带机下皮带下方，通过探头固定夹10，调整以上所述传感器探头与皮带之间的距离为50mm，本传感器的参数
灵敏度1.0 mV/V/G
工作电压及电流3. 3V彡Vcc彡5V，I彡IOmA
漂移3nT/h
分辨率85 iiG
磁场强度范围±6 G
工作温度25°C
通信协议RS485
其它同实施方式I。
权利要求
1.钢绳芯胶带磁记忆检测智能传感器，其特征在于是一种传感探头上带有磁屏蔽罩高速电机的传感器，该传感器是针对铁磁材料的无损检测，通过在应力集中区漏磁场切平面高速旋转扫描的方法得到切平面的磁场的最大值，即应力集中区漏磁场切向分量Hp(X)，使测量所得应力集中区的位置更加准确，并且能够对应力集中或缺陷的程度加以评估和进行自校准，使所测得的磁记忆信号更加精确的金属磁记忆智能传感器，该传感器由第一传感探头(11)、第二传感探头(12)、第三传感探头(13)、第四传感探头(14)、第五传感探头(15)、第六传感探头(16)、第七传感探头(17)、第八传感探头(18)、传感器底座(19)、右连接端口( 20)、电源模块(21)、存储模块(22)、微处理器模块(23)、通信模块(24)、信号调理模块(25)和左连接端口(26)组成，其中所述各传感探头每个都是由切向分量磁阻元件(I)、法向分量磁阻元件(2)、探头外壳(3)、带磁屏蔽罩的高速电机(4)、左探头固定螺母(5)、数据线(6)、右探头固定螺母(7)、左探头通风口(8)、右探头通风口(9)和探头固定夹(10)组成，各个传感探头的外壳由高弱磁场导磁率的坡莫合金构成，其所述的切向分量磁阻元件(I)与带磁屏蔽罩的高速电机(4)的转轴相连且工作时进行高速旋转，其所述的法向分量磁阻元件(2)固定不动,带磁屏蔽罩的高速电机(4)每转动一周切向分量磁阻元件(I)通过数据线(6)进行数据的传输采集一组数据，由微处理器模块(23)从这一组数据中提取出最大值，即为切线分量Hp(X)的值，同时法向分量磁阻元件(2)测得的值即为发向分量Hp(y)的值；其所述各个传感探头的外壳上都开有左探头通风口(8)和右探头通风口(9)，用于旋转时空气对流；其所述每个传感探头通过位置可调的探头固定夹(10)与左探头固定螺母(5)和右探头固定螺母(7)连在一起，并将其呈一条直线安装固定在传感器的底座(19)上，各传感探头相互之间的距离可以根据现场情况调整；其所述的传感器底座(19)总体长200mm，传感器底座(19)上设有右连接端口(20)和左连接端口(26)，皮带的输送速度为I. 3m/s一I. 6m/s,皮带的宽度为400m—1200mm,根据皮带的宽度确定传感器的个数，各个传感探头之间的距离与相邻钢绳芯之间的距离相等，将传感器安装位置远离大型机械和线缆300m以外，固定于皮带机下皮带的下方，通过探头固定夹(10)调整以上所述各传感探头与皮带之间的距离为30— 80mm，信号调理模块(25)由滤波电路、放大电路和微分电路组成，进行信号的处理；微处理器模块(23)移植入Linux操作系统完成信号的高速采集、通道切换和A/D转换；存储模块(22)用于存储启动程序、缓存数据、存储操作系统和测量数据；通信模块(24)用于将所测得的数字信号通过RS485总线进行传输或者保存到存储模块(22)，所述的各个传感探头、微处理器模块(23)、通信模块(24)通过电源模块(20)进行供电，本传感器的参数为 灵敏度1.0 mV/V/G 分辨率85 ii G 工作电压及电流3. 3V彡Vcc彡5V，I彡IOmA 漂移S 3nT/h 磁场强度范围±6 G 工作温度-40°C—125°C 通信协议RS485。
2.按照权利要求I所述钢绳芯胶带磁记忆检测智能传感器，其特征在于所述的传感器之间的连接，通过传感器底座(19)的右连接端口(20)和左连接端口(26)进行对接，实现传感器的测量 范围扩展。
全文摘要
一种钢绳芯胶带磁记忆检测智能传感器，属于无损检测技术领域，其特征在于是一种针对铁磁材料的无损检测，通过在磁场切平面高速旋转扫描的方法得到切平面的磁场的最大值，使测量所得应力集中区的位置更加准确，并且能够对应力集中或缺陷的程度加以评估和进行自校准，使所测得的磁记忆信号更加精确的金属磁记忆智能传感器，该传感器提取到了漏磁场的切向分量HP(x)，结合法向分量HP(y)，使检测结果更加可靠，且对应力集中或缺陷的程度进行了评估；具有自校准，自检功能，提高了检测精度。
文档编号G01N27/83GK102706956SQ20121018518
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者乔铁柱, 唐艳同, 李建勇, 李效露, 牛犇, 王峰, 胡明明 申请人:太原理工大学