一种金属丝绳的在线监测方法及装置的制造方法_3

文档序号:9764962阅读:来源:国知局
被测金属丝绳的空间二维、三维磁场分布信息、电导率、磁导率等物理特征参数的空间二维、三维分布信息作图显示,且步骤7所记录的时间信息和位置信息,根据作伤损分布情况图,作图结果在根据人机交互模块控制信息,通过成像显示模块显示出来。
[0040]另外,上述一种金属丝绳在线监测方法,可在步骤I之前,对被测金属丝绳样例进行样本数据采集;并将数据存储于远程监控端的存储器中,作为监测过程中伤损识别的参考依据,以提高伤损分析的速度。采集的样本数据应包括各种典型伤损的标准样本数据。
[0041]本发明所提出的一种金属丝绳在线监测方法及装置,以宽频交变信号为信息载体,用磁敏元件作为传感器,记录金属丝绳周围因宽频交变信号所激发的二维、三维磁场及其变换情况,结合电磁场理论,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,从而实现在金属丝绳的在线监测。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(I)本发明以磁信号作为信息的载体,将被测金属丝绳置于宽频交变磁场中,通过用磁敏元件获取金属丝绳的在宽频磁信号的激励下的二维、三维磁场及其空间分布情况与特征,反演出金属丝绳的物理特征参数的空间分布情况,实现无损检测与伤损定位,相对于现有的漏磁检测等典型磁场检测技术,是一种主动检测技术,且无需磁化,可适用于铁磁性和非铁磁性金属材质的检测。
[0042](2)本发明采用磁信号作为检测信号,相对于超声检测技术,不需要耦合剂可实现非接触检测;同时相对于X光检测技术,无需放射源,对人和环境无害;相对于光学检测技术,不受工作环境所限,检测精度高,对于微小的裂缝,金属疲劳等小型伤损效果明显。
[0043](3)本发明可采用分体式结构,现场监测端和远程监控端通过有线或者无线连接,远程监控端用高性能计算机或网络处理终端实现。同时,本发明数据处理采用分级处理的模式,现场监测端连续采集检测数据,并进行预处理,发现并传输可疑数据到远程监控端处理,使得关键的数据能够获得细致分析处理,提高检测精度,同时可以大大减小数据传输的负荷以适应无线传输的要求。因此现场监测端,传输负荷小、数据分析简单、功耗低、体积小、成本低,可实现大范围分布式检测、在线检测、实时监测,提高监测的方便性与灵活性。
[0044](4)本发明采用宽频信号为发射信号,根据香农信息论,可增加信息量,相对于现有的以脉冲信号为发射信号的探测技术,可增加检测信息量从而大幅提高检测精度。
[0045](5)本发明的远程监控端可有丰富的特征库,可实现自动识别,因此对检测人员的要求降低,操作简单方便,且在发现伤损时可及时报警,提供详细的监测报告,从而提高监测的可靠性以保证设备的安全。
【附图说明】
[0046]图1是实例中监测装置的系统框图;
图2a、图2b分别是实例中的金属丝绳的横截面和纵截面检测原理示意图;
图3是实例中监测方法的流程图。
[0047]
【具体实施方式】
[0048]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述说明,但本发明的实施方式不限于此。需指出的是,以下若有未特别详细说明之过程或参数,均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。
实施例
[0049]本实例将信息技术、电磁场技术和无损检测技术有机地结合在一起,根据麦克斯韦方程,采用电磁推挽偶极子产生宽频交变磁场,将被测金属丝绳置于磁场中,采用磁敏式元件获取感应磁场的信息,获得其磁性参数(如:磁导率)和电性参数(如:电导率)的分布特征,结合伤损的部位的材质与被测金属丝绳的差异性,从而实现无损检测与伤损定位。本发明具有精度高、非接触、对人和环境无害、体积小、低功耗、硬件简单且低成本等优点,且相对现有的漏磁检测技术、光学检测技术等被动检测方法,本发明是一种主动检测方法,无需磁化,可用于铁磁性和非铁磁性金属丝绳的在线监测,且可推广应用于工业零部件及电路板焊点检测等,有广泛的应用前景。
[0050]以缆车钢丝绳检测为例,现有的检测方法包括:光学检测法,漏磁检测法。其中,光学检测法内需要在管道内设置摄像头,通过有线或者无线传输光学图像进行识别,检测效果受环境影响大,且对微小伤损、内部伤损不适用。漏磁检测法是现金钢丝绳检测的主流技术,其是建立在铁磁性材料的高磁导率特性基础上的,是一种被动检测方法。漏磁检测在检测过程中需要磁化,因此仅适用于铁磁性材料的钢丝绳检测,而对铜、铝、金、银、不锈钢等非铁性材料不适用,且对于内部缺陷、有涂层、表面氧化等检测效果不理想。此外,现有的漏磁检测设备以一体化设备为主,主要用于日常检测、维护时用,且对于大型的户外缆车,所需工作量大,停机检测时间长。综上所述,现有的缆车钢丝绳检测方法存在各种问题,急需解决。
[0051]本发明的所述的一种金属丝绳在线监测方法及装置可有效解决此问题。本发明采用宽频交变磁波信号作为检测信号,可在非接触的条件下实现对各种材质金属丝绳的检测,包括:铁磁性材质和非铁性材质,且检测精度高,可检测内外部微小缺陷。下文将以缆车钢丝绳检测为例,说明本发明的【具体实施方式】,即是检测钢丝绳的外部缺口、内部气泡、裂缝等伤损。
[0052]如图1所示,是本发明所述的一种金属丝绳在线监测装置的系统框图。该装置主要由现场监测端和远程监控端两大部分组成,相互之间可以通过无线或者有线相连接,且现场监测端可以采用多个,以扩大监测的范围,实现分布式监测,提高使用的灵活性。
[0053]该实施例中,现场监测端放置在缆车牵引钢丝绳的工作路径上,且保证其相邻的牵引钢丝绳有固定的间隙(例如:lmm-lcm)。现场监测端的主要功能是收发宽频交变磁信号(其中具体的信号发射中心频率可根据检测的金属丝绳的直径、材质、分辨率要求综合考虑选择),相当于整个装置的传感器,主要由通信模块、监测信号发生模块、电磁推挽偶极子式信号发射探头(可多个组成阵列)、磁敏式信号接收探头、接收信号预处理模块、运动扫描模块、控制器、存储器及电源组成。其中通信模块,负责远程监控端与现场监测端之间控制信息、收发信号的有线或者无线传输;监测信号发生模块,按照远程监控端产生的控制参数信息,宽频交变电信号(可多路输出);电磁推挽偶极子式信号发射探头(可配置多组组成阵列),用于对金属丝绳监测宽频交变磁信号的发射,由两个以金属丝绳的横截面为中心的轴对称放置,且产生磁场极性相反的通电金属线圈组成;磁敏式信号接收探头,由磁敏元件组成,用于磁信号接收,并将磁信号转化为电信号,且传输到接收信号预处理模块;接收信号预处理模块,用于记录装置的校准信息,并对接收信号进行去噪、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、位置信息等;运动扫描模块,负责控制和感知监测的运动;控制器负责控制各个功能模块的工作;存储器,用于缓存各个功能模块的数据;电源,负责向各个模块、器件的供电。
[0054]该实施例远程监控端的主要功能是控制参数的设置、产生,并对远程监测端获得的可疑伤损部位的磁信号进行处理、分析及结果显示输出,相当于整个装置的数据处理端,可以是远程计算机、网络处理云终端或其他移动计算设备(例如:智能手机),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。其中通信模块,负责远程监控端与现场监测端之间控制信息、收发信号的有线或者无线传输;伤损分析模块,负责根据反演伤损可疑部位的电导率、磁导率等物理特征参数的空间分布情况,并分析判断伤损类型和级别;成像显示模块,负责将伤损分析结果成像显示;人机交互模块,负责提供人机交互的界面剂外设;处理器,负责处理各个功能模块的数据;存储器,用于缓存各个功能模块的数据;电源,负责向各个模块、器件的供电。
[0055]该实施例的数据处理过程如下:远程监控端通过通信模块,控制现场监控端的电磁推挽偶极子是信号发射探头发射宽频交变磁信号,分布在钢丝绳附近的磁敏式信号接收探头接收磁信号,并通过接收信号预处理模块处理,传输到远程监控端的伤损分析模块进行处理,结果通过成像显示模块显示出来。另外远程监控端有人机交互模块,可实现监测的控制参数的设置、控制信息的设置以及输出结果的设置等。
[0056]此外,装置的数据处理方式包括两种:离线数据采集与实时处理。其中离线数据采集用于在通信环境恶劣的情况下,现场监
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