基于漏磁无损检测技术的滑索探伤装置研制

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滑索作为大型游乐设施,承载着游客的生命安全,主要载重机构为承载索钢丝绳。由于承载索横拉于有一定高度落差的塔架之间,目前没有可靠的探伤设备,仍然是定期更换的状态,存在游客生命安全及资源浪费的问题。因此,研究基于漏磁检测原理的承载索钢丝绳检测与损伤定量判定方法,对于滑索的安全运行以及节约资源具有重要意义。本文的主要内容如下:(1)针对实际游乐设施中滑索采用的特种钢丝绳,设计励磁模型。主要包括选择励磁源和导磁材料、对钢丝绳的励磁方向以及励磁源与钢丝绳的径向最佳距离,进行磁路理论分析、ANSYS磁路仿真以及实物搭建。其中励磁源选用钕铁硼永磁铁,导磁材料选用电工纯铁,励磁方向为整圆周径向励磁。(2)在滑索钢丝绳上滑行的机械结构的设计。主要包括励磁源和导磁体承载机构、传感器定位机构、滑行轮与旋转编码器联动机构以及装置外壳。其中传感器定位于钢丝绳四周,滑行轮轮轴与旋转编码器轴硬性连接。(3)针对漏磁信号设计了微弱信号采集系统。主要包括了漏磁信号的采集方式和器件选型、小信号放大电路的设计、干扰信号滤波电路的设计、旋转编码器外部触发电路、以单片机为核心的数据采集、存储和发送电路、以及上位机程序设计。其中采用霍尔效应对漏磁信号进行采集;利用差分放大电路消除共模干扰;采用十二位模数转换采集信号电压值;采取外部FLASH数据存储器;上位机可以实现数据收集、存储、曲线显示以及损伤分析等功能。(4)钢丝绳断丝损伤的判定。主要包括提取漏磁信号中的损伤信号的算法、断丝损伤的定性判定算法以及定量判定算法。其中提取损伤信号的算法采用相邻股波面积差值法;通过计算异常股波的高度、宽度及面积来进行定量判断。(5)测试探伤装置及上位机系统。制作不同断丝损伤情况的钢丝绳并对其进行检测。实验表明,可以实现对滑索钢丝绳断丝的定量检测。
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