[发明专利]大型矿用振动筛疲劳裂纹的脉冲涡流检测方法及装置

说明书

  

技术领域

本发明涉及一种大型矿用振动筛疲劳裂纹的脉冲涡流检测装置与方法，属矿用机械装备技术领域。 

背景技术

煤炭是我国国民经济的主要能源之一，随着开采的不断深入，出现了混入原煤的矸石增加、灰分提高、末煤及粉煤含量增大、水分增高等问题，这就使原煤质量越来越差，导致运能浪费和环境污染等一系列不良后果。原煤洗选是解决上述问题的重要措施，而振动筛是筛分工艺的关键设备，煤炭需求量的日益增加和煤炭质量要求的提高，加大了振动筛的需求量，并要求振动筛的处理能力不断提高，同时对其可靠性的要求也越来越严苛。然而高负荷的振动筛工作一段时间后，往往在侧板、横梁和轴承等主要受力部件出现疲劳断裂、筛体过度变形、焊缝开裂等故障，导致非计划性停产，造成巨大的经济损失。 

现有的疲劳裂纹检测方法主要有振动法、超声法、声发射法以及常规涡流法等。振动法采用激振锤激发应力波，通过测量振动信号，并进行频谱分析。振动法虽然可以识别是否存在裂纹，但难以确定裂纹位置及大小，且诊断监测必须在停机状态下进行。超声波法需要耦合剂，需对材料表面进行预处理。声发射法是研究材料断裂过程的一种方法，仅适用于动态监测，对已经存在的裂纹和包覆层下面材料的断裂过程检测困难。常规涡流法成本低、速度快，但结果受提离影响大，不适用于振动设备疲劳裂纹故障检测。 

脉冲涡流检测技术是近年发展起来的新型无损检测技术。与常规涡流不同，脉冲涡流采用方波而非正弦波激励探头，因而传感器响应频谱宽、信息量大，特别适用于带有包覆层的大壁厚对象。本发明应用脉冲涡流响应提离交叉点（LOI）信号特征对裂纹进行分类和参数定量化，可用于大型振动筛疲劳裂纹故障的早期预警和无损定量检测，减少因故障引起的非计划性停产降低经济损失，潜在经济效益和社会效应巨大。 

发明内容

本发明的目的是要提供一种大型矿用振动筛疲劳裂纹的脉冲涡流检测装置与方法，解决现有的疲劳裂纹检测方法必须在停机状态与破坏包覆层的条件下实施检测，且探头抖动降低检测精度的问题。 

技术方案：本发明公开了一种大型矿用振动筛疲劳裂纹的脉冲涡流检测装置及方法，所述的装置包括单片机、脉冲信号发生器、脉冲驱动电路、电涡流探头、信号调理电路、采集卡和计算机；所述的单片机输出端与脉冲信号发生器的输入端相连接，脉冲信号发生器的输出端与脉冲驱动电路的输入端相连接，脉冲驱动电路的输出端与电涡流探头的输入端连接，电涡流探头的输出端与信号调理电路的输入端相连接，信号调理电路的输出端接采集卡输入端，采集卡的输出端接计算机输入端，计算机输出端接单片机的输入端。 

所述的电涡流探头由线圈、骨架及磁场传感器组成，且线圈绕制在骨架上，磁场传感器固定在骨架底端。 

所述的脉冲信号发生电路是以AD9833为核心，AD9833的第1脚通过第一电容(C1)接正5v电源，AD9833的第2脚接正5v电源，AD9833的第3脚通过第二电容(C2)接地，AD9833的第4脚接地，AD9833的第6脚、第7脚、第8脚分别与单片机SPI模块的SCLK、SDATA、FSYNC脚连接，AD9833的第9脚接地，AD9833的第10脚与脉冲驱动电路的输入端连接，AD9833的第5脚与有源时钟的第3脚连接，有源时钟的第4脚接正5v电源，有源时钟的第2脚接数字地，有源时钟的第1脚悬空。 

所述的脉冲信号驱动电路以功率放大器A1为核心，功率放大器A1的第1脚与脉冲信号发生器的输出端连接，功率放大器A1的第2脚与第3脚连接，功率放大器A1的第3脚接电涡流探头输入端。 

采用脉冲涡流方法进行大型矿用振动筛疲劳裂纹检测方法：将电涡流探头放置于振动筛被测部件上方，使电涡流探头与振动筛表面平行，脉冲信号发生器在单片机的控制下产生方波信号，经脉冲驱动电路后激励电涡流探头，电涡流探头在方波的激励下产生交变磁场，交变的电涡流信号又产生变化的二次磁场，影响原磁场的信号，因此磁场传感器测得的磁场为原磁场和二次磁场的叠加值；输出信号经信号调理电路和采集卡后输入到计算机，经所建立的优化模型处理后获得振动筛被测部件的待测裂纹参数； 

具体步骤如下：

（1）将电涡流探头放置于振动筛被测部件上方，使电涡流探头与振动筛被测部件表面平行，脉冲信号发生器在单片机的控制下产生方波信号，经脉冲驱动电路后激励电涡流探头，电涡流探头在方波的激励下产生交变磁场，交变的电涡流信号又产生变化的二次磁场，影响原磁场的信号，因此磁场传感器测得的磁场为原磁场和二次磁场的叠加值；