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基于asp的企业网站的与实现图书电子交易系统.doc
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基于asp的企业网站的与实现图书电子交易系统.doc
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1 绪论
1
毕业设计(论文)
基于 ARM 的钢丝绳检测系统
1 绪论
2
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教
师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加
以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研
究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历
而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,
均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作 者 签 名: 日 期:
指导教师签名: 日 期:
使用授权说明
本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论
文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电
子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供
目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制
手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分
或全部内容。
作者签名: 日 期:
1 绪论
3
1 绪 论
1.1 课题研究的背景和意义
钢丝绳作为人员物料搬运过程中提升、牵引、拉紧、承载的载体,具有较高
的强度和韧性,因而钢丝绳被广泛的使用在工农业生产和居民生活的各各方面,
从建筑工地的吊车到高层住宅中的电梯,从工厂的牵引机到港口码头的龙门吊,
从油井的录井钢丝绳到建筑工地的升降机,到处都可见到钢丝绳的身影。但是在
使用过程中,钢丝绳不可避免的出现磨损和疲劳损伤,导致钢丝绳强度和韧性下
降甚至断裂,直至引发事故,这其中重大人员伤亡及财产损失的事故举不胜举。
钢丝绳一旦有损伤,其强度和韧性会迅速降低,因此为保证生产安全和人身
安全,必须对工作状态的钢丝绳进行定期缺损检测。随着检测技术和电子技术的
不断发展,现在的检测方法都立足于对被测物体不造成任何损伤,即无损检测技
术。目前应用于钢丝绳检测的无损检测方法较多,主要有目视检测、磁粉检测、
涡流、超声波、射线、工业 CT 等,但在高速度、可靠性、高效率等方面,这些
方法均存在着不同的不足。
从磁粉检测演化而来的漏磁无损检测是建立在如钢丝绳、钢棒等磁性材料的
高磁导率这一特性基础之上的。磁性材料如钢丝绳被磁化后,磁场会在磁回路中
建立,对于无损伤钢丝绳,磁回路中的磁场强度为固定值,且其表面基本无磁场
溢出。当钢丝绳有破损时,其磁通会发生相应变化,引起磁回路中磁场强度的变
化,在其表面亦会有部分磁场溢出。通过检测磁回路中的磁场变化以及溢出磁场
的强度,即可判断出钢丝绳的破损状态和位置。本文主要研究通过检测溢出磁场
即漏磁场强度判定钢丝绳表面损伤的状态。漏磁场检测方法具有在线检测能力强、
自动化程度高、检测精度高等优点,从而能满足生产及实际应用中的连续性、快
速性和在线检测的要求,使得漏磁检测成为目前应用最为广泛的一种检测方法,
大量应用于钢丝绳、管道等铁磁性材料的无损检测中。
1.2 国内外相关研究现状
1.2.1 国外研究概况
钢丝绳无损检测是指在不损坏钢丝绳使用的情况下,应用一定的检测技术和
分析方法,对钢丝绳的状态特性予以测量,从而判断出钢丝绳的受损程度。国外
开始研究漏磁检测技术的起步较早,1933年Zuschlug首先提出应用磁敏传感器测
量漏磁场的思想,但直到1947年Hastings才设计出了第一套漏磁检测系统,
西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)
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统由于其检测精度和检测速度广受好评,漏磁检测才开始受到普遍关注。随着研
究的不断深入,各种各样的漏磁检测设备不断被研发出来,应用范围也不断扩大,
从管道内测量到管道内外的各类型缺陷的测量,从刚开始的定性测量到后期的定
量测量,漏磁技术不断完善。目前,漏磁检测设备主要在其检测精度、在线检测、
无干预检测这几个方面不断升级。
漏磁场分析的研究主要集中在利用计算机模拟分析各种不同缺陷对应的检
测信号,通过模拟计算判断被测磁性物体损伤的类型、大小和位置。目前的漏磁
检测装置,不仅能够完成被测物体的缺陷报警,同时能够通过对检测信号的分析
来定量的判断其损伤的类型、大小和位置,其检测精度不断提高,检测内容不断
完善。
1.2.2 国内研究现状
我国漏磁检测技术研究工作起步较晚,其总体技术水平落后于欧美发达国家。
但随着国内科研人员的不懈努力,漏磁检测技术蓬勃发展,在各行业各领域均可
见到国内漏磁检测技术的研究成果。诸如输油管道内外缺陷无损测量、钢丝绳无
损测量等技术设备。
国内研究漏磁检测技术的高校主要有清华大学、华中科技大学、上海交通大
学、沈阳工业大学等。其中华中科技大学的杨叔子、康宜华、武新军等,在储罐
底板漏磁检测研究和管道漏磁无损检测传感器的研制、钢丝绳的漏磁检测等方面
进行了大量的实验研究工作,其研究成果广泛应用于相关行业,填补了国内漏磁
检测的相关空白。但是总体而言,国内的漏磁检测技术及设备落后于国外同类产
品,尤其是在设备的小型化、智能化和在线检测能力上相差较大。因此本文提出
一种基于ARM的漏磁检测系统,该系统采用LM3S615为硬件核心,有利于设备
小型化,使之能够实现在线检测的要求。降低系统对于操作人员的素质要求,提
高系统的自适应性和智能化。
1.3 系统设计思路及论文主要研究工作
1.3.1 系统设计思路
通过对国内外漏磁检测数据的研究,总结出如图 1.1 所示的设计思路。漏磁
场信号的特点及检测系统的性能要求是整个检测系统设计的基础,根据漏磁信号
的特点来确定信号采集和分析处理的方法,根据检测系统性能要求进行系统硬件
选择,并综合考虑信号采集和处理方法的硬件要求;在硬件基础之上进行相应的
软件实现;最后对系统进行综合调试,对实验数据进行分析处理,从而确定设计
系统是否满足设计要求。
西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)
3
分析漏磁场信
号特点
检测系统性能
要求
确定分析算法
确定系统硬件
系统软件编写 检测系统测试
图 1.1 系统设计思路
在整个系统设计过程中,先对各部分进行相应的调试,确保各部分都能达到
设计要求,从而降低综合调试的难度。
1.3.2 主要完成的研究工作
本文主要是钢丝绳在线无损检测系统的设计研发。通过研究目前常用的漏磁
场检测方法和仪器,设计了以磁阻传感器为核心部件的漏磁探头,采用相关分析
方法对采集的漏磁信号进行处理,可有效的提高测量精度,尤其对于单根钢丝绳
细微的表面破损有较好的检测效果。本系统基于 ARM,极大的降低系统功耗,
便于实现在线检测的目的,同时提高系统的可靠性,简化设计,提高运算速度,
具有设计灵活,现场可编程,调试简单和体积小等特点,可实现工作现场直接检
测的要求。同时,由于 ARM 的模块化设计,只需修改核心的控制模块,并重新
烧写,就可实现算法的改进和升级,为提高系统的适应性打下良好的基础。
论文完成了以下工作:
a.文中分析了常用的钢丝绳无损检测技术,总结其优缺点,选用以测磁原
理为基础的漏磁场信号检测方法;通过对国内外漏磁检测技术应用的研究,确定
了以 ARM 为硬件基础,相关分析为信号处理方法的设计思路,实现钢丝绳在线
无损检测的功能。
b.完善系统设计思路的细节,确定检测系统总体方案及软硬件方案。并讨
论了相关分析的理论及算法,在理论上对相关分析消除噪声、提高信号信噪比进
行数学推导,并运用仿真及实验的方法论证了相关分析提取信号的方法及在漏磁
信号检测中的有效性。
c.通过研究漏磁检测原理,分别完成磁敏元件的选择,聚磁回路和双回路
磁化的设计,在此基础上完成检测探头的设计。
d.完成了漏磁检测系统的硬件电路设计,包括 LM3S615 芯片电路、A/D 转
换电路、串行存储器设计电路、复位电路、液晶接口电路、报警电路等的设计工
作。
e.通过对各种软件设计方法的研究,提出模块化智能化设计思想,在此基
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