[发明专利]基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测装置及方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及钢丝绳损伤检测技术，具体涉及一种基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测装置及方法。 

【背景技术】

在冶金、航运、旅游、港口和建筑等诸多行业中，钢丝绳得到了广泛的应用，在钢丝绳的使用过程中，由于钢丝绳损伤引发的安全事故直接危及到人身安全和设备安全，因此实时地监测钢丝绳的损伤情况及其负荷能力具有重要的社会效益和经济效益。 

目前，对于钢丝绳损伤检测应用最多、效果最好的是电磁法。该种测量方法以主磁通法对截面损失的定量检测已经基本实现，对局部损伤，现有的钢丝绳无损检测传感器输出的是钢丝绳轴向各处整个圆周上漏磁信号的加和，根据这一种一维信号对钢丝绳进行检测，必然会丢失缺陷在钢丝绳周向的分布，而缺陷的周向分布，特别是集中缺陷和分散缺陷，对钢丝绳剩余载荷的影响有较大的差异，因而会影响对钢丝绳剩余载荷状态的准确评估。 

电磁法的存在的主要问题就是它不能对内部损伤与表面损伤进行统一的定量评估，内部损伤的漏磁信号由于其周围钢丝的屏蔽作用，其漏磁信号会比表面损伤衰减较大，不利于采用统一标准对损伤判定。煤炭部科学研究院抚顺研究所与华中工学院机械一系研制的钢丝绳断丝定量检测仪采用了多个霍尔传感器检测周向漏磁，并通过独立通道输出各传感器信号，该探伤对缺陷具有一定的周向分辨率，缺陷的识别和定位通过分析多个通道的一维信号并综合分析结果得到，上述方法都没有摆脱一维信号处理方式。 

【发明内容】

为了解决现有技术中存在的电磁检测法不能对钢丝绳内部损伤与表面损伤进行统一的定量评估，内部损伤的漏磁信号由于其周围钢丝的屏蔽作用，其漏磁信号会比表面损伤衰减较大，不利于采用统一标准对损伤判定这一技术问题和采用多个霍尔传感器检测周向漏磁，并通过独立通道输出各传感器信号，该探伤方法对缺陷具有一定的周向分辨率，缺陷的识别和定位通过分析多个通道的一维信号并综合分析结果得到，无法摆脱一维信号处理方式，导致对待检 测钢丝绳内部损伤检测缺乏准确性这一技术问题，本发明提供了一种基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测装置。 

为了解决现有技术中存在的问题，本发明还提供了一种基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测方法。 

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为提供了一种基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测装置，所述基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测装置包括：线圈传感器单元、激励信号及其功率放大单元、相幅检测单元、数据采集与信号调理单元、图像重建和物场参数提取单元和用于图像及参数显示的主控单元，其中，所述线圈传感器单元、所述激励信号及其功率放大单元、所述相幅检测单元和所述数据采集与信号调理单元依次连接，所述主控单元分别与所述激励信号及其功率放大单元、所述相幅检测单元、所述数据采集与信号调理单元和所述图像重建和物场参数提取单元连接。 

根据本发明的一优选技术方案：所述线圈传感器单元包括磁屏蔽层、导磁体和线圈，其中，所述导磁体与所述磁屏蔽层连接，所述线圈与所述导磁体连接。 

根据本发明的一优选技术方案：所述磁屏蔽层为电磁屏蔽罩。 

根据本发明的一优选技术方案：所述线圈均匀设置在所述导磁体上。 

根据本发明的一优选技术方案：所述相幅检测单元为相幅检测电路。 

本发明还提供了一种基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测方法，所述基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测方法包括步骤：第一步、通过所述主控单元产生激励信号，供给所述线圈传感器单元中N个线圈中的任意一个线圈，产生交变的激励磁场；第二步、依次选通所述线圈传感器单元中N个线圈中的其它N-1个线圈，检测出其感应电势信号，并从中解调出其幅度及相对于所述激励信号的相移；第三步、采集感应电势的幅度和相移信号，经过现场可编程门阵列处理，将采集的数据送入数字信号处理器；第四步、重复所述第一步、第二步和第三步，直至N个线圈都被用作激励线圈为止，得到一组N×(N-1)×2个测量的数据；第五步、使用上述数据，对被检钢丝绳径向截面上的磁导率分布进行图像重建，得到被检钢丝绳径向截面上的损伤分布图像；第六步、对重建图像进行处理，得出物场特征参数，定量分析出所述被检钢丝绳的径向截面损伤。 

根据本发明的一优选技术方案：所述第一步具体为通过所述主控单元内的数字合成器产生激励信号，通过所述激励信号及其功率放大单元进行功率放大，经过开关的选通，供给所述线圈传感器单元中N个线圈中的任意一个，产生交变的激励磁场。