铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置的制作方法

本实用新型涉及损伤检测技术领域，特别是涉及铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置。

背景技术：

钢丝绳作为工程中的一种主要承载构件，广泛应用于矿山、冶金、建筑、桥梁、交通、运输、港口等诸多领域，其使用安全问题直接关乎生命及生产安全，历来都备受关注。长期以来人们对钢丝绳主要采用人工目测检测和定期更换的方法来避免其发生事故，人工目测效率低、可靠性差、且容易因过早更换而造成巨大浪费。目前应用较多方法为钢丝绳电磁检测方法，主要是对钢丝绳进行漏磁或弱磁检测。

钢丝绳检测的损伤类型主要有LMA(金属截面积损失)和LF(局部缺陷、断丝)，LMA指钢丝绳的钢丝由于疲劳磨损、腐蚀、挤压等原因造成钢丝金属截面积减小，主要包括锈蚀、磨损、钢丝绳绳径缩细等，侧重考察钢丝绳中金属横截面积的缺损程度，LF指钢丝绳局部位置上产生的损伤，主要包括：内外部断丝、局部形状异常、锈蚀斑点等。

LF的漏磁场特征为具有很强的突变型，变化梯度陡，相对于LF信号，LMA 的信号突变性小，但范围较宽。现有的检测仪器，大多偏向于其中一种损伤的检测，而对另一种损伤检测的精度则相对偏低，并且现有的检测方法只能满足对钢丝绳漏磁无损检测的定性分析，但对损失的定量能力有限。

技术实现要素：

基于此，有必要针对一般的检测仪器无法全面检测多种损伤的问题，提供一种铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置。

一种铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置，包括壳体及均收容于所述壳体内的导磁体、两个永磁体、极靴和采集板组，两个所述永磁体呈异极性的设置于所述导磁体相对的两端形成磁化钢丝绳的磁场，所述极靴覆盖于所述永磁体的外表面，所述采集板组设于两个异极性的所述永磁体之间且包括沿钢丝绳的轴向间隔设置的第一采集板组和第二采集板组，且所述第一采集板组和所述第二采集板组均沿所述钢丝绳的周向设置。

上述铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置的外壳内收容可形成磁化钢丝绳磁场的导磁体、永磁体及极靴，并且在永磁体的外表面覆盖有极靴以增大钢丝绳的励磁面积、减小气隙并使磁力线更加均匀，沿钢丝绳的周向设置的第一采集板组或第二采集板组采集钢丝绳的漏磁感应强度以检测钢丝绳的截面积损失，沿钢丝绳的轴向间隔分布的第一采集板组和第二采集板组同时采集钢丝绳的漏磁感应强度值以检测钢丝绳的局部缺陷，如此通过检测装置可以实现钢丝绳截面积及局部两种损伤的检测。

在其中一个实施例中，所述第一采集板组包括第一采集板及多个沿所述钢丝绳的周向分布于所述第一采集板上的第一采集件，所述第二采集板组包括第二采集板及多个沿所述钢丝绳的周向分布于所述第二采集板上的第二采集件，且多个所述第一采集件与多个所述第二采集件沿所述钢丝绳轴向的间距为所述钢丝绳捻距的整数倍。

在其中一个实施例中，所述导磁体包括相互对称的上导磁体和下导磁体，所述永磁体包括相互对称的上永磁体和下永磁体，所述上导磁体和所述下导磁体的同一端分别同极性的对称设置所述上永磁体和所述下永磁体，所述极靴包括相互对称且分别设于所述上永磁体和所述下永磁体外表面的上极靴和下极靴，所述第一采集板组包括相互对称的第一上采集板组和第一下采集板组，所述第二采集板组包括相互对称的第二上采集板组和第二下采集板组，所述第一上采集板组和所述第二上采集板组位于两个异极性的所述上永磁体之间，且所述第一下采集板组和所述第二下采集板组位于两个异极性的所述下永磁体之间。

在其中一个实施例中，所述壳体包括相互对称的上壳体和下壳体，所述上导磁体、所述上永磁体及所述上极靴均收容于所述上壳体内形成上检测体，所述下导磁体、所述下永磁体及所述下极靴均收容于所述下壳体内形成与所述上检测体对称的下检测体，且在所述上检测体与所述下检测体对接时的对接处沿平行两个所述上永磁体间隔设置的方向上开设有允许所述钢丝绳通过的通道。

在其中一个实施例中，所述上壳体与所述下壳体对接时在垂直所述钢丝绳轴向的方向上的一端铰接，另一端可选择地打开或封闭所述通道。

在其中一个实施例中，所述上壳体包括具有收容腔的外壳及安装架，所述上导磁体收容于所述收容腔内，所述安装架设于所述收容腔内且将所述收容腔分为左腔体及右腔体，两个所述上永磁体分别异极性的设于所述上导磁体相对的两端且分别位于所述左腔体和所述右腔体内，所述安装架用于安装所述第一上采集板组和所述第二上采集板组。

在其中一个实施例中，还包括导磁片，所述导磁片的一端与所述上导磁体或所述下导磁体接触。

在其中一个实施例中，还包括套筒，所述套筒设于所述通道内。

在其中一个实施例中，还包括把手，所述把手设于所述上壳体。

附图说明

图1为本实用新型一具体实施例中铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置一种状态下的结构示意图；

图2为图1所示铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置的原理示意图；

图3为图1所示铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置另一状态下的结构示意图；

图4位图1所示铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置中上检测体的上壳体的结构示意图；

图5为本实用新型一具体实施例中铁磁性钢丝绳金属截面积损失检测方法的流程图；

图6为本实用新型一具体实施例中铁磁性钢丝绳局部缺陷检测方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1及图2所示，本实用新型一具体实施例中铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置100包括壳体10及均设于壳体10内的导磁体20、两个永磁体30、极靴50及采集板组70，两个永磁体30呈异极性的放置于导磁体 20相对的两端形成磁化钢丝绳的磁场，极靴50覆盖于永磁体30的外表面，采集板组70设于两个异极性的永磁体30之间且包括沿钢丝绳的轴向间隔设置的第一采集板组72和第二采集板组74，并且采集板组72和第二采集板组74均沿钢丝绳的周向设置。

上述铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置100的外壳10内收容可形成磁化钢丝绳磁场的导磁体20、永磁体30及极靴50，并且在永磁体30 的外表面覆盖有极靴50以增大钢丝绳的励磁面积、减小气隙并使磁力线更加均匀，沿钢丝绳的周向设置的第一采集板组72或第二采集板组74采集钢丝绳的漏磁感应强度以检测钢丝绳的截面积损失，沿钢丝绳的轴向间隔分布的第一采集板组72和第二采集板组74同时采集钢丝绳的漏磁感应强度值以检测钢丝绳的局部缺陷，如此通过检测装置100可以实现钢丝绳截面积及局部两种损伤的检测。

在本具体实施例中，导磁体20由工业纯铁制成，其机械加工性能好且价格便宜，永磁体30采用铷铁硼制成。可以理解地，在其他一些实施例中，永磁体 30采用稀土永磁材料，该材料矫顽力和剩磁都比较大，可以满足钢丝绳磁化饱和的要求。

具体地，第一采集板组72包括第一采集板及多个沿钢丝绳的周向分布于第一采集板上的第一采集件，第二采集板组74包括第二采集板及多个沿钢丝绳的周向分布于第二采集板上的第二采集件，且多个第一采集件与多个第二采集件沿钢丝绳轴向的间距为钢丝绳捻距的整数倍，以有效的克服钢丝绳股波及空间电磁干扰，提高检测的可靠性。优选地，第一采集件和第二采集件为霍尔元件，第一采集件与第二采集件的数量均为8个。

进一步地，导磁体20包括相互对称的上导磁体21和下导磁体23，永磁体 30包括相互对称的上永磁体32和下永磁体34，上导磁体21和下导磁体23的同一端同极性的对称设置上永磁体32和下永磁体34，极靴50包括相互对称且分别设于上永磁体32和下永磁体34外表面的的上极靴52和下极靴54，第一采集板板组72包括相互对称的第一上采集板组721和第一下采集板组723，第二采集板组74包括相互对称的第二上采集板组741和第二下采集板组743，第一上采集板组721和第二上采集板组741位于两个异极性的上永磁体34之间，并且第一下采集板组723和第二下采集板组743位于两个异极性的下永磁体34之间。如此，上导磁体21、上永磁体32及上极靴52可形成上磁场，下导磁体23、下永磁体34及下极靴54可形成下磁场，钢丝绳可放在上极靴52与下极靴54 之间位于上磁场及下磁场内被均匀的磁化。

更进一步地，壳体10包括相互对称的上壳体12和下壳体14，上导磁体21、上永磁体32及上极靴52均收容于上壳体12内形成上检测体120，下导磁体23、下永磁体34及下极靴54均收容于下壳体14内形成与上检测体12对称的下检测体140，且在上检测体120与下检测体140对接时的对接处沿平行两个上永磁体32间隔设置的方向开设有允许钢丝绳通过的通道80，上壳体12与下壳体14 垂直钢丝绳轴向方向上的一端铰接，另一端可选择的打开或关闭通道80，将钢丝绳放入通道80内进行损伤检测，通道80内的钢丝绳可被磁化至饱和，且通道80可以打开或关闭便于放入或取出钢丝绳。

如图3所示，在其中一个实施例中，铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置100还包括设于通道80处的套筒90，使套筒90的直径稍大于待测钢丝绳的直径留出一固定间隙，该固定间隙将对某一特定型号钢丝绳的抖动程度起到一定的限制作用，其固定间隙参数由实验确定，因此通过使用不同的套筒90和计算出固定间隙可以克服提离效用，同时可以防止检测过程中钢丝绳与极靴50及霍尔元件摩擦；并且套筒90相对的两端设有可与通道80的端部抵接的限位凸台，防止套筒90放置于通道80内后沿通道80的轴向滑动。

具体地，铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置100还包括设于上壳体12上的把手92，通过把手92操作者转动上壳体12打开或闭合通道 80。

如图1及图4所示，在本具体实施例中，上壳体12包括具有收容腔的外壳 121及安装架123，上导磁体21收容于收容腔内，安装架123设于收容腔内且将收容腔分为左腔体1214和右腔体1216，两个上永磁体32分别异极性的设于上导磁体21相对的两端且分别位于左腔体1214和右腔体1216内，两个上极靴 52分别设于两个上永磁体32外表面上且分别位于左腔体1214和右腔体1216内，安装架123用于安装第一上采集板组721和第二上采集板组741，以检测钢丝绳的漏磁感应强度。通过外壳121和安装架123安装固定上导磁体21、上永磁体 32及上极靴52，将形成磁场的原件集合安装在上壳体12上以便于操作人员检测。可以理解的，下壳体14与上壳体12以相同的结构设置，在此不做赘述。

进一步地，安装架123上开设有安装第一上采集板组721和第二上采集板组741的安装槽1232，第一上采集板组721包括第一上采集板及多个第一上采集元件，第一上采集板设于安装槽1232内且一端与上导磁体21接触，另一端开设有半圆弧凹槽，多个第一上采集件间隔设于半圆凹槽的内壁上，可以沿钢丝绳的周向检测漏磁感应强度。可以理解地，第二上采集板组741的结构与第一上采集板组721相同，在此不做赘述。

在其中一个实施例中，铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置100还包括导磁片60，导磁片60的一端与上导磁体21或下导磁体23接触，使磁场的磁力线分布更加聚集。具体的，导磁片60设于上壳体12的安装架123 上，且一端与上导磁体21接触，具体数量为两块，第一上采集板组721和第二上采集板组741设于两块导磁片60之间且均位于安装槽1232内。可以理解地，导磁片60同样可以设于下壳体14上，且与下导磁体23接触，在此不做赘述。

如图5所示，本实用新型还提供一种用上述铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置100对钢丝绳损伤进行定量检测的铁磁性钢丝绳金属截面积损失检测方法，包括以下步骤：

S110，在可磁化钢丝绳的磁场中未放入钢丝绳的空载状态下，通过第一采集板组72或第二采集板组74检测得到磁场内的空载磁感应强度值；

S120，在磁场中放入标准钢丝绳，通过绕钢丝绳的周向设置的第一采集板组72或第二采集板组74检测得到标准磁感应强度值；

S130，在通道80中放入待测的第一钢丝绳样绳，通过第一采集板组72或第二采集板组74检测得到样绳磁感应强度值；

S140，计算空载磁感应强度值与标准磁感应强度值的差值得到所述标准钢丝绳完整截面积对应的基准磁感应强度值，并计算样绳磁感应强度值与标准磁感应强度值之间的差值得到样绳金属截面积损失量对应的样绳漏磁感应强度值；

S150，根据钢丝绳漏磁感应强度与钢丝绳金属截面积损失量之间的线性关系，计算样绳漏磁感应强度值与基准磁感应强度值之间的比，并结合样绳对应的钢丝绳系数得到样绳金属截面积损失量与标准钢丝绳完整金属截面积之间的损伤比，如此可以定量计算出钢丝绳金属截面积损伤量的百分比。

进一步地，步骤S150中根据钢丝绳漏磁感应强度与钢丝绳金属截面积损失量之间的线性关系的步骤包括以下步骤：

S151，将多根钢丝捆扎成钢丝绳；

S152，依次抽出钢丝模拟钢丝绳不同的金属截面积损失量，通过第一采集板组72或第二采集板组74分别对金属截面积损失量不同的钢丝绳的漏磁感应强度值进行检测；

S153，对检测数据回归得到漏磁感应强度与金属截面积损失量之间成线性关系。

具体地，漏磁感应强度B与抽取的钢丝根数x的关系式为：B＝ (0.1372x+0.1203)×10^-5，并且每根钢丝的截面积相同，进而可以得到漏磁感应强度B与截面积损失量之间成线性关系的相关指数，具体地，该相关指数的数值为0.9567。

进一步地，第一采集板组72或第二采集板组74检测到的空载磁感应强度值、标准磁感应强度值及试样漏感应强度值均转换为电压值，便于后续的数据处理。

如图6所示，本实用新型还提供一种用上述铁磁性钢丝绳金属截面积损失和局部缺陷检测装置100对钢丝绳损伤进行定量检测的铁磁性钢丝绳局部缺陷检测方法，包括以下步骤：

S210，在可磁化钢丝绳的磁场中放入待测的第二钢丝绳样绳，并通过沿第二钢丝绳样绳轴向间隔分布的第一采集板组72和第二采集板组74测得两组第一轴向漏磁感应强度值；

S220，得到两组第一轴向漏磁感应强度值之间的第一差值；

S230，根据得到的第一差值计算第二钢丝绳样绳的局部缺陷量，如此可以定量计算出待测钢丝绳的局部缺陷量。

进一步地，步骤S230包括以下步骤：

S231，通过第一采集板组72和第二采集板组74分别检测不同局部损失量的钢丝绳轴向两个不同位置的第二轴向漏磁感应强度并求其第二差值；

S232，通过数据回归找出局部缺陷量与第二差值之间的关系函数；

S233，将测得的第一差值带入局部缺陷量与第二差值之间的关系函数中得到第二钢丝绳样绳的局部缺陷量，完成待测钢丝绳局部缺陷量的定量计算。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。