[發明專利]基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統

有效

• 申請號: 201410521209.2
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104280452B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 吳斌;王鈺玨;劉秀成;何存富;李強光
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 紀佳

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域，特別針對鋼索的無損檢測，是一種基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統。

背景技術

鋼索一般由多根高強度鋼絲擰繞成股，再由數條繩股繞索芯繞制而成。其具有高抗拉、低抗彎和低抗剪等優點，廣泛應用于煤炭、冶金、建筑、旅游等國民經濟各主要行業和部門。鋼索在使用過程中由于種種原因，常出現各類缺陷，包括鋼索材料橫截面損失(LMA)和局部缺陷(LF)。鋼索的這些損傷引發的事故將危機人身和設備安全。因此，發展鋼索缺陷無損檢測技術，準確獲取缺陷信息，進行鋼索安全性評估并及時提出補救方案，以保證鋼索使用安全，提高鋼索使用壽命，具有重要的社會和經濟價值。

自1906年世界上第一臺鋼絲繩探傷儀面世至今,已發展出多種鋼絲繩無損檢測方法，主要包括超聲波法、電渦流法和漏磁法等。超聲波在復雜鋼索中衰減嚴重且其在鋼索中傳播特性較為復雜，對缺陷信號的提取較為困難；電渦流法受趨膚效應限制，檢測深度有限，一般只能檢測鋼索表層缺陷。相比而言，漏磁法是較為成熟的鋼索缺陷檢測技術，具有檢測空間分辨率高、響應時間快，可在線檢測等優點。

鋼索漏磁檢測的勵磁方式分為無源勵磁和有源勵磁。無源勵磁多采用強磁力的汝鐵硼永磁體作為勵磁源，并采用笨重的軛鐵作為導磁體。永磁鐵強大的吸附力和傳感器龐大笨重的外形，使得傳感器與鋼索難以順利地相對勻速運動，并且難以保證傳感器與鋼索提離距離的一致性。傳統的有源勵磁方法需采用穩壓電源向勵磁線圈中通入較大電流，線圈發熱效應嚴重，不便于實際應用。

鋼索缺陷檢測的過程中，傳感器與待測鋼索的提離距離應保持一致，傳統的保持兩者提離距離一致的方法是通過安裝導輪或滑靴，該方法會造成導輪或滑靴的磨損。中國專利CN202994584U《一種簡易鋼索拉伸裝置》提出的鋼索拉伸方法可用于設計預緊鋼索的裝置，在此基礎上設計完全非接觸和恒定提離距離的鋼索缺陷掃查系統。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在實驗室條件下模擬現場檢測的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的弱磁場、低功耗的鋼索缺陷掃查系統。系統不僅具有高分辨力和高靈敏度，而且能夠避免無源檢測的強磁吸附力和傳統有源檢測發熱與供電設備龐大的弱點，能夠實現鋼索與傳感器間的勻速相對運動，確保兩者提離距離的一致性。

本發明提出基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統，它包括：直線導軌式掃描機構、圓周陣列式弱磁檢測傳感器、鋼索夾持組件、運動控制單元和數據采集單元。

所述直線導軌式掃描機構用于調節系統水平和搭載圓周陣列式弱磁檢測傳感器并使其與鋼索發生相對運動；

所述圓周陣列式弱磁檢測傳感器安裝在直線導軌式掃描機構上，用于沿軸向均勻磁化被測鋼索、屏蔽環境磁場和檢測鋼索缺陷信號；

所述鋼索夾持組件用于預緊和固定鋼索；

所述運動控制單元和數據采集單元通過運動控制卡和數據采集卡分別與直線導軌式掃描機構和圓周陣列式弱磁檢測傳感器通信，用于控制導軌的運動和處理傳感器采集的缺陷信號。

特別地，所述直線導軌式掃描機構包括水平調整底座、XY兩軸運動導軌和鋼索固定裝置安裝梁。

所述水平調整底座由角座和鋁型材組裝而成。其中有四個豎直放置的鋁型材分別固定于四個可調水平的角座上，兩對鋁型材通過角接件固定于四個豎直放置的鋁型材中部，頂部結構同上。水平調整底座用于調節系統水平。

所述XY兩軸運動導軌由“工”字形裝配的三根導軌和兩個電機組成。其中兩根平行導軌構成X運動軸，與之垂直的導軌構成Y運動軸。X軸的平行導軌固定在水平調整底座頂部兩根鋁型材上，Y軸導軌固定在X軸導軌的兩個滑臺上。兩個電機分別與兩軸導軌的一端相連，其中X軸導軌通過傳動軸實現同步運動。兩軸運動導軌用于搭載圓周陣列式弱磁檢測傳感器并實現傳感器與鋼索的相對運動。

所述鋼索固定裝置安裝梁平行X軸導軌，固定安裝在水平調整底座頂部，用于安裝鋼索固定裝置。

特別地，所述圓周陣列式弱磁檢測傳感器包括：傳感器夾持裝置、亥姆霍茲線圈、隧道磁阻探頭、分體式磁屏蔽殼、印制電路板。

所述傳感器夾持裝置由底座和傳感器夾具組成。所述底座固定于Y軸導軌滑臺上，它的中部開有飛翼形凹槽，其中兩翼凹槽用于固定勵磁結構，中部凹槽用于固定傳感器夾具。所述傳感器夾具分上、下兩部分，其中下半部分為開有半圓槽的長方體，其底部固定于底座中部的凹槽中，上半部分為帶雙耳的半圓形結構，其雙耳結構與下半部分通過螺栓固定。傳感器夾持裝置用于夾持分體式磁屏蔽殼和固定亥姆霍茲線圈。