一种耦合接触式磁通量与温度检测探轮及检测方法与流程

本发明属于无损检测技术领域，更具体地，涉及一种耦合接触式磁通量与温度检测探轮及检测方法。

背景技术：

机械传动机构是由传动装置和受到传动装置驱动的运动部件构成，在运动部件在循环运动时，譬如内有金属嵌件的传送带在传送物料、垂直电梯钢丝绳上下往复运动、自动扶梯扶手带或自动扶梯梯级链循环运动时，如果运动部件的调整过紧，将会导致过度摩擦而超温，而这将会造成运动部件的外层材料(如果有)加速老化、开裂、磨损等后果，降低使用寿命，而且过紧也会造成制动器超温而危害度更高，可能导致制动器温度骤升而烧坏内部器件，引起制动失效，使用寿命缩短。

目前，机械传动机构的检修主要采用人工周期修和故障修，即未出现故障时通过工作人员进行周期性检查，出现故障时再进行维修，此方式属于事后行为，无法有效预防故障的发生，不利于避免重大事故的发生；同时周期性的检修可能造成过度修或者维修不及时，导致耗费大量时间、人力、物力，效果不佳，运营的难度与成本较高。此外，由于机械传动机构的主要部件在运行期间大多处于运动的状态，想要准确的获取其状态并定位具有一定的难度。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种耦合接触式磁通量与温度检测探轮及检测方法，其可对运动的机械传动机构进行监测，采集状态数据，用于故障分析、定位及预测，为自动扶梯的及时检修提供可靠的数据支持，为保障自动扶梯的运行安全提供有效的技术手段。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种耦合接触式磁通量与温度检测探轮，用于检测循环运动的外部运动部件的温度和磁通量，其特征在于，所述探轮包括安装支架、轮架、轮轴、耦合轮胎、探头、角度传感器、环境温度传感器和数据采集处理模块，其中：

所述轮架安装在所述安装支架上，并且所述轮架上可转动安装所述轮轴；

所述耦合轮胎安装在所述轮轴上，以用于抵在外部运动部件上并被外部运动部件带动旋转；

所述探头设置有多个且它们周向均匀安装在所述耦合轮胎的内圆面上；

对于每个所述探头而言，其各自包括探头基座以及共同安装在所述探头基座上的无线传输模块和磁通量与温度传感器模块，所述磁通量与温度传感器模块包括磁通量传感器和温度传感器，以分别采集外部运动部件的磁通量和温度并通过所述无线传输模块传送给所述数据采集处理模块；

所述角度传感器与所述轮轴连接，以通过所述耦合轮胎的转动实现对所述外部运动部件进行定位；

所述环境温度传感器安装在所述轮架上，以用于获得环境温度并传送给数据采集处理模块；

所述数据采集处理模块根据探头测得的外部运动部件各部位的温度和环境温度传感器获得的环境温度进行对比，得到外部运动部件的温度状态；此外，所述数据采集处理模块根据探头测得的外部运动部件各部位的磁通量来获得外部运动部件的受力状态。

优选地，每个所述探头还包括安装在探头基座上的无线充电模块；

所述探轮还包括与所述无线充电模块相配合的无线充电盘，所述无线充电盘安装在所述安装支架上，以为各探头实施无线充电，从而使得所有的探头交替周期间隔性充电，避免出现没电的情况。

优选地，所述无线充电盘与所述耦合轮胎平行，所述无线充电盘的下部设置缺口，该缺口内设置充电线圈。

优选地，所述耦合轮胎采用石墨烯泡沫制成的柔性薄片，以与外部运动部件表面紧密接触实现耦合。

优选地，所述数据采集处理模块包括安装在所述轮轴上的现场采集器，所述现场采集器包括无线接收模块、无线发射模块和存储模块，所述无线接收模块通过无线宽带网络接收各探头采集的温度和磁通量数据并传送给所述存储模块存储，所述无线发射模块通过无线宽带网络将温度和磁通量数据传送给现场监测端。

优选地，所述数据处理模块对设定时间段内，探头测得的扶手带各部位的温度和环境温度传感器获得的环境温度进行分析，得到扶手带各部位的温度与环境温度的温度差值，进而获得温度差值的平均值，然后通过扶手带各部位的温度和该平均值获得平均偏差，并记录对应的时间段和扶手带的各部位，从而获得扶手带的温度状态。

优选地，所述现场采集器呈圆筒形并同轴穿装在所述轮轴上。

优选地，所述外部运动部件为内有金属嵌件的传送带、垂直电梯钢丝绳、自动扶梯扶手带或自动扶梯梯级链。

按照本发明的另一个方面，还提供了所述的耦合接触式磁通量与温度检测探轮的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)外部运动部件运动带动探轮转动；

(2)与外部运动部件接触的耦合轮胎部位处的探头采集外部运动部件的温度和磁通量；

(3)采集的温度和磁通量数据通过无线传输方式传输给数据采集处理模块；

(4)数据采集处理模块接收温度和磁通量数据后，获得外部运动部件的温度状态和外部运动部件的受力状态。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的耦合接触式磁通量与温度检测探轮的探头封闭在耦合轮胎内，这种封闭式结构不易受环境因素影响，测量更加准确。

(2)本发明的耦合接触式磁通量与温度检测探轮直接与部件表面耦合接触，测量更真实。

(3)本发明的耦合接触式磁通量与温度检测探轮通过自带角度传感器，自主记录运动部件被检测点的位置，用于异常检测点的定位，具有自主定位功能。

(4)本发明的耦合接触式磁通量与温度检测探轮采用的探头，传输带宽高，传输数据容量及质量更高。

(5)本发明的探头与数据处理模块可通过无线数字网络进行传输，实现无线传输，传输海量数据。

(6)本发明的耦合接触式磁通量与温度检测探轮的探头采用无线充电，探头模块周期间隔性充电，工作持久，可避免出现同时没电的情况，保证系统的可靠性、监测的连续性。

(7)本发明的耦合接触式磁通量与温度检测探轮中安装多个探头，高冗余度，可靠性更高。

附图说明

图1是本发明的耦合接触式磁通量与温度检测探轮的主视图；

图2是本发明的耦合接触式磁通量与温度检测探轮的侧视图；

图3是本发明的耦合接触式磁通量与温度检测探轮的无线充电盘的示意图。

图4是本发明的耦合接触式磁通量与温度检测探轮在自动扶梯上监测时的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图4，一种耦合接触式磁通量与温度检测探轮，用于检测循环运动的外部运动部件3的温度和磁通量，所述外部运动部件3可为内有金属嵌件的传送带、垂直电梯钢丝绳、自动扶梯扶手带或自动扶梯梯级链，所述探轮包括安装支架107、轮架106、轮轴105、耦合轮胎102、探头101、角度传感器104、环境温度传感器110和数据采集处理模块，其中：

所述轮架106安装在所述安装支架107上，并且所述轮架106上可转动安装所述轮轴105；

所述耦合轮胎102安装在所述轮轴105上，以用于抵在外部运动部件3上并被外部运动部件3带动旋转；

所述探头101设置有多个且它们周向均匀安装在所述耦合轮胎102的内圆面上；

对于每个所述探头101而言，其各自包括探头101基座以及共同安装在所述探头101基座上的无线传输模块和磁通量与温度传感器模块，所述磁通量与温度传感器模块包括磁通量传感器和温度传感器，以分别采集外部运动部件3的磁通量和温度并通过所述无线传输模块传送给所述数据采集处理模块。

所述角度传感器104与所述轮轴105连接，以通过所述耦合轮胎102的转动实现对所述外部运动部件3进行定位，角度传感器104处于探轮1外，自主记录检测点的位置，用于异常温升处的定位。其中，检测点是指被外部运动部件3上被探头101检测的部位。通过角度传感器104实现对检测点的位置的精确定位。

所述环境温度传感器110安装在所述轮架106上，以用于获得环境温度并传送给数据采集处理模块；

所述数据采集处理模块根据探头101测得的外部运动部件3的各部位的温度和环境温度传感器110获得的环境温度进行对比，得到外部运动部件3的温度状态；此外，所述数据采集处理模块根据探头101测得的外部运动部件3的各部位的磁通量来获得外部运动部件3的受力状态。

进一步，每个所述探头101还包括安装在探头101基座上的无线充电模块，无线充电模块、无线传输模块和磁通量与温度传感器模块这三种模块集成在一起而形成一体，使得本探头101成为一体式探头，探轮1的耦合轮胎102接触外部运动部件3表面时，探头101即可采集检测点的温度与磁通量，并将数据通过无线宽度网络传输至数据采集处理模块中。

所述探轮1还包括与所述无线充电模块相配合的无线充电盘108，无线充电盘108自带电源线109，以连接到电源上，所述无线充电盘108安装在所述安装支架107上，在轮架106旁，以为各探头101实施无线充电，从而使得所有的探头101交替周期间隔性充电，避免出现没电的情况。所述无线充电盘108与所述耦合轮胎102平行，所述无线充电盘108的下部设置缺口，该缺口内设置充电线圈。

进一步，所述耦合轮胎102采用对热辐射的透射性能好的柔性薄片，譬如石墨烯泡沫制成的柔性薄片，以与外部运动部件3的表面紧密接触实现耦合。探头101可以通过耦合轮胎102与外部运动部件3的表面更加贴近。

进一步，所述数据采集处理模块包括现场采集器103、现场监测端和远程监测端，所述现场采集器103通过超宽带无线数字网络将温度和磁通量数据传送给所述现场监测端，所述现场监测端将所有的磁通量与温度数据压缩后，通过无线网络传输给远程监测终端。数据处理模块执行以下操作(优选是数据处理模块的远程监测端执行以下操作，或者，现场监测端也可以执行以下操作，然后将处理后的结果传送给远程监测终端)：对设定时间段内，探头101测得的外部运动部件3的各部位的温度和环境温度传感器110获得的环境温度进行分析，得到外部运动部件3的各部位的温度与环境温度的温度差值，进而获得温度差值的平均值，然后通过外部运动部件各部位的温度和该平均值获得平均偏差，并记录对应的时间段和外部运动部件的各部位，从而获得外部运动部件3的温度状态，进而可以获得驱动外部运动部件3的传动装置及机械传动机构的工作情况，譬如传动装置和外部运动部件3是否调整过紧、制动器是否调整过紧等，以为机械传动机构的运行提供准确的状态监测和数据支持。本发明的现场采集器103和现场监测端可以集成在一起，都安装在探轮1的轮轴105上，或者都安装在探轮1的安装支架107上，或者将它们分开安装，现场采集器103安装在轮轴105上，现场监测端安装在安装支架107上。

进一步，所述现场采集器103包括无线接收模块、无线发射模块和存储模块，所述无线接收模块通过无线宽带网络接收各探头101采集的温度和磁通量数据并传送给所述存储模块存储，所述无线发射模块通过无线宽带网络将温度和磁通量数据传送给现场监测端。

进一步，所述现场采集器103呈圆筒形，其同轴穿装在所述轮轴105上，可以随着轮轴105一起转动，从而便于其更好地接收和发送温度与磁通量数据。

按照本发明的另一个方面，还提供了所述的耦合接触式探轮1的检测方法，包括以下步骤：

(1)外部运动部件3运动带动探轮1转动；

(2)与外部运动部件3接触的耦合轮胎102部位处的探头101采集外部运动部件3的温度和磁通量；

(3)采集的温度和磁通量数据通过无线传输方式传输给数据采集处理模块的现场采集器103，现场采集器103再通过无线传输方式传输给采集处理模块的现场监测端；

(4)现场监测端将所有的温度与磁通量数据压缩后，通过无线传输方式传输给采集处理模块的远程监测终端；

(5)远程监测终端接收温度和磁通量数据后，获得外部运动部件3的温度状态和外部运动部件3的受力状态。

以自动扶梯扶手带为例，探轮1通过安装支架107设置在扶手带驱动轮2、张紧轮、端部回转轮附近，监测不同工况下的扶手带温度，在自动扶梯桁架4上安装现场监测端，具体检测方法包括以下步骤：

(1)自动扶梯启动，扶手带循环运动，探轮1随外部运动部件3的运动而转动，并启动采集系统；

(2)探轮1与扶手带内表面耦合接触，与扶手带接触的耦合轮胎102部位处的探头101采集扶手带温度与扶手带内嵌钢丝的磁通量；

(3)采集的温度和磁通量数据通过无线传输模块传输给现场采集器103，现场采集器103再通过超宽带无线数字网络将数据传输给现场监测端；

(4)现场监测端将所有的探轮1采集到的数据传输压缩，之后传输给远程监测终端；

(5)远程监测终端接收到监测数据之后对探轮1所采集的扶手带温度和环境温度数据进行分析，得到扶手带温度与对应位置的环境温度差值，并计算得出某一时间段内差值的平均值，计算得出偏差，并记录对应的时间和位置，用于扶手带运动状态分析。

(6)远程监测终端接收到监测数据之后对探轮1所采集的扶手带内嵌钢丝的磁通量数据，进行分析，利用磁弹效应，分析运动部件3的受力状态。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。