论文研究-钢丝绳拉力和探伤检测系统的研究 .pdf

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钢丝绳拉力和探伤检测系统的研究,田立勇,孙聚涛,为了有效的检测钢丝绳的拉力变化和探伤,及时了解钢丝绳的受损情况,以便及时更换新的钢丝绳,提高工作过程中钢丝绳的安全系数,
国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn T T B (b) 图2输出信号波形图 Fig. 2 The output signal waveform figure 将图2(a)的波形进行逻辑异或运算得到图2(b)所示的知形波。将此电压信号的高电平持 续吋间记为t,检测器经过每个股峰所需时间记为T,则输出电压的频率为=/(1+) 由图2得=/,=(1+ε)/,两式之比得=Ee/(+e),式中=/,化简 80得G=(-) 当A、B间距为λ的非整数倍,即ⅹ不为零时,若钢丝绢未发生应变,则A、B两检测 器输出波形A、B有一定的相位差。电压高电平持续时间记为tx,电压周期记为Ix。若A 信号滞后于B信号ⅹ取负值,否则ⅹ取正值,则t=-x4/v和=A/,由两式得 /,有吋间量ⅸ和Tx,即可求x的值。若钢丝绳受到拉力作用,产生拉应变E 85则以B检测器输出信号B作为基准,由于原有的股峰间间距伸长,因此A检测器输出信号 A要比无应变时滯后,假设钢丝绳变形后,磁检测器与钢丝绳的相对速度变为vl,则 =[(+)E+(+E)]1,=(1+e)1,得=(E+)(1+e)+,式 ,H于ⅹ和E都是微小量,故xE可以忽略不计,进而得=c/(1+)+ )/( 综合以上可得,当两检侧器间存在原始位置误差时,只要将钢丝绳发生应变后的时间量 t和T代入式中即可求得钢丝绳的实际应变.,式中的n和x相当于仪器参数。再由胡克定 律得,钢丝绳的应力σ=g,进而得拉力F=AE。由以上可知,钢丝绳变形前后磁检 测器与钢丝绳之间相对运动速度大小及其变化对检测拉力没有任何影响 钢丝绳拉力检测传感器安装方式 95 把外加磁场和检测器加在钢丝绳衣面但不与钢丝绳接触,使钢丝绳和它衣面附近的空间 形成磁场。当钢丝绳运动时,由于其表面凹凸不平,将会引起磁场周期性变化,通过检测器 的检测即可得到相应变化的信号电压,运动过程中,钢丝绳会产生某种程度的横向振动,这 将影响检测器对磁场的检测,而钢丝绳的振动对磁铁的N极和S极产生的影响是同方向变 化的,因此采用差动方式设计检测器。如图3所示 100 弦诮源 磁诮源 A B 组 组 钢丝绳 图3两组检测器的差动配置示意图 Fig. 3 The two groups of detectors differential configuration diagram 3 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 安装传感器吋让其中A1或B正对钢丝绳股波的波峰,让A2或B2正对波谷,这样, 当钢丝绳穿过时,两套传感器组件A1、A2(或B1、B2)总是输出与钢丝绳股波的波峰和 105波谷相对应的变化的反相电压泼形,而钢丝绳的横振动引起的磁场变化在两套传感器中 生的却是变化的同相电压波形。在之后的信号处理中,先进行差动,然后,两套传感器再输 出,即可将钢丝绳因横向振动而产生的电压变化差动掉,进而得到所需的电压波形。 钢丝绳拉力与探伤检测系统方案设计 硬件设计 110 整个钢丝绳拉力检测控制系统硬件设计由三个部分组成。(1)上位机:负责信号采集 信号调整以及信号发射:(2)下位机:负责信号接收、信号处理以及淂最终有效数据传送到 微机:(3)微机:负责把接收到的数据显小为相应的受力曲线图等信息,工作人员通过观察 这些信息和输入指令来实时监控整个系统。其只体构成如图4所小。 发射 接收 AD 电峰 键盘 电路 单片机 单 电路 片 电路 电源 电源 电源 l15 图4信号采集、接收系统结构图 Fig. 4 Signal acquisition, the receiving system structure 传统的有线信号传输方法存在着一系列的缺陷,特别是在煤矿等恶劣环境中,比如线路 120易老化,线路于随钢丝绳上下运动而容易磨损或挂钩到其他物件而损坏等,因而容易出现 各种故障,且维修困难,影响信号传输质量,因而系统采用无线发射和接收方式,并且采用 数字信号收发传输,从而避免了采用大功率的模拟信号收发传输方式。 系统软件设计 个数据采集系统要正常工作,仅冇硬件部分是不够的,还需要软件部分的配合才能构 125成一个亢整的数据采集系统。数据采集系统的软件设计包括两部分:上位机程厅设计与下位 机程序设计。其中,用户可通过操作计算机实现数据采集、数据标定、数据存储、历史数据 显示等功能;下位机程序设计是针对AT89C51单片机编程,完成对信号的采集、AD转化、 数据处理及数据传送功能。系统主程序模块主要完成单片杋各单元的初始化、串行通讯初始 化、调用各子程序模块等功能。其流程图如图5所小 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 开始) 始化 初始化 据采集 模块 数据通 信模块 采集结束?> 是 130 结束 图5主程序流程图 Fig 5 Thc main program flow chart 结论 135 论文采用简单有效的方法对钢丝绳进行拉力和探伤检测,有效地预防因钢丝繩磨损断裂 而造成的事故,实现矿井安全运输,研制和开发“钢丝绳拉力和探伤检测系统”对国民经济 的发展和社会和谐具有很重要的意义,预计投入使用后会产生极大的经济效益和社会效益。 参考文献 140[1]康宜些基于钢丝绳结构特征的断丝漏磁霍尔效应检测方法[华中科技人学学报(自然科学版,1992 (S1) [2]强宝民基于无损检测的桥式起重杋钢丝绳断丝检测系统起重运输机械,2008,(11):99-101 [3]李春静基于虚拟仪器的钢丝绳张力检测系统硏究[煤炭科学抆术,2006:8-9 [4]赵继文传感器与应用电路设计[M北京科学出版社2002 145[5]杨忠建基于霍尔元作的矿廾提升钢丝绳断丝检测方法[煤炭科学技术.,2008:65-65

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