检测电梯曳引钢带的磁致伸缩导波传感器及其检测方法与流程

本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种检测电梯曳引钢带的磁致伸缩导波传感器。

背景技术：

目前，市场上电梯的曳引技术逐渐由钢丝绳变为钢带。由于传统技术主要是由人工观察，但是由于钢带中的钢丝绳是由橡胶包裹的，所以利用传统方式不再能够检测到钢带内部钢丝绳的情况。现在一般都采用将钢丝绳通电以检测钢丝绳是否断裂，不能够检测到钢丝绳是否有缺陷等状态。

目前技术中，磁致伸缩导波多应用在管道、斜拉索和平面结构中的检测。现在还没有利用在电梯曳引钢带的无损检测中。相比于管道和斜拉索，钢带中的钢丝绳较细，一般直径为1.6mm～2mm。同时钢带中包含多跟钢丝绳，并且间距较小。由于橡胶的包裹使得钢丝绳在使用和检测时，不能够分离，所以对单根钢丝绳检测的分辨率的要求较高。相比较平面结构，钢带中的结构包含橡胶和钢丝绳，橡胶有不导磁和不导电的特性，使得磁致伸缩导波产生的效率相比较平板结构较低，同时橡胶对导波有一定的衰减作用，所以会影响导波的传播距离。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的不足，本发明设计了一种对电梯曳引传动的钢带进行实时监测和检测技术的磁致伸缩纵向导波传感器，可在不移动传感器和钢带的前提下，实现长距离钢带无损检测和监测。

本发明具体通过如下技术方案实现：

一种采用磁致伸缩导波传感器检测电梯曳引钢带的方法，包括以下步骤：

s1：利用信号发生模块产生脉冲正弦信号后，通过功率放大加载到激励传感器上，在钢带中的钢丝绳产生导波信号；

s2：当导波传输至检测传感器处时，由于磁致伸缩逆效应，使得检测传感器产生感应电压；

s3：通过信号采集模块将感应电压信号放大后并存储；

s4：通过分析磁致伸缩导波信号，获得远处的缺陷的信息。

作为本发明的进一步改进，所述远处的缺陷的信息包括缺陷的位置信息及缺陷的大小。

作为本发明的进一步改进，所述磁致伸缩导波传感器包括信号发生模块、功率放大模块、激励传感器、检测传感器、信号处理模块和信号记录模块。

作为本发明的进一步改进，当遇到缺陷时，导波信号在缺陷处有一定的反射波，根据所述反射波的幅值和到达检测传感器的时间，判断出缺陷的大小和位置。

作为本发明的进一步改进，激励传感器和检测传感器的线圈采用放置式线圈。

作为本发明的进一步改进，在激励传感器和检测传感器的线圈中加入磁芯以增强线圈与钢丝绳之间的电磁耦合。

作为本发明的进一步改进，激励传感器和检测传感器的宽度与钢带宽度一致。

另一方面，本发明提供了一种检测电梯曳引钢带的磁致伸缩导波传感器，用于实现本发明的检测方法，其包括信号发生模块、功率放大模块、激励传感器、检测传感器、信号处理模块和信号记录模块。

作为本发明的进一步改进，所述信号发生模块与功率放大模块相连，所述功率放大模块与激励传感器相连，所述检测传感器与信号处理模块相连，所述信号处理模块与信号记录模块相连。

作为本发明的进一步改进，所述信号发生模块包括信号发生电路。

本发明的有益效果是：1)利用磁致伸缩导波检测电梯曳引钢带能够实现单点激励，长距离检测，完成对整根钢带的检测；2)通过分析导波信号，能够实现对钢带内部钢丝绳缺陷的检测；3)结合磁致伸缩导波阵列传感器，能够提高对钢带中的钢丝绳检测的分辨率，检测到钢丝绳中的缺陷；4)通过磁致伸缩导波传感器能够实现对电梯曳引钢带的实时监测和检测，完成对电梯的安全保障。

附图说明

图1是本发明的磁致伸缩传感器的原理图；

图2是本发明的磁致伸缩传感器的结构框图；

图3是本发明的磁致伸缩传感器的仿真示意图；

图4是磁致伸缩导波传感器检测钢带的导波信号示意图；

图5是不同频率的直达导波的幅值；

图6是6根断丝的缺陷下的导波信号示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明通过磁致伸缩纵向导波传感器对电梯曳引钢带进行无损检测。磁致伸缩纵向导波传感器如图1所示，为了方便实际检测时安装，采用放置式线圈对钢带进行检测，同时在线圈中加入磁芯以增强线圈与钢丝绳之间的电磁耦合，如图3所示。

一根钢带中包含了多跟钢丝绳，为了能够一次性检测钢带中的所有钢丝绳是否有缺陷，图1所示的传感器的宽度与钢带宽度一致，以便能够在所有钢丝绳中，产生强度一致的导波信号。当遇到缺陷时，导波信号会在缺陷处有一定的反射波，根据这个反射波的幅值和到达检测传感器的时间，能够判断出缺陷的大小和位置。

本发明的磁致伸缩纵向导波传感器主要由信号发生模块、功率放大模块、激励传感器、检测传感器、信号处理模块和信号记录模块组成，如图2所示。

通过磁致伸缩导波传感器检测钢带，其检测示意图如图3所示。将脉冲信号通过功率放大装置加载到激励传感器上，由于静态磁场和动态磁场的作用，在钢丝绳中产生纵向导波传播，当导波传输到检测传感器处时，由于磁致伸缩逆效应，使得在检测传感器处产生感应电压，通过分析导波信号，能够验证钢带的缺陷情况。

以10khz作为激励频率为例，磁致伸缩导波传感器检测钢带的导波信号如图4所示。由图4所示，0号导波是电磁耦合信号；1号导波是直达导波，2号导波是1号导波经绳头反射1次后的信号，3号导波是导波向左传播后经绳头反射1次后的信号。

为了验证不同频率导波在钢带中的传播情况，不同频率的直达导波幅值如图5所示。由图5可知，随着频率的增加，钢带中的直达导波的幅值逐渐减小。由于钢带表面的橡胶的作用，使得导波在钢带中的衰减较大，但是这也会降低导波中的噪声信号。

为了验证磁致伸缩导波检测钢丝绳缺陷的能力，制作了6根断丝的缺陷。通过施加脉冲波形产生导波。检测结果如图6所示。由图6可知，在1号导波和2号导波之间有较为明显的缺陷信号，所以通过磁致伸缩导波能够检测到钢丝绳的缺陷。

本发明的磁致伸缩导波传感器检测钢带实现过程如下：

s1：利用信号发生模块产生脉冲正弦信号后，通过功率放大加载到激励传感器上，在钢带中的钢丝绳产生导波信号；

s2：当导波传输至检测传感器处时，由于磁致伸缩逆效应，使得检测传感器产生感应电压；

s3：通过信号采集模块将感应电压信号放大后并存储；

s4：通过分析磁致伸缩导波信号，获得远处的缺陷的信息。

综上所述，本发明通过以上几点有效的检测电梯曳引钢带。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种检测电梯曳引钢带的磁致伸缩导波传感器及其检测方法，该方法包括S1：利用信号发生模块产生脉冲正弦信号后，通过功率放大加载到激励传感器上，在钢带中的钢丝绳产生导波信号；S2：当导波传输至检测传感器处时，由于磁致伸缩逆效应，使得检测传感器产生感应电压；S3：通过信号采集模块将感应电压信号放大后并存储；S4：通过分析磁致伸缩导波信号，获得远处的缺陷的信息。本发明可在不移动传感器和钢带的前提下，实现长距离钢带无损检测和监测。

技术研发人员：张东来;高伟;张恩超;晏小兰;朱雪丽
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）
技术研发日：2018.10.11
技术公布日：2019.01.11