一种金属丝绳的在线监测方法及装置的制造方法_4

文档序号:9764962阅读:来源:国知局
测端按照预设的参数,控制磁信号的收发,磁敏式信号接收探头接收的信号存储在现场监测端的存储器中,待到通信条件改善的时候,通过通信模块发射到信号处理后端处理;实时处理用于通信环境好时,通过通信模块实时传输现场检测端的接收的磁信息到远程监控端,并进行分析、处理。
[0057]本发明的所述的金属丝绳的检测原理示意图,如图2a、图2b所示。本实施例的电磁推挽偶极子式信号发射探头,由两个以被测钢丝绳的横截面203为中心轴对称放置的通电金属线圈204组成,对称轴为Φ。电磁推挽偶极子式信号发射探头的激励信号由监测信号发生模块产生,具体方式如下:根据金属线圈的绕制方式,调整线圈两端的输入电压极性以保证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化。输入电压由直流ID(t)和交流Is(t)两部分组成,且直流的幅度值比交流的最大峰值要大,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,主要负责产生交流磁场201以在钢丝绳内部产生感应磁场。多个磁敏式信号接收探头202放置于被测钢丝绳附近,组成阵列,以检测钢丝绳受到宽频交变磁信号激励感应磁场的矢量空间分布情况。
[0058]根据麦克斯韦方程,变化的电场可产生磁场,变化的磁场可感生电场。将钢缆车钢丝绳置于变化的磁场中,会感生涡流(电场),从而感生磁场,其大小与通过该曲面的磁场变化率有关,即感生的磁场带有钢丝绳的结构特征信息,可反演出其磁性参数、电性参数的空间分布情况,从而实现其伤损检测及定位。钢丝绳具有良好的电导性。钢丝绳表面的裂缝、氧化腐蚀、内部的气泡等,由于其性质不一致,电导率和磁导率会发生变化。例如:裂缝、气泡主要是空气,电导率较小;氧化腐蚀则是金属氧化物,如铁氧体,磁导率比较大。
[0059]本实例提供的一种金属丝绳在线监测方法,其工作流程图如图3,包括以下步骤: 步骤1:装置控制参数设置。监测过程中,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:I)发射信号参数(包括:发射信号波形,信号强度,发射中心频率,发射带宽,发射角度与发射信号的初始相位);2)通信模块参数(包括:通信的连接方式与网络地址);3)运动扫描模块参数(包括:远程监测端的位置参数及运动扫描方式的设置);4)接收信号参数(包括:磁敏式接收探头的选择,接收信号带宽,接收频率偏移值,接收角度,采样频率,采样点数目,接收时窗大小,提前接收时间大小,磁信号在钢丝绳中的预设速度);5)伤损分析模块参数;6)成像显示模块参数(包括:显示模式(包括三维立体模型、二维图像或一维波形形式显示),坐标轴显示坐标与范围,图像显示对比度,对比度大小;如果检测过程采用的是三维扫描方式,还要设置检测的每条测线的位置参数,包括测线之间的间隔,起始点位置,扫描偏移,横纵方向测线选择等)。
[0060]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。如果设备状态正常,则进行下一步操作,如果设备状态有问题,则输出错误信息,并结束检测。
[0061]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缆车钢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缆车钢丝绳获得一定的样本后,远程监控端自动估算被测缆车钢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。
[0062]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,向无伤损缆车钢丝绳(标准件)发射磁波信号。大量放置于被测缆车钢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,缆车钢丝绳无伤损时三维磁场分布情况及其参数特征信息。如果接收到结束指令,则结束初始校准,进行下一步操作,如果没有接收到结束指令,则结束检测。
[0063]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缆车钢丝绳的轴向对称处,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,向被监测缆车钢丝绳发射磁波信号。
[0064]步骤6:监测信号接收。根据步骤I所设置的接收参数信息,分布在被测缆车钢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,获得被测缆车钢丝绳的三维磁场分布。如发现被测缆车钢丝绳的三维磁场分布与步骤4所记录的无伤损缆车钢丝绳段(标准件)的三维磁场分布不一致,则将该段被测测缆车钢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。
[0065]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,实现对被测缆车钢丝绳整体的监控,且重复步骤5至步骤6,获被测缆车钢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。
[0066]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缆车钢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缆车钢丝绳的电导率、磁导率等物理特征参数的空间二维、三维分布情况,并与无伤损缆车钢丝绳段(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。如果分析结束,则进行下一步操作,如果尚没有结束,则重复步骤5至步骤7。
[0067]步骤9:显示及成像。从以上步骤获得的可疑段被测缆车钢丝绳的空间二维、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。
[0068]另外上述监测方法,可在步骤I之前,对被测缆车钢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。
[0069]本发明可实现各种金属材质丝绳的无损检测及内部缺陷目标识别及定位,具有高精度、高可靠性、网络化、智能化等优点。
[0070]上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种金属丝绳的在线监测方法,其特征在于以磁信号作为信息的载体,主动发射宽频交变磁场激励信号,将被测金属丝绳置于该磁场中,采用阵列磁敏元件获取金属丝绳的在该磁场信号的激励下的二维、三维感应磁场及空间分布情况与特征,从而反演出金属丝绳的物理特征参数的空间分布情况,在非接触的条件下实现金属丝绳的无损检测与伤损定位。2.—种用于实现权利要求1所述在线监测方法的监测装置,其特征在于包括由通信模块、监测信号发生模块、电磁推挽偶极子式信号发射探头、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、存储器及电源组成的现场监测端,以及由通信模块
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