收稿日期
:2007
2
02
2
06
作者简介
:
梁华
(1975
2
) ,
女
,
河北任丘人
,
工程师
,
硕士
,
主要从事自动化方面研究工作 。
文章编号
:1004
2
2474 (2008) 04
2
0508
2
03
基于漏磁信号的钢丝绳检测技术研究
梁 华
,
洪汝渝
,
杨光祥
(
重庆工商大学 计算机与信息工程学院
,
重庆
400067)
摘 要
:
主要讨论了钢丝绳局部缺陷
(L F)
和金属截面积损失
(L MA)
无损检测的原理
,
提出了一种基于漏磁信
号的无损检测方法 。利用永久磁铁对钢丝绳进行永久磁化
,
然后利用霍尔元件检测钢丝绳的磁场信号
,
对钢丝绳
被永久磁化后的漏磁场峰
2峰值与钢丝绳截面积间的关系进行了大量实验
,
经过数据分析和深入研究
,
得到了钢丝
绳在截面断丝损伤类型下的峰
2峰值与断丝间的关系。在此基础上研制了智能钢丝绳
L F
无损检测仪器
,
该仪器基
于霍尔元件检测钢丝绳径向漏磁通的原理
,
用
A T89C51
单片机组成的检测系统
,
使用简单方便
,
具有工业实用价
值和较高的性价比 。
关键词
:
漏磁
;
钢丝绳
;
无损检测
;
单片机
中图分类号
: TP274 + . 2
文献标识码
:A
Research on Wire Rope Nondestructive Testing Technology Based on
the Magnetic Flux Lea kage Signals
L IANG Hua , HO NG Ru
2yu, YANG Guang2xiang
( Comp uter Science and Information Engineering College , Chongqing Technology and Business Universit y , Chongqing 400067 ,China)
Abstract : The wire rope no ndest ructive testing p rinciple based o n localized fault (L F) and lo ss of metallic cro ss
2
sectio nal area (L MA) is int ro duced and a measuring met hod based o n magnetic flux leakage is p ropo sed in t his pa
2
per. By using permanent magnetices to magnetize permanently wire rope and using Hall effect senso rs to test mag
2
netic flux , t he relatio nship of peak
2
peak value in magnetic flux leakage and wirerpoe sectio nal area is analyzed and
st udied , t hen p ropo rtio nal relatio nship and aided quantificatio n of which is given. A kind of intelligent wire rope
no ndest ructive testing inst rument is designed which is based o n t his algo rit hm of testing radial magnetic flux leakage
of wire rope by Hall senso r. And t he L F testing is int roduced in detail. The inst rument is co nt rolled by A T89C51
microchip co mp uter , and easily operated.
Key words :magnetic flux leakage ; wire rope ; no ndest ructive testing ; single microchip co mp uter
随着国民经济的快速发展 ,钢丝绳在越来越多
的领域得到广泛使用 。钢丝绳的安全问题也日益引
起人们的关注 ,在港口 、
矿山 、
石油 、
建筑 、
交通 、
旅游
等领域内钢丝绳的安全性能的预测和失效早期预测
对企业的安全生产和节约成本有着重要的意义 。在
众多的钢丝绳检测技术中 ,钢丝绳的无损检测技术
成为人们重点关注的问题 。
1
钢丝绳检测原理
1. 1 钢丝绳结构及其缺陷
[ 1
2
2 ]
钢丝 绳是 由优 质高 碳钢丝 ( 含 碳量 0. 5 %～
0. 8 % ,含硫量不大于 0. 3 % ,直径约
g¤6 mm) 经多
次冷拔制成的钢丝 (直径约
g¤0. 1～5 mm ,强度约为
1 000～2 100 N/ mm
2
) ,再经多重捻制而组成的复
杂空间螺旋结构的铁磁性构件 ,它的易弯性比用相
同拉伸强度的钢棒制作的钢丝绳高 400～1 200 倍 ,
而其弹性系数约为钢的 1/ 3 ,具有吸收冲击的特性 。
由于钢丝绳的结构特点 ,决定了其缺陷产生的
特殊性 。随着使用时间的延长 ,钢丝绳将会出现各
种损伤现象 ,如由于钢丝绳磨损和锈蚀引起的钢丝
绳截面积减少 ;由于疲劳 、
表面硬化和锈蚀引起的钢
丝绳内部性能的变化等 。当钢丝绳中某一处出现严
重缺陷后 ,将导致整根钢丝绳报废 。因此 ,钢丝绳一
旦出现缺陷 ,从电磁检测的角度看将是不可修复的 。
钢丝绳的主要缺陷有 :
(1) 局部缺陷 (L F) 主要是以断丝为主 。钢丝
绳的断丝一般可分为疲劳断丝 、
锈蚀断丝 、
剪切断丝
和过载断丝等 。断丝的另一种表现形式为局部集中
断丝 ,即断丝集中分布在一窄段钢丝绳内 ,这也是目
前钢丝绳检测中定量检测的难点 。
(2) 金属截面积损失 (L MA ) 是指钢丝绳的钢
丝由于疲劳磨损 、
腐蚀 、
挤压 、
划伤等原因造成钢丝
绳的钢丝截面积缩小 ,最终导致钢丝绳承载能力下
降 ,甚至出现钢丝绳断裂 ,导致事故的发生 。因此 ,
金属截面积损失也是目前钢丝绳无损检测技术中的
重要研究内容之一 。
除以上两种需要用检测仪器来检测的缺陷外 ,
第
3 0
卷第
4
期
压 电 与 声 光
Vol . 30 No . 4
20 0 8
年
8
月
PIEZO EL EC T EC TRICS & ACOU STOO P TICS
Aug. 2008