[发明专利]基于圆周阵列式弱磁检测传感器的钢索缺陷扫查系统

说明书

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，特别针对钢索的无损检测，是一种基于圆周阵列式弱磁检测传感器的钢索缺陷扫查系统。

背景技术

钢索一般由多根高强度钢丝拧绕成股，再由数条绳股绕索芯绕制而成。其具有高抗拉、低抗弯和低抗剪等优点，广泛应用于煤炭、冶金、建筑、旅游等国民经济各主要行业和部门。钢索在使用过程中由于种种原因，常出现各类缺陷，包括钢索材料横截面损失(LMA)和局部缺陷(LF)。钢索的这些损伤引发的事故将危机人身和设备安全。因此，发展钢索缺陷无损检测技术，准确获取缺陷信息，进行钢索安全性评估并及时提出补救方案，以保证钢索使用安全，提高钢索使用寿命，具有重要的社会和经济价值。

自1906年世界上第一台钢丝绳探伤仪面世至今,已发展出多种钢丝绳无损检测方法，主要包括超声波法、电涡流法和漏磁法等。超声波在复杂钢索中衰减严重且其在钢索中传播特性较为复杂，对缺陷信号的提取较为困难；电涡流法受趋肤效应限制，检测深度有限，一般只能检测钢索表层缺陷。相比而言，漏磁法是较为成熟的钢索缺陷检测技术，具有检测空间分辨率高、响应时间快，可在线检测等优点。

钢索漏磁检测的励磁方式分为无源励磁和有源励磁。无源励磁多采用强磁力的汝铁硼永磁体作为励磁源，并采用笨重的轭铁作为导磁体。永磁铁强大的吸附力和传感器庞大笨重的外形，使得传感器与钢索难以顺利地相对匀速运动，并且难以保证传感器与钢索提离距离的一致性。传统的有源励磁方法需采用稳压电源向励磁线圈中通入较大电流，线圈发热效应严重，不便于实际应用。

钢索缺陷检测的过程中，传感器与待测钢索的提离距离应保持一致，传统的保持两者提离距离一致的方法是通过安装导轮或滑靴，该方法会造成导轮或滑靴的磨损。中国专利CN202994584U《一种简易钢索拉伸装置》提出的钢索拉伸方法可用于设计预紧钢索的装置，在此基础上设计完全非接触和恒定提离距离的钢索缺陷扫查系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在实验室条件下模拟现场检测的基于圆周阵列式弱磁检测传感器的弱磁场、低功耗的钢索缺陷扫查系统。系统不仅具有高分辨力和高灵敏度，而且能够避免无源检测的强磁吸附力和传统有源检测发热与供电设备庞大的弱点，能够实现钢索与传感器间的匀速相对运动，确保两者提离距离的一致性。

本发明提出基于圆周阵列式弱磁检测传感器的钢索缺陷扫查系统，它包括：直线导轨式扫描机构、圆周阵列式弱磁检测传感器、钢索夹持组件、运动控制单元和数据采集单元。

所述直线导轨式扫描机构用于调节系统水平和搭载圆周阵列式弱磁检测传感器并使其与钢索发生相对运动；

所述圆周阵列式弱磁检测传感器安装在直线导轨式扫描机构上，用于沿轴向均匀磁化被测钢索、屏蔽环境磁场和检测钢索缺陷信号；

所述钢索夹持组件用于预紧和固定钢索；

所述运动控制单元和数据采集单元通过运动控制卡和数据采集卡分别与直线导轨式扫描机构和圆周阵列式弱磁检测传感器通信，用于控制导轨的运动和处理传感器采集的缺陷信号。

特别地，所述直线导轨式扫描机构包括水平调整底座、XY两轴运动导轨和钢索固定装置安装梁。

所述水平调整底座由角座和铝型材组装而成。其中有四个竖直放置的铝型材分别固定于四个可调水平的角座上，两对铝型材通过角接件固定于四个竖直放置的铝型材中部，顶部结构同上。水平调整底座用于调节系统水平。

所述XY两轴运动导轨由“工”字形装配的三根导轨和两个电机组成。其中两根平行导轨构成X运动轴，与之垂直的导轨构成Y运动轴。X轴的平行导轨固定在水平调整底座顶部两根铝型材上，Y轴导轨固定在X轴导轨的两个滑台上。两个电机分别与两轴导轨的一端相连，其中X轴导轨通过传动轴实现同步运动。两轴运动导轨用于搭载圆周阵列式弱磁检测传感器并实现传感器与钢索的相对运动。

所述钢索固定装置安装梁平行X轴导轨，固定安装在水平调整底座顶部，用于安装钢索固定装置。

特别地，所述圆周阵列式弱磁检测传感器包括：传感器夹持装置、亥姆霍兹线圈、隧道磁阻探头、分体式磁屏蔽壳、印制电路板。

所述传感器夹持装置由底座和传感器夹具组成。所述底座固定于Y轴导轨滑台上，它的中部开有飞翼形凹槽，其中两翼凹槽用于固定励磁结构，中部凹槽用于固定传感器夹具。所述传感器夹具分上、下两部分，其中下半部分为开有半圆槽的长方体，其底部固定于底座中部的凹槽中，上半部分为带双耳的半圆形结构，其双耳结构与下半部分通过螺栓固定。传感器夹持装置用于夹持分体式磁屏蔽壳和固定亥姆霍兹线圈。