一种金属丝绳的在线监测方法及装置的制造方法_2

文档序号:9764962阅读:来源:国知局
输到现场监测端的监测信号发生模块;将磁敏式信号接收探头接收的经接收信号预处理模块处理的接收信号传输给远程监控端。其包含信号收发单元、数据传输接口单元,可采用有线或者无线的方式进行数据传输。
[0016]上述现场监测端的监测信号发生模块将从通信模块获得的控制参数信息,生成功率、中心频率、相位、带宽等参数可控的宽频电信号以激励电磁推挽式偶极子信号发射探头。如配置阵列式电磁推挽式偶极子信号发射探头,则检测信号发生模块产生的可产生相互正交的激励信号激励探头阵列。其包含数模转换单元、相位控制单元、功率放大单元、滤波单元、馈电网络单元。
[0017]上述现场监测端的电磁推挽偶极子式信号发射探头将监测信号发生模块产生的宽频电信号转换成磁信号向被测金属丝绳发射。由两个以金属丝绳的横截面为中心的轴对称放置的金属线圈组成。两个金属线圈(线圈中心可根据应用需求放置不同的材料,如空气、磁性材料,且根据监测金属的类型或监测对象决定)根据其绕制方式,调整线圈两端输入的电压极性以保证两线圈在靠近金属丝绳的端点产生的磁场极性相反,且在单个探测周期里面极性不发生变换。电压极性具体控制方式如下:电压由直流和交流两部分组成,且直流的幅度值比交流的最大峰值要大(例如:2倍以上),从而保证总电压的极性在单个探测周期里面不变化,以利于磁场的矢量检测;交流部分由宽频交变信号组成,主要负责产生交变磁场以在金属丝绳内部产生感应磁场,此感应磁场带有金属丝绳的结构特征,通过磁敏式信号接收探头接收以供后续分析。因此该探头在金属丝绳的横截面上产生磁北极到磁南极的对偶式磁场,类似于在天线的偶极子,故该探头称为电磁推挽偶极子式探头,其用于磁信号激励的电压信号由监测信号发生模块产生。
[0018]上述现场监测端的磁敏式信号接收探头用于磁信号接收,并将磁信号转换为电信号,且传输到接收信号预处理模块。该接收探头需要大量放置于被测金属丝绳附近,组成阵列,以监测金属丝绳的三维磁场分布情况,其由磁敏元件组成,可以根据实际情况选择磁阻元件、霍尔元件等实现磁场的矢量测量。
[0019]上述现场监测端的接收信号预处理模块用于对记录装置的校准信息,同时对磁敏式信号接收探头的接收信号进行去噪,并将可疑伤损部位的接收探头接收信息存储下来,并添加时间信息、运动扫描模块提供的位置信息等,然后通过通信模块发送到信号处理后端,包含滤波单元、低噪声放大单元和数模转换单元。
[0020]上述现场监测端的运动扫描模块负责控制和感知监测前端的运动,含运动电机单元、GPS定位单元,并向接收信号预处理模块提供位置信息。
[0021 ]上述现场监测端的控制器负责控制现场监测端各个功能模块的工作。
[0022]上述现场监测端的存储器用于缓存现场监测端各个功能模块的数据。
[0023]上述现场监测端的电源负责向现场监测端各个模块、器件的供电。
[0024]所述一种金属丝绳在线监测方法与装置的远程监控端可以是远程计算机、网络云处理终端或其他移动计算设备(例如:智能手机),是所述装置的远程数据处理端,具体由通信模块、伤损分析模块、成像显示模块、人机交互模块、处理器、存储器及电源组成,各个模块的功能和结构如下所述:
上述远程监控端的通信模块用于实现远程监控端和现场监测端的有线或者无线通信,并将现场监测端的可疑伤损部位的接收探头接收信息传输到伤损分析模块。包含信号收发单元、数据传输接口单元。可采用有线或者无线的方式进行数据传输。
[0025]上述远程监控端的伤损分析模块是一个计算机软件模块,其作用根据已经过接收信号预处理模块处理的磁敏式信号接收探头的接收信息,反演出被测金属丝绳的电导率、磁导率等物理特征参数的空间二维、三维部分情况,并将结果输出到成像显示模块,且根据存储器的伤损特征分析库,初步判断伤损类型和级别,并将结果输出到人机交互模块。
[0026]上述远程监控端的成像显示模块对现场监控端及其运动扫描的二维、三维金属丝绳的电导率、磁导率的物理参数的空间分布特征成像并显示,包含计算机成像显示软件单元N显示单元。
[0027]上述远程监控端的人机交互模块提供人机交互的界面及外设。
[0028]上述远程监控端的处理器负责处理远程监控端各个功能模块的数据。
[0029]上述远程监控端的存储器用于缓存远程监控端各个功能模块的数据。
[0030]上述远程监控端的电源负责向远程监控端各个模块、器件的供电。
[0031]本发明的另一目的在于提出一种金属丝绳在线监测方法,具体实现步骤包括:
步骤1:装置控制参数设置。检测人员通过装置远程监控端的人机交互外设,设置装置的控制参数。设置的控制参数包括:发射信号参数、通信模块参数、运动扫描模块参数、接收信号参数、伤损分析模块参数、成像显示模块参数。
[0032]步骤2:装置设备状态自动检测。该步骤所检测的状态包括:现场监测端与远程监控端的通信模块连接状态、现场监测端内部各个模块的连接状态、远程监控端内部各个模块的连接状态。
[0033]步骤3:监测前的增益校准。其中增益校准方式包括两种:手动增益与自动增益。手动增益校准方式由检测人员根据被测金属丝绳的结构及性质等特性设置各种增益参数。自动增益校准方式则是在被测金属丝绳获得一定的样本后,远程监控端自动估算被测金属丝绳结构及性质等特性的各种增益参数。其中增益参数包括磁波信号在各种介质材料中的各种特征参数,如电导率、磁导率等、各个时间点的增益大小、带通滤波频率带宽、对比度大小。
[0034]步骤4:装置监测初始校准。根据步骤I所设置的发射信号参数,远程监控端生成控制参数信息,并经由通信模块传输到现场监测端的监测信号发生模块生成宽频电信号,电磁推挽偶极子式信号发射探头的线圈受电信号的激励,向无伤损金属丝绳(标准件)发射磁波信号。大量放置于被测金属丝绳附近的磁敏式信号接收探头的负责接收磁波信号,同时将接收的磁波信号传输到接收信号预处理模块。接收信号预处理模块将各个磁敏式信号接收探头接收到的磁波信号及其参数特征存储下来,并记录为装置的初始校准数据。本步骤的作用在于记录由电磁推挽偶极子式信号发射探头激发,金属丝绳无伤损时三维磁场分布情况及其参数特征信息。
[0035]步骤5:监测信号发射。在经历了步骤4之后,将电磁推挽偶极子式信号发射探头的两个线圈置于被监测金属丝绳的轴向对称处,同时根据步骤I所设置的发射信号参数、通信模块参数、运动扫描模块参数,远程监控端生成控制参数信息,并经由通信模块传输到现场监测端的监测信号发生模块生成宽频交变电信号,电磁推挽偶极子式信号发射探头的两个线圈受电信号的激励,向被监测金属丝绳发射磁波信号。
[0036]步骤6:监测信号接收。根据步骤I所设置的接收参数信息,分布在被测金属丝绳附近的多个磁敏式信号接收探头的接收磁场信号,并传输到接收信号预处理模块,并与步骤4所记录的装置初始校准数据一起处理,获得被测金属丝绳的三维磁场分布。如发现被测金属丝绳的三维磁场分布与步骤4所记录的无伤损金属丝绳段(标准件)的三维磁场分布不一致,则将该段被测测金属丝绳列为伤损可疑段,并记录其三维磁场分布情况及其参数特征信息、时间信息、位置信息,通过通信模块,传输到远程监控端的伤损分析模块。
[0037]步骤7:现场监测端运动扫描成像。远程监控端通过通信模块控制现场监控端的运动模块的运动,实现现场监控端的运动或者感知其运动情况,实现对被测金属丝绳整体的监控,且重复步骤5至步骤6,获被测金属丝绳的可疑伤损段信三维磁场分布情况及其参数特征信息,并在接收信号预处理模块,将可疑伤损段的三维磁场分布情况及其参数特征信息添加时间信息和运动控制模块提供的位置信息,通过通信模块,传输到远程监控端的伤损分析模块。
[0038]步骤8:伤损分析。根据步骤I配置的发射检测信号的信息,步骤6所记录的伤损可疑段金属丝绳的三维磁场分布情况及其参数信息,伤损分析模块反演出被测金属丝绳的电导率、磁导率等物理特征参数的空间二维、三维分布情况,并与无伤损金属丝绳段(标准件)的电导率、磁导率等物理特征参数的空间二维、三维分布情况作比较,从而发现电导率、磁导率变化明显的区域,从而实现伤损定位及定性判断。
[0039]步骤9:显示及成像。从以上步骤获得的可疑段
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