CN105066868B - 一种钢丝绳捻距在线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种钢丝绳捻距在线检测装置及方法，其包括：钢丝绳捻距检测传感器，数据采集器；所述捻距检测传感器包括涡流位移传感器，信号调理电路板，壳体，把手，其中该涡流位移传感器有两个分别位于该壳体内的两端，该信号调理电路板在该壳体内中部，该把手位于该壳体上；所述数据采集器通过数据电缆与该捻距检测传感器连接，该数据采集器正面设有显示屏和按键，该显示屏位于该按键上部，该数据采集器内部设有CPU微处理器，电源及A/D转换电路，该CPU微处理器与该A/D转换电路连接。实现了钢丝绳捻距的非接触动态在线测量，满足实时检测的要求，且便于携带到现场使用。

Description

一种钢丝绳捻距在线检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种钢丝绳捻距在线检测装置及方法，尤其适用于提升机、绞车等设备提升或牵引时钢丝绳捻距变化的实时检测，属于设备检测与安全技术领域。

背景技术

矿井提升的主要承载元件是钢丝绳，提升钢丝绳在工作过程中会承受各种载荷的作用，例如拉伸、弯曲、接触应力以及动载荷等。研究表明，随着井深的增加、扭转应力随之增加。井深超过800-900米时，扭转是造成钢丝绳损坏的主要原因。钢丝绳的扭转会引起捻距沿钢丝绳长度的变化。通过对钢丝绳捻距的测量，就可以了解钢丝绳内扭转应力的大小。

现有已公布的专利文献1中提及一种钢丝绳捻距的测量方法，包括以下步骤：步骤一，拆面丝。将钢丝绳中的面丝拆去；步骤二，拓印。所述拓印的设备包括第一白纸、复写纸和第二白纸，拓印时，从上而下依次放置第一白纸、复写纸、钢丝绳和第二白纸，然后给予一个压力，将钢丝绳的纹理拓在第一白纸上，所述纹理包括阴影部分的复写区和空白部分的空白区，复写区的长度为复写区长度，空白区的长度为空白区长度；步骤三，捻距计算。用测量工具测量复写区长度和空白区长度，捻距的长度＝复写区长度+空白区长度。

专利文献1：中国发明专利申请号20148425294.2。

但目前钢丝绳捻距的检测方法，均不能实现钢丝绳捻距的非接触实时检测，无法满足扭转应力分析的要求。

有鉴于上述现有的钢丝绳捻距检测装置和方法，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的钢丝绳捻距在线检测装置和方法，能够改进一般现有的钢丝绳捻距检测装置和方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明提出一种钢丝绳捻距在线检测装置和方法，其解决的技术问题为对提升钢丝绳在运行过程中的捻距变化进行实时检测和记录，分析钢丝绳损伤原因提供实用信息，并有效防止提升机事故发生。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一种钢丝绳捻距在线检测装置，其包括：钢丝绳捻距检测传感器，数据采集器；所述钢丝绳捻距检测传感器包括涡流位移传感器，信号调理电路板，壳体，把手，其中该涡流位移传感器有两个分别位于该壳体内的两端，该信号调理电路板在该壳体内中部，该把手位于该壳体上；所述数据采集器通过数据电缆与该捻距检测传感器连接，该数据采集器正面设有显示屏和按键，该显示屏位于该按键上部，该数据采集器内部设有CPU微处理器，电源及A/D转换电路，该CPU微处理器与该A/D转换电路连接。

本发明解决其技术问题是通过以下技术措施进一步实现的。

较佳的，前述的一种钢丝绳捻距在线检测装置，其中该钢丝绳捻距检测传感器贴近钢丝绳的侧面设有一凹弧。

较佳的，前述的一种钢丝绳捻距在线检测装置，其中该涡流位移传感器设有霍尔元件和探测线圈，该霍尔元件在该探测线圈中部。

较佳的，前述的一种钢丝绳捻距在线检测装置，其中该信号调理电路板设有两组多谐振荡器、放大电路、峰值检波，其中每一组为多谐振荡器与放大电路连接，另一放大电路与峰值检波连接，且每一组与一个涡流位移传感器对应。

较佳的，前述的一种钢丝绳捻距在线检测装置，其特征在于其中该数据采集器中电源为电池。

较佳的，前述的一种钢丝绳捻距在线检测装置，其特征在于其中该数据采集器中A/D转换电路为两个。

本发明解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现的。

一种钢丝绳捻距在线检测方法，其包括如下步骤：步骤一：信号调理电路板中的两组多谐振荡器产生的低频脉冲信号经放大电路分别输入对应的涡流位移传感器中的探测线圈；步骤二：将两个涡流位移传感器中霍尔元件检测到的磁场信号进行放大和峰值检波，通过数据电缆将两路信号送入数据采集器；步骤三：该数据采集器接收到两路信号后分别进行A/D转换，并通过CPU微处理器计算出两路信号的相位差，并根据相位差计算出钢丝绳捻距。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一种钢丝绳捻距在线检测装置和方法可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

1.实现了钢丝绳捻距的非接触测量。

2.实现了钢丝绳捻距的动态测量。

3.数据采集器基于嵌入式系统设计，能满足实时检测的要求，且便于携带到现场使用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一种钢丝绳捻距在线检测装置剖面图示意图；

图2是本发明钢丝捻距检测传感器和钢丝绳俯视图；

图3是本发明结构框图；

图4是本发明方法步骤框图。

【主要组件符号说明】

1：钢丝绳 2：上涡流位移传感器

3：信号调理电路板 4：壳体

5：把手 6：下涡流位移传感器

7：数据采集器 8：钢丝绳捻距检测传感器

9：数据电缆 21：第一探测线圈

22：第一霍尔元件 31：第一放大电路

32：第一多谐振荡器 33：第二放大电路

34：第二多谐振荡器 35：第三放大电路

36：第一峰值检波 37：第四放大电路

38：第二峰值检波 61：第二探测线圈

62：第二霍尔元件 71：显示屏

72：按键 73：第一A/D转换电路

74：第二A/D转换电路 75：CPU微处理器

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种钢丝绳捻距在线检测装置和方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1至图3所示，本发明一种钢丝绳捻距在线检测装置，其包括：钢丝绳捻距检测传感器8，数据采集器7；所述钢丝绳捻距检测传感器8包括涡流位移传感器，信号调理电路板3，壳体4，把手5，其中该涡流位移传感器有两个分别位于该壳体4内的两端，称为上涡流位移传感器2和下涡流位移传感器6，该信号调理电路板3在该壳体4内中部，该把手5位于该壳体4上；所述数据采集器7通过数据电缆9与该钢丝绳捻距检测传感器8连接，该数据采集器7正面设有显示屏71和按键72，该显示屏71位于该按键72的上部，该数据采集器7内部设有CPU微处理器75，电源76及A/D转换电路，该CPU微处理器75与该A/D转换电路连接。

所述该钢丝绳捻距检测传感器8贴近钢丝绳1的侧面设有一凹弧。钢丝绳1嵌入此凹弧面内便于检测。

所述该上涡流位移传感器2设有第一霍尔元件22和第一探测线圈21，该第一霍尔元件22在该第一探测线圈21中部。该下涡流位移传感器6设有第二霍尔元件62和第二探测线圈61，该第二霍尔元件62在该第二探测线圈61中部。

所述该信号调理电路板3设有两组多谐振荡器、放大电路、峰值检波，其中该信号调理电路板3对应上涡流位移传感器2区域的第一多谐振荡器32与第一放大电路31连接，第三放大电路35与第一峰值检波36连接；该信号调理电路板3对应下涡流位移传感器6区域的第二多谐振荡器34与第二放大电路33连接，第四放大电路37与第二峰值检波38连接。

所述该数据采集器7中电源76为电池，为整个装置供电。能满足实时检测的要求，且便于携带到现场使用。

所述该数据采集器中A/D转换电路为两个。其中第一A/D转换电路73接收来自上涡流位移传感器2的信号，其中第二A/D转换电路74接收来自下涡流位移传感器6的信号。

钢丝绳是电导体，根据钢丝绳具有凹凸不平捻制股波的特点，在距钢丝绳表面一定距离的两处分别安置同样的上涡流位移传感器2和下涡流位移传感器6，那么当钢丝绳移动时，由于波峰、波谷与该两传感器的间距不同，导致探测线圈中心的磁感应强度发生变化，则该两个传感器中的霍尔元件会输出与钢丝绳股波相对应的带有相位差的同频率同幅度值的两个类似正弦波的电压信号。当该两个涡流位移传感器的距离不变时，两信号的相位差只取决于钢丝绳捻距的变化量。当调节合适的该两个涡流位移传感器距离，上述的相位差就可以敏感地反映出相应的钢丝绳段的捻距变化。

请参阅图4，根据上述检测钢丝绳捻距的原理，本发明一种钢丝绳捻距在线检测方法其包括如下步骤：步骤一：信号调理电路板中的两组多谐振荡器产生的低频脉冲信号经放大电路分别输入对应的涡流位移传感器中的探测线圈；步骤二：将两个涡流位移传感器中霍尔元件检测到的磁场信号进行放大和峰值检波，通过数据电缆将两路信号送入数据采集器；步骤三：该数据采集器接收到两路信号后分别进行A/D转换，并通过CPU微处理器计算出两路信号的相位差，并根据相位差计算出钢丝绳捻距。

请参阅图2、图3，当钢丝绳1移动时，将钢丝绳捻距检测传感器8凹弧面贴近钢丝绳1并启动该钢丝绳捻距在线检测装置。由第一多谐振荡器32产生低频脉冲信号经第一放大电路31输入第一探测线圈21，第一霍尔元件22检测到磁场信号经放大电路35和第一峰值检波36通过数据电缆9送入第一A/D转换电路73；同时由第二多谐振荡器34产生低频脉冲信号经第二放大电路33输入第二探测线圈61，第二霍尔元件62检测到磁场信号经第四放大电路37和第二峰值检波38通过数据电缆9送入第二A/D转换电路74。最后经CPU微处理器75计算出两路信号的相位差，根据相位差计算出钢丝绳捻距的变化得出钢丝绳的捻距并通过显示屏71显示出来。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种钢丝绳捻距在线检测装置，其特征在于其包括：钢丝绳捻距检测传感器(8)，数据采集器(7)；

所述捻距检测传感器(8)包括涡流位移传感器，信号调理电路板(3)，壳体(4)，把手(5)，其中该涡流位移传感器有两个，分别是上涡流位移传感器(2)和下涡流位移传感器(6)，分别位于壳体(4)内的两端，该信号调理电路板(3)在该壳体(4)内中部，该把手(5)位于该壳体上；捻距检测传感器(8)贴近钢丝绳(1)的侧面设有一凹弧，钢丝绳(1)嵌入该凹弧中；

所述上涡流位移传感器(2)设有第一霍尔元件(22)和第一探测线圈(21)，第一霍尔元件(22)在第一探测线圈(21)中部；该下涡流位移传感器(6)设有第二霍尔元件(62)和第二探测线圈(61)，第二霍尔元件(62)在第二探测线圈(61)中部；

所述信号调理电路板(3)设有两组多谐振荡器、放大电路、峰值检波，其中该信号调理电路板(3)对应上涡流位移传感器(2)区域的第一多谐振荡器(32)与第一放大电路(31)连接，第一放大电路(31)与第一探测线圈(21)连接，第三放大电路(35)分别与第一峰值检波(36)和第一霍尔元件(22)连接；该信号调理电路板(3)对应下涡流位移传感器(6)区域的第二多谐振荡器(34)与第二放大电路(33)连接，第二放大电路(33)与第二探测线圈(61)连接，第四放大电路(37)分别与第二峰值检波(38)和第二霍尔元件(62)连接；

所述数据采集器(7)通过数据电缆(9)与该捻距检测传感器(8)连接，该数据采集器正面设有显示屏(71)和按键(72)，该显示屏位于该按键上部，该数据采集器内部设有CPU微处理器(75)，电源及2个A/D转换电路，该CPU微处理器与该2个A/D转换电路连接；其中，第一A/D转换电路(73)接收来自上涡流位移传感器(2)的信号，第二A/D转换电路(74)接收来自下涡流位移传感器(6)的信号；采集器中的电源为电池，为整个装置供电。

2.如权利要求1所述的钢丝绳捻距在线检测装置，其特征在于其检测钢丝绳捻距的方法包括如下步骤：

步骤一：信号调理电路板中的两组多谐振荡器产生的低频脉冲信号经放大电路分别输入对应的涡流位移传感器中的探测线圈；

步骤二：将两个涡流位移传感器中霍尔元件检测到的磁场信号进行放大和峰值检波，通过数据电缆将两路信号送入数据采集器；

步骤三：该数据采集器接收到两路信号后分别进行A/D转换，并通过CPU微处理器计算出两路信号的相位差，并根据相位差计算出钢丝绳捻距。