[发明专利]一种钢丝绳应力在线监测传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感装置，具体涉及一种钢丝绳应力在线监测传感器。

背景技术

    钢丝绳被广泛应用于矿井提升机、港口起重机、客货索道、电梯、悬索斜拉桥、悬吊屋顶、船舶固定缆绳等设施中。由于工作环境恶劣，钢丝绳使用过程中会发生疲劳、锈蚀磨损甚至断裂等现象, 这些都影响到钢丝绳的安全使用。因此，对钢丝绳的工作状态进行科学的定量无损在线检测，是及时发现安全隐患，避免重大事故的有力手段。目前国内外公认的最可靠的钢丝绳无损检测方法是电磁检测技术，即漏磁检测技术和主磁通检测技术，分别用于检测钢丝绳的局部缺陷型 (LF型损伤) 和截面积损耗型 ( LMA型损伤 )。但上述方法中所使用的存在仪器设备复杂、成本大、对操作人员的技术水平要求高、不便实现在线监测等问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种利用磁弹性效应，通过应力测量，实现钢丝绳无损监测的钢丝绳应力在线监测传感器。

技术方案：本发明的一种钢丝绳应力在线监测传感器，包括屏蔽罩和安装于屏蔽罩内的传感装置，所述传感装置包括上下安装的相同的两个卡套，两个卡套的外表面均套装有拉盘，上下两个相同的拉盘之间设有两条应力敏感带，所示应力敏感带上均贴有电阻应变片，且应力敏感带上还缠缚有励磁线圈和测量线圈。

其中，电阻应变片为电阻式传感元件，励磁线圈和测量线圈构成电感式传感元件。此处，传感元件的作用是将应力敏感带的应力变化量分别转变为电阻和电感变化量。

进一步的，所述卡套的上半部分沿中心分线均有至少四片的可弹性变形收缩的卡爪，该卡爪可使卡套抱紧钢丝绳，所述卡爪呈喇叭口状分布以便钢丝绳穿过，为增大与钢丝绳表面的卡紧力和摩擦力，卡爪的内表面沿钢丝绳绳股和钢丝绳缠绕方向设有若干凸刺。

进一步的，所述卡套和拉盘上均设有相应的卡套锁紧螺母和拉盘锁紧螺母。

当旋紧卡套紧固螺母时，凸刺嵌入钢丝绳表面的间隙和凹槽中，确保卡套与钢丝绳紧固为一体，拉盘套装在卡套外表面并用锁紧螺母锁紧。应力敏感带的两端分别紧固于圆形拉盘上。当钢丝绳受张力时，通过上下两个卡套及两个拉盘，使应力敏感带也受到张力的作用，此时调节拉盘锁紧螺母，使应力敏感带受预载荷作用，这样有利于改善传感器的输出特性。

为了消除温度变化引起的测量误差，所述拉盘的内侧贴有与电阻应变片灵敏度系数相同的温度补偿应变片。

为避免对磁路的影响，所述屏蔽罩的上下两端分别设有弱磁金属材料制成的端盖。

进一步的，所述屏蔽罩上方还设有电路防护罩，电路防护罩内安装有信号处理装置，若采用射频传输，电路防护罩可由工程塑料制成。

进一步的，所述应力敏感带至少有两条，并且应力敏感带的尺寸、宽度、厚度以及数量可以根据实际需求做出相应的调整，以适应钢丝绳所承受的张力大小的变化。

进一步的，所述测量线圈中的电感信号可采用电桥电路变换为电压信号，然后经放大处理后输出。

进一步的，拉盘与拉盘锁紧螺母之间设有弹簧垫片，以减小摩擦。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

（1）本发明中的卡套能够使应力敏感带与钢丝绳共同承受张力，然后通过测量应力敏感带上应力的变化以实现钢丝绳应力（无损）的监测。

（2）本发明中采用两种传感元件将应力敏感带中的应力变化转变为电量输出，并且本发明中的电压信号可叠加输出，也可以单独输出，使用灵活。

（3）在本发明中，应力敏感带的尺寸、宽度、厚度以及数量可以根据实际需求做出相应的调整，以适应钢丝绳所承受的张力大小的变化。

（4）本发明结构简单易安装，有利于大型施工以及多点安装以组成分布式在线监测系统；同时，各部件的材料易得成本低。

（5）本发明具有较高的测量精度和灵敏度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A-A向剖面示意图；

图3为本发明卡中套的示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本发明中传感磁路示意图；

图6为本发明中电感式传感元件的等效电路图；

图7为本发明的工作原理图；

图8为本发明中电感传感元件的相对臂电桥示意图；

图9为本发明中电阻传感元件的相对臂电桥示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案结合附图进行详细说明。