CN110072795A - 用于提升设备的提升绳索的状态监测的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于提升设备的提升绳索的状态监测的方法，以及一种用于提升设备的提升绳索的状态监测装置，优选地，所述提升设备为运送乘客和/或货物的电梯。根据本发明的用于提升设备的提升绳索(1)、(22)的状态监测的装置，其中，所述提升绳索(1)、(22)包括非导电涂层(2)和用于承载在其纵向方向上施加在提升绳索(1)、(22)上的载荷的多个相邻的导电承载构件(3‑6)，所述多个相邻的导电承载构件(3‑6)嵌入在涂层(2)中并且彼此平行地并且平行于提升绳索(1)、(22)的纵向方向地延伸，所述涂层(2)形成提升绳索(1)、(22)的表面并在相邻的承载构件(3‑6)之间延伸，从而将相邻的承载构件(3‑6)彼此隔离，所述装置包括控制系统(7)，所述控制系统(7)包括分析器单元(8)，用于产生和插入传播的电磁波信号到由所述导电承载构件(3‑6)形成的至少一个平行导体传输线(14‑15)并且用于检测和分析来自由所述导电承载构件(3‑6)形成的所述至少一个平行导体传输线(14‑15)的反射电磁波信号。

Description

用于提升设备的提升绳索的状态监测的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于提升设备的提升绳索的状态监测的方法，以及一种用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置。所述提升设备优选地是用于运送乘客和/或货物的电梯。

背景技术

提升绳索通常包括一个或多个承载构件，该承载构件在绳索的纵向方向上是长形的，每个承载构件形成在绳索的整个长度上连续不间断的结构。承载构件是绳索的能够将沿其纵向方向施加在绳索上的载荷一起承载的构件。负载，例如由绳索悬挂的重物，在绳索的纵向方向上引起承载构件上的张力，该张力可以通过所讨论的承载构件从绳索的一端一直传递到绳索的另一端。绳索还可包括非承载部件，例如弹性涂层，其不能以上述方式传递张力。

在现有技术中，存在这样的提升绳索，其中承载构件嵌入诸如聚合物涂层的非导电涂层中，形成提升绳索的表面并在相邻的承载构件之间延伸，从而机械地和电气地将该相邻的承载构件彼此隔离。

为了便于了解绳索的状况，从而提高提升设备的安全性，已经提出了对承载构件的状态的监测。内部抗拉元件的目视检查通常是不可能的，因此需要进行非目视检查。在现有技术中已经提出通过监测承载构件的电参数来设置状态监测。

用于检查抗拉元件的状态的一种已知方法是基于电阻的检查，其基于抗拉元件的电阻的测量。电阻的变化或与预期值的偏差被解释为抗拉元件的损坏。这种方法有一些缺点。然而，已经发现，不可忽略的损坏可能导致诸如钢丝绳之类的普通抗拉元件的电阻的微小变化。因此，基于电阻的检查的灵敏度不令人满意。

用于提升绳索的状态监测的一种现有技术方法是将导电构件放置在绳索内。可以通过向构件施加电流来测试导电构件的状态。如果损坏发生到足以破坏导电构件的程度，则电路断开。这种方法有一些缺点。在该方法中，没有定性信息来指示绳索在使用期间是否劣化，因为第一指示由断开的导电构件提供。此外，该方法没有提供关于沿绳索长度的损坏位置的信息。

发明内容

本发明的目的是介绍一种用于提升设备的提升绳索的状态监测的方法，以及一种用于提升设备的提升绳索的状态监测装置，其中，关于沿提升设备的提升绳索的长度的损坏位置的信息被提供。此外，还提出了有利的实施例，尤其是，其中，提供了关于损伤大小的定性信息。

提出了用于提升设备的提升绳索的状态监测的新方法，所述提升绳索包括非导电涂层和用于承载在其纵向方向上施加在提升绳索上的载荷的多个相邻的导电承载构件，所述多个相邻的导电承载构件嵌入在涂层中并且彼此平行地并且平行于提升绳索的纵向方向地延伸，所述涂层形成提升绳索的表面并在相邻的承载构件之间延伸，从而将相邻的承载构件彼此隔离，在所述方法中，产生传播的电磁波信号并将其插入到由所述导电承载构件形成的至少一个平行导体传输线，检测来自由所述导电承载构件形成的所述至少一个平行导体传输线的反射电磁波信号，分析所述检测到的电磁波信号。因此，实现了一个或多个上述优点和/或目的。通过下面描述的另外的优选特征和/或步骤进一步促进了这些优点和/或目的。

在所述方法的优选实施例中，所述导电承载构件由非金属材料制成。

在所述方法的优选实施例中，所述导电承载构件由复合材料制成，所述复合材料包括聚合物基质中的导电增强纤维，所述增强纤维优选为碳纤维。

所优选实施例中，提供用于确定提升绳索的状态的一个或多个参数。

在优选实施例中，提供关于损坏位置和/或阻抗失配大小的信息。

在优选实施例中，提供用于量化缺陷的严重性的信息，所述缺陷例如是纤维损伤。

在优选实施例中，在接收到用于确定提升绳索的状态的所述一个或多个参数之后，执行状态监测动作。

在优选实施例中，所述方法还包括以下步骤，用于改善分析器单元与导电承载构件之间的电接触：切割提升绳索的端部；移除碳纤维周围的非导电材料；用金属涂覆暴露的纤维，所述金属例如铜或镍；以及将分析器单元的连接接口焊接到提升绳索端部的被涂覆的暴露纤维上。

在优选实施例中，所述方法还包括以下步骤，用于改善分析器单元与导电承载构件之间的电接触：切割提升绳索的端部；移除碳纤维周围的非导电材料；以及将分析器单元的连接接口夹紧到提升绳索端部的暴露纤维上。

在优选实施例中，所述方法还包括以下步骤，用于改善分析器单元与导电承载构件之间的电接触：切割提升绳索的端部；移除碳纤维周围的非导电材料；用金属涂覆暴露的纤维，所述金属例如铜或镍；将分析器单元的连接接口夹紧到提升绳索端部的被涂覆的暴露纤维上。

提出了用于提升设备的提升绳索的状态监测的新装置，所述提升绳索包括非导电涂层和用于承载在其纵向方向上施加在提升绳索上的载荷的多个相邻的导电承载构件，所述多个相邻的导电承载构件嵌入在涂层中并且彼此平行地并且平行于提升绳索的纵向方向地延伸，所述涂层形成提升绳索的表面并在相邻的承载构件之间延伸，从而将相邻的承载构件彼此隔离，所述装置包括控制系统，所述控制系统包括分析器单元，用于产生传播的电磁波信号和将传播的电磁波信号插入到由所述导电承载构件形成的至少一个平行导体传输线并且用于检测和分析来自由所述导电承载构件形成的所述至少一个平行导体传输线的反射电磁波信号。

在所述装置的优选实施例中，所述导电承载构件由非金属材料制成。

在所述装置的优选实施例中，所述导电承载构件由复合材料制成，所述复合材料包括聚合物基质中的导电增强纤维，所述增强纤维优选为碳纤维。

所在所述装置的优选实施例中，所述分析器单元提供用于确定提升绳索状态的一个或多个参数。

在优选实施例中，根据本发明的所述分析器单元是信号发生器/分析器单元、网络分析器单元、标量网络分析器单元或矢量网络分析器单元。

在优选实施例中，所述控制系统包括状态监测单元，用于监测由分析器单元提供的一个或多个参数，以便确定提升绳索的状态。

在优选实施例中，所述装置包括连接接口，用于在提升绳索的第一端将分析器单元联接到导电承载构件。

在优选实施例中，所述装置包括一个或多个附加导体，其在提升绳索的整个长度上不断开地延伸。

在优选实施例中，所述一个或多个附加导体与导电承载构件具有相同的材料。

在优选实施例中，所述装置包括附加连接接口，用于在提升绳索的另一端处将分析器单元连接到导电承载构件。

在优选实施例中，所述装置包括布置在所述提升绳索的另一端处的至少一个阻抗匹配元件，所述至少一个阻抗匹配元件连接在所述承载构件的端部之间，用于匹配所述至少一个平行导体传输线的阻抗。

在优选实施例中，在检测到除了重复峰值之外具有稳定幅度的反射电磁波信号时，所述分析器单元提供用于确定提升绳索的状态是无缺陷的一个或多个参数。

在优选实施例中，在检测到具有缺陷指示峰值的反射电磁波信号时，所述分析器单元提供用于确定提升绳索的状态有故障和用于确定提升绳索的缺陷类型和状态的一个或多个参数。

在优选实施例中，所述分析器单元提供关于损坏位置和/或阻抗失配大小的信息。

在优选实施例中，所述分析器单元提供用于量化缺陷的严重性的信息，所述缺陷例如是纤维损伤。

在优选实施例中，所述提升绳索是带状的，即宽度方向比厚度方向大。

在优选实施例中，在接收到用于确定提升绳索的状态的所述一个或多个参数时，所述监测单元执行状态监测动作。

在优选实施例中，所述分析器通过改变信号形式、信号幅度和/或信号频率来执行多个测量。

在优选实施例中，所述分析器进行用于反作用失真和衰减效应的测量。

在优选实施例中，所述分析器进行用于匹配平行导体传输线的阻抗的测量。

附图说明

在下文中，将通过示例并参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置。

图2示出了根据本发明一个实施例的反射电磁波信号的一个示例。

图3示出了根据本发明的承载构件的优选内部结构。

图4示出了根据本发明的承载构件的部段的三维视图。

图5A示出了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的另一装置。

图5B示出了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的第三装置。

图5C示出了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的第四装置。

图6示出了根据本发明第五实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置，在提升绳索中具有缺陷。

图7示出了根据本发明第五实施例的反射电磁波信号的另一个示例，该在提升绳索中具有缺陷。

图8示出了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的方法。

图9示出了根据本发明的一个实施例的用于改善用于提升设备的提升绳索的状态检测的装置的导电承载构件和分析器单元之间的电接触布置的方法的一个示例。

图10示出了根据本发明的一个实施例的用于改善用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置的导电承载构件和分析器单元之间的电接触布置的方法的另一示例。

图11示出了根据本发明的一个实施例的用于改善用于提升设备的提升绳索的状态检测的装置的导电承载构件和分析器单元之间的电接触布置的方法的第三示例。

根据附图和与之相关的详细描述，本发明的前述方面、特征和优点将显而易见。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置。提升绳索1是带状的，即在宽度方向上比厚度方向大，并且具有第一端和另一端16。提升绳索1包括非导电涂层2和用于承载在提升绳索1的纵向方向上施加在提升绳索1上的载荷的多个导电承载构件3-6，该非导电涂层2和多个导电承载构件3-6在提升绳索1的宽度方向上相邻。承载构件3-6嵌入非导电涂层2中并且在整个提升绳索1的长度上不间断地彼此平行地并且平行于提升绳索1的纵向方向延伸。涂层2形成提升绳索1的表面并在相邻的承载构件3-6之间延伸，从而机械地和电气地将它们彼此隔离。所述导电承载构件3-6可以由非金属材料制成。所述导电承载构件3-6可以由复合材料制成，所述复合材料包括聚合物基质中的导电增强纤维，所述增强纤维优选为碳纤维。

图1所示的根据本发明的实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置还包括用于控制提升设备的控制系统7。根据所提出的装置的控制系统7还包括分析器单元8，该分析器单元8能够产生传播的电磁波信号并将传播的电磁波信号插入到所述导电承载构件3-6并且能够检测和分析来自所述导电承载构件3-6的反射电磁波信号。根据本发明的分析器单元8可以是信号发生器/分析器单元8或网络分析器单元8，例如，标量网络分析器单元8或矢量网络分析器单元8。在替代实施例中，还可以使用信号发生器、功率分配器、定向耦合器和示波器直接在时域中进行测量。在替代实施例中，所产生的信号在用于参照的示波器和测试中的绳索之间分开；定向耦合器仅用于感测反射的向后行进的波，并将其馈送到示波器进行分析。根据所提出的装置的控制系统7还可以包括状态监测单元9，用于监测由分析器单元8提供的一个或多个参数，以便确定提升绳索1的状态。

所提出的装置具有连接接口10-13，用于在提升绳索1的另一端16处将分析器单元8联接到导电承载构件3-6。在根据本发明所述实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置中，使用两个单独的导电承载构件3、4形成有第一平行导体传输线14。相应地，使用两个单独的导电承载构件5、6形成有第二平行导体传输线15。因此，在同一提升绳索1中产生彼此相邻的两条传输线14、15。

在本发明的替代实施例中，每个传输线包括多个导电承载构件3-6中的一个导电承载构件3-6和至少一个附加的金属或非金属导体，该至少一个附加的金属或非金属导体嵌入电介质保护涂层中或使用支架(standoff)分离在电介质保护涂层外部的自由空气中。与承载导体(优选碳纤维)相同材料的附加导体可有利于使热效应对称，例如热膨胀或电特性的温度依赖性。所述传输线可以与围绕碳纤维元件的导电屏蔽件同轴。这将减少来自外部源的干扰。所述传输线可以是微带线，其具有导电材料板，例如与碳纤维元件平行延伸的铜。这样，可以逐个检查单个碳纤维元件，而不依赖于可能破裂的相邻碳纤维元件。所述传输线可以是带状线，在碳纤维元件的任一侧具有两个接地板，与微带线相比具有更好的隔离。所述传输线也可以是笼线，具有围绕中心导体的多个平行导体，但多个平行导体不像同轴线的屏蔽那样彼此接触。此外，传输线可能由于频率相关的相速度引起的发散而经历损耗。所述传输线也可以是加载的传输线，以便增加电感并满足无失真线的Heaviside条件。所述加载可以是连续的或碎片状的，例如，通过使导体用具有高磁导率的材料包裹。

在根据本发明的实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置中，传播的电磁波信号，例如交流电压/电流信号，由分析器单元8产生并插入，所述交流电压/电流信号被插入到所述导电承载构件3-6，以根据公认的单向波动方程在正z方向上传播。随着电磁波信号，例如沿第一平行导体传输线14或沿第二平行导体传输线15传播的交流电压/电流信号到达提升绳索1的另一端16，所述信号的一部分将向回反射作为反射电磁波信号。

从提升绳索1的另一端16反射的反射电磁波信号沿第一平行导体传输线14或沿第二平行导体传输线15传播回来，并由分析器单元8检测和分析。在分析之后，分析器单元8提供一个或多个参数用于由状态监测单元9进行监测。在状态监测单元9已经接收到用于确定提升绳索1的缺陷类型和状态的一个或多个参数之后，状态监测单元9执行状态监测动作。

在本发明的另一个替代实施例中，存在在提升绳索1的另一端16处联接到导电承载构件3-6的也连接到分析器单元8的另外的连接接口。在两端进行连接的好处是能够反转信号方向，并且如果不存在故障，则观察到的信号应该看起来相同。这可用于测量传输系数并在设置中发现系统误差。即使故障靠近任一端，使第一端和另一端16都连接到分析器单元8(例如，网络分析器8)也是有益的，因为波的行进距离被最小化，因此功率传输损耗也最小化。

图2示出了根据本发明一个实施例的反射电磁波信号的一个示例。在图2所示的示例中，反射电磁波信号17从提升绳索1的另一端16反射回来。在根据所提出的实施例的反射电磁波信号17中，可以检测到从提升绳索1的另一端16反射回来的重复峰值18、19。由于除了从提升绳索1的另一端16反射回来的重复峰值18、19之外，检测到的反射电磁波信号17的幅度是稳定的，所以分析器单元8可以向状态监测单元9提供一个或多个参数，以确定提升绳索1的状态是无缺陷的。

图3示出了根据本发明的承载构件的优选内部结构。在图3中，示出了承载构件3的宽度方向w和厚度方向t。在图3中，特别示出了在承载构件3的纵向方向l上观察的承载构件3的横截面。绳索可以替代地具有一些其他数量的承载构件3，或者比图中公开的更多或更少。

承载构件3-6由复合材料制成，该复合材料包括嵌入聚合物基质m中的增强纤维F。增强纤维F更具体地分布在聚合物基质m中并通过聚合物基质结合在一起，特别是使得形成长形的杆状件。因此，每个承载构件3-6是一个实心长形的杆状件。增强纤维F优选基本均匀地分布在聚合物基质m中。由此，在整个横截面上实现具有均质特性和结构的承载构件。以这种方式，还可以确保每根纤维可以与基质m接触并结合。所述增强纤维F最优选为碳纤维，因为它们是导电的并且在承载能力、重量和拉伸刚度方面具有优异的性能，这使得它们特别适用于电梯提升绳索。或者，所述增强纤维F可以是导电的任何其他纤维材料。基质m优选包括环氧树脂，但是根据优选的性质可以使用替代材料。优选地，每个承载构件3-6的基本上所有增强纤维F平行于承载构件3-6的纵向方向。因此，当每个承载构件平行于提升绳索1的纵向方向取向时，纤维也与提升绳索1的纵向方向平行。因此，在最终的提升绳索1中的纤维将与拉动提升绳索1时的力对齐，这确保了该结构提供高拉伸刚度。这对于当提升绳索1弯曲时实现内部结构的无问题行为，特别是内部运动也是有利的。

在优选实施例中使用的纤维F相对于彼此基本上是不扭曲的，这为它们提供了与提升绳索1的纵向方向平行的所述取向。这与常规的扭曲电梯绳索相反，在常规的扭曲电梯绳索中，线或纤维被强烈扭曲并且通常具有15至30度的扭转角度，这些常规的扭曲电梯绳索的纤维/线束因此在拉伸的情况下具有朝向更直的构造变换的可能性，这使得这些绳索在拉伸情况下具有高伸长率并且导致非整体结构。

增强纤维F优选地是在承载构件的纵向方向上的长连续纤维，纤维F优选地对于承载构件3-6和提升绳索1的整个长度连续。因此，有助于承载能力、良好的导电性以及承载构件3-6的制造。尽可能地，纤维F平行于提升绳索1的纵向取向，使得对于提升绳索1的整个长度的横截面，承载构件3-6的横截面能够连续大致相同。因此，当承载构件3-6弯曲时，在承载构件3-6内部不会发生实质的相对运动。

如上所述，增强纤维F优选地基本上均匀地、特别是尽可能均匀地分布在上述承载构件3-6中，使得承载构件3-6在其横向方向上尽可能是均质的。所提出的结构的优点在于围绕增强纤维F的基质m保持增强纤维F的插入基本不变。它利用其轻微的弹性使施加在纤维上的力的分布相等，减少了纤维-纤维接触以及提升绳索的内部磨损，从而改善了提升绳索1的使用寿命。单根纤维F尽可能均匀地分布在其中的复合基质m最优选由环氧树脂制成，其对增强纤维F具有良好的粘附性，并且已知其与碳纤维一起有利地作用。或者，例如可以使用聚酯或乙烯基酯，但也可以使用任何其它合适的替代材料。图3在圆圈内部示出了在提升绳索1的纵向方向上观察的承载构件3-6的靠近其表面的局部横截面。承载构件3-6的增强纤维F优选根据该横截面被组织在聚合物基质m中。承载构件3-6的其余部分(未示出的部分)具有类似的结构。

图4示出了根据本发明的承载构件的部段的三维视图。从图3和图4中可以看出，承载构件3的各个增强纤维F如何基本均匀地分布在聚合物基质m中，该聚合物基质m围绕增强纤维F。聚合物基质m填充在各个增强纤维F之间的区域并且基本上将基质m内部的所有增强纤维F彼此结合为均匀的固体物质。在各个增强纤维F(优选它们中的每一个)和基质m之间存在化学键，化学键的优点是结构的均匀性。为了改善增强纤维与基质m的化学粘合性，特别是为了增强增强纤维F和基质m之间的化学键，每种纤维可以具有薄的涂层，例如，在增强纤维结构和聚合物基质m之间的实际纤维结构上的底层涂料(primer)(未示出)。但是，这种薄涂层不是必需的。聚合物基质m的性质也可以优化，因为它在聚合物技术中是常见的。例如，基质m可包括基础聚合物材料(例如环氧树脂)以及添加剂，其微调基础聚合物的性质，从而优化基质的性质。聚合物基质m优选为硬质非弹性体，因为在这种情况下例如可以降低屈曲的风险。然而，聚合物基质不一定必须是非弹性体，例如，如果这种材料的缺点被认为是可接受的或与预期用途无关。在这种情况下，聚合物基质m可以由弹性体材料制成，例如聚氨酯或橡胶。在聚合物基质中的增强纤维F在此意味着各个增强纤维F用聚合物基质m彼此结合，例如，通过在制造阶段将它们一起浸入聚合物基质的流体材料中，然后固化该流体材料。在这种情况下，与聚合物基质彼此结合的各个增强纤维的间隙包括基质的聚合物。以这种方式，在提升绳索的纵向方向上彼此结合的大量增强纤维分布在聚合物基质中。如上所述，增强纤维优选基本上均匀地分布在聚合物基质m中，由此当在提升绳索的横截面方向上观察时，承载构件尽可能均质。换句话说，承载构件3-6的横截面中的纤维密度因此基本上不变化。承载构件3-6的各个增强纤维主要被聚合物基质m包围，但是由于在用聚合物同时浸渍纤维时控制纤维相对于彼此的位置是困难的，因此可能发生随机的纤维-纤维接触，并且另一方面，从技术方案的功能的视角来看，不需要完全消除随机的纤维-纤维接触。然而，如果希望减少它们的随机发生，可以用基质m的材料预先涂覆各个增强纤维F，使得所述基质的聚合物材料的涂层在各个增强纤维F与聚合物材料被带到一起并结合在一起之前(例如，在它们浸入流体基质材料之前)已经围绕在它们中的每一个。

如上所述，承载构件3-6的基质m最优选地是其材料特性坚硬。坚硬的基质m有助于支撑增强纤维F，特别是当提升绳索弯曲时，防止弯曲绳索的增强纤维F屈曲，因为坚硬材料有效地支撑纤维F。为了减少屈曲并促进承载构件3-6的小弯曲半径等，因此优选聚合物基质m是坚硬的，特别是非弹性的。用于基质的最优选材料是环氧树脂、聚酯、酚醛塑料或乙烯基酯。聚合物基质m优选地是坚硬的使得其弹性模量E超过2GPa，最优选超过2.5GPa。在这种情况下，弹性模量E优选在2.5-10GPa的范围内，最优选在2.5-3.5GPa的范围内。市售的基质m的各种材料可选物可以提供这些材料特性。

优选地，承载构件3-6的横截面的表面积的50％以上是上述导电增强纤维。由此，可以确保良好的导电性。纤维F将沿其长度随机地彼此接触，从而插入承载构件中的电磁波信号将在承载构件的基本上整个横截面内传播。更确切地说，承载构件3-6的横截面的表面积的50％-80％优选为上述增强纤维，最优选55％-70％为上述增强纤维，并且基本上所有剩余的表面积都是聚合物基质。以这种方式，有利于承载构件3-6的导电性和纵向刚度，但是有足够的基质材料将纤维F有效地彼此结合。最优选地，这样执行使得约60％的表面积是增强纤维，约为40％是基质材料。

图5A示出了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的另一装置。提升绳索1是带状的，即在宽度方向上比厚度方向大，并且具有第一端和另一端16。提升绳索1包括非导电涂层2和用于承载在提升绳索1的纵向方向上施加在提升绳索1上的载荷的多个导电承载构件3-6，该非导电涂层2和多个导电承载构件3-6在提升绳索1的宽度方向上相邻。承载构件3-6嵌入非导电涂层2中并且在整个提升绳索1的长度上不间断地彼此平行地并且平行于提升绳索1的纵向方向延伸。涂层2形成提升绳索1的表面并在相邻的承载构件3-6之间延伸，从而机械地和电气地将它们彼此隔离。所述导电承载构件3-6可以由非金属材料制成。所述导电承载构件3-6可以由复合材料制成，所述复合材料包括聚合物基质(m)中的导电增强纤维(F)，所述增强纤维(F)优选为碳纤维。

所提出的另一种根据本发明的实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置还包括用于控制提升设备的控制系统7，所述控制系统7具有分析器单元8和状态监测单元9。分析器单元8能够产生传播的电磁波信号并将传播的电磁波信号插入到所述导电承载构件3-6，并且能够检测和分析来自所述导电承载构件3-6的反射电磁波信号。状态监测单元9能够监测由分析器单元8提供的一个或多个参数，以便确定提升绳索1的状态。

根据所提出的装置的分析器单元8具有联接到提升绳索1的导电承载构件3-6的连接接口10-13。在根据本发明的实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置中，使用两个单独的导电承载构件3、4形成有第一平行导体传输线14。相应地，使用两个单独的导电承载构件5、6形成有第二平行导体传输线15。因此，在同一提升绳索1中产生彼此相邻的两条传输线14、15。

在根据本发明的另一实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置中，还包括布置在提升绳索1的另一端16处的至少一个阻抗匹配元件200、205。在所述至少一个阻抗匹配元件200、250中，一个元件200连接在承载构件3和4的端部之间，用于匹配第一平行导体传输线14的阻抗。相应地，在所述至少一个阻抗匹配元件200、250中，一个元件205连接在承载构件5和6的端部之间，用于匹配第二平行导体传输线15的阻抗。

在根据本发明的另一个实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测装置中，传播的电磁波信号，例如，交流电压/电流信号由分析器单元8产生并插入，所述交流电压/电流信号被插入到所述导电承载构件3-6，以根据公认的单向波动方程在正z方向上传播。随着电磁波信号，例如沿第一平行导体传输线14或沿第二平行导体传输线15传播的交流电压/电流信号到达提升绳索1的另一端16和所述至少一个阻抗匹配元件200、205时，所述信号的一部分将往回反射作为反射电磁波信号。从提升绳索1的另一端16反射的反射电磁波信号沿第一平行导体传输线14或沿第二平行导体传输线15传播回来，并由分析器单元8检测和分析。

测量的参数可以是散射参数，其描述了与入射波相关的反射/透射波的分数。如果输入阻抗与绳索的特征阻抗不匹配，则在输入缆线和绳索之间的接口处将发生反射和透射。如果由两个导体组成的传输线在端部处短路或保持开路，则反射系数将分别为-1或+1，即在有或没有相位反转的情况下将发生全反射。并且，如果使用所述至少一个阻抗匹配元件200、205的终端被制作成匹配特征阻抗的负载，则不存在失配并且不会发生反射。在分析之后，分析器单元8提供一个或多个参数用于由状态监测单元9进行监测。在状态监测单元9接收到用于确定提升绳索1的缺陷类型和状态的一个或多个参数之后，状态监测单元9执行状态监测动作。

图5B示出了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的第三装置。图5B中呈现的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置类似于图1中所示的装置，除了提供在提升绳索1的整个长度上不断开地延伸的一个附加导体210。根据所提出的装置的分析器单元8具有联接到附加导体210的连接接口。

图5C示出了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的第四装置。在图5C所示的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置中，提供了一个附加导体211-214，其在每个所述导电承载构件3-6旁边延伸并且在提升绳索1的整个长度上不断开地延伸。根据所提出的装置的分析器单元8具有联接到附加导体211-214的连接接口。

在根据本发明的实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的第四装置中，形成平行的导体传输线151-154，每个导体传输线151-154使用一个单独的导电承载构件3-6和一个附加导体211-214。

图5B-5C中呈现的附加导体210-214可以是金属或非金属导体。附加导体210-214可以嵌入介电保护涂层中或者使用支架分离的外部的自由空气中。附加导体210-214可以与导电承载构件3-6具有相同的材料。附加导体210-214可以由非金属材料制成。附加导体210-214可以由复合材料制成，该复合材料包括聚合物基质(m)中的导电增强纤维(F)，所述增强纤维(F)优选为碳纤维。

图6示出了根据本发明第五实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置，在提升绳索中具有缺陷。图6中所示的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置类似于图1中所示的装置，除了图6的缺陷提升绳索22的第一平行导体传输线14中存在缺陷23。缺陷提升绳索22从缺陷提升绳索22的中间部分中的缺陷23部分地断开。

在根据本发明的所提出的第五实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置中，在提升绳索中具有缺陷，传播的电磁波信号，例如交流电压/电流信号由分析器单元8产生并插入，所述交流电压/电流信号被插入到所述导电承载构件3-6，以根据公认的单向波动方程在正z方向上传播。随着电磁波信号，例如沿着缺陷的第一平行导体传输线14传播的交流电压/电流信号到达第一平行导体传输线14的导电承载构件3的中间部分中的缺陷23时，所述信号的一部分将反射回来作为反射的电磁波信号的第一部分并且所述信号的其余部分将继续朝向缺陷的提升绳索22的端部24。

此后，电磁波信号的其余部分从所述缺陷23进一步沿着缺陷第一平行导体传输线14和缺陷提升绳索22的端部24传播。在缺陷提升绳索22的端部24处，电磁波信号的其余部分将从缺陷提升绳索22的端部24反射回来作为反射电磁波信号的第二部分。从缺陷提升绳索22反射的反射电磁波信号的第一部分和第二部分沿第一平行导体传输线14传播回来，并被检测为反射电磁波信号并由分析器单元8分析。此外，在根据本发明的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置中，可以使用分析器单元8(例如网络分析器)的低通频率扫描模式。这不仅给出了阻抗不匹配的信息，还给出了不连续性是电容性的还是电感性的信息，从而给出了破损类型的指示。

在分析之后，分析器单元8提供一个或多个参数用于由状态监测单元9进行监测。在状态监测单元9已经接收到用于确定提升绳索22的状态有故障并且用于确定提升绳索1、22的缺陷类型和状态的一个或多个参数之后，状态监测单元9执行状态监测动作。

根据本发明的用于提升设备的提升绳索的状态监测的装置可用于监测提升绳索1、22中的多种不同类型的缺陷，所述多种不同类型的缺陷包括多孔性、干纤维、不适当的固化、纤维波浪状/不对中、基体开裂、分层、微皱、扭结、纤维基质剥离、纤维失效、疲劳演变和损伤演变。

只要平行的导体传输线14、15的电特性存在不连续性，当前传播的电磁波信号将分离成反射电磁波和进一步传播的电磁波。因此，由分析器单元8检测和分析的反射电磁波信号可包括从不同传输线不连续点反射的若干反射电磁波信号部分。

分析器单元8分析反射电磁波信号给出了关于影响电磁特性的损坏、关于损坏的位置以及关于阻抗不匹配的大小的信息。在本发明的帮助下，缺陷，例如纤维损伤，的严重性可以量化。

可以指示分析器单元8执行多个测量或者分析器单元8可以自动执行多个测量。甚至可以进行数千个测量。在测量时，可以在测量期间关闭电磁噪声源(例如电动机)，而不会过多地干扰电梯的操作。在所述多个测量中，分析器单元8可以通过改变例如信号形式、信号幅度和/或信号频率来改变所产生的传播电磁波信号。此外，可以指示分析器单元8分析频域中的多个测量以用于反作用失真和衰减效果。此外，分析器单元8可以执行对所产生的传播电磁波信号的改变以用于匹配平行导体传输线14、15的阻抗的改变。

图7示出了根据本发明第五实施例的反射电磁波信号的另一个示例，在提升绳索中具有缺陷。根据所提出的实施例的缺陷提升绳索22从缺陷提升绳索22的中间部分中的第一缺陷23部分地断开。在图7所示的例子中，反射电磁波信号的第一部分从第一平行导体传输线14的导电承载构件3的中间部分中的缺陷23反射回来，反射电磁波信号的第二部分从缺陷提升绳索22的端部24反射回来。从缺陷提升绳索22反射的反射电磁波信号的第一部分和第二部分沿第一平行导体传输线14传播回来，并被检测为反射电磁波信号并由分析器单元8分析。

在根据所提出的第五实施例的反射电磁波信号25中，可以检测到异常重复峰值26-30，其指示缺陷提升绳索22的中间部分中的缺陷23。此外，可以从在缺陷提升绳索22的中间部分中的缺陷23反射回来的检测到的异常重复峰值26-30检测所述缺陷23。

由于可以通过分析器单元8从检测到的反射电磁波信号25检测和分析缺陷指示峰值26-30，因此分析器单元8向状态监测单元9提供一个或多个参数用于确定缺陷提升绳索22的缺陷类型和状态。

图8示出了根据本发明的一个实施例的用于提升设备的提升绳索的状态监测的方法。在根据本发明的一个实施例的状态监测方法中，分析器单元8首先产生并传输31传播的电磁波信号到用于承受在提升绳索1、22的纵向方向上施加在提升绳索1、22上的载荷的多个导电承载构件3-6，所述导电承载构件3-6形成平行导体传输线14、15。此后，分析器单元8检测32沿着所述平行导体传输线14、15反射回的反射电磁波信号17、25。在检测之后，所述分析器单元8分析33检测到的反射电磁波信号17、25。

在执行插入步骤31、检测32和分析33之后，分析器单元8可以或可以不继续34进行另一次测量并重复步骤31-33。可以指示分析器单元8执行多个测量或者分析器单元8可以自动执行多个测量。在所述多个测量中，分析器单元8可以通过改变例如信号形式、信号幅度和/或信号频率来改变所产生的传播电磁波信号。此外，分析器单元8可以执行对所产生的传播电磁波信号的改变以用于匹配平行导体传输线14、15的阻抗的改变。

在通过重复步骤31-33进行足够的测量之后，分析器单元8将一个或多个参数提供35给状态监测单元9，用于确定提升绳索1、22的缺陷类型和状态。在接收到用于确定提升绳索1、22的缺陷类型和状况的一个或多个参数之后，状态监测单元9执行36状态监测动作。

图9示出了根据本发明的一个实施例的用于改善用于提升设备的提升绳索的状态检测的装置的导电承载构件和分析器单元之间的电接触布置的方法的一个示例。在根据本发明的一个实施例的用于改善分析器单元和导电承载构件之间的电接触布置的方法中，首先在不使提升绳索1、22分层的情况下，切割37提升绳索1、22的端部。提升绳索1、22端部的切割37可以例如用高速研磨盘完成。在切割37工艺中，水或乙醇可用作冷却剂以防止所述高速研磨盘的堵塞并防止提升绳1、22的聚合物基质的加热。

在提升绳索1、22端部的切割37之后，在碳纤维周围移除38例如热塑性聚氨酯或其他热塑性弹性体的非导电材料和聚合物基质。移除38可以例如使用例如利用氧-乙炔或类似火焰或利用感应线圈的重复快速加热循环进行。

在切割37提升绳索1、22端部以及移除38在碳纤维周围的非导电材料之后，将暴露的纤维用诸如铜或镍的金属涂覆39，例如使用电沉积。

在涂覆39所述暴露纤维的工艺的一个示例中，电解质可以由硫酸铜(200g/升CuSO4·5H2O)和硫酸(50g/升H2SO4)的水溶液组成。在所述涂覆工艺中，可以使用高纯度铜阳极，并且可以使用提升绳索的导电承载构件作为阴极来馈送从另一端馈送的电流。铝箔可用于改善阴极的电连接。可以使用2-20A/dm²的电流密度，0.2-6V的电极电位差和1小时的沉积时间。

在切割37提升绳索1、22端部、移除在碳纤维周围的非导电材料并且涂覆39暴露的纤维之后，分析器单元8的连接接口10-13直接焊接40到提升绳索1、22端部的被涂覆的暴露纤维上。

图10示出了根据本发明的一个实施例的用于改善用于提升设备的提升绳索的状态检测的装置的导电承载构件和分析器单元之间的电接触布置的方法的另一示例。在根据本发明的一个实施例的用于改善分析器单元和导电承载构件之间的电接触布置的方法中，首先在不使提升绳索1、22分层的情况下，切割37提升绳索1、22的端部。提升绳索1、22端部的切割37可以例如用高速研磨盘完成。在切割37工艺中，水或乙醇可用作冷却剂以防止所述高速研磨盘的堵塞并防止提升绳1、22的聚合物基质的加热。

在提升绳索1、22端部的切割37之后，在碳纤维周围移除38例如热塑性聚氨酯或其他热塑性弹性体的非导电材料和聚合物基质。移除38可以例如使用例如利用氧-乙炔或类似火焰或利用感应线圈的重复快速加热循环进行。

在切割37提升绳索1、22端部并且移除38碳纤维周围的非导电材料之后，分析器单元8的连接接口10-13例如通过使用螺纹螺钉被直接夹紧41到提升绳索1、22端部的暴露纤维上。在所述连接接口10-13中，可以使用软铜或铝箔来改善连接。

图11示出了根据本发明的一个实施例的用于改善用于提升设备的提升绳索的状态检测的装置的导电承载构件和分析器单元之间的电接触布置的方法的第三示例。在根据本发明的一个实施例的用于改善分析器单元和导电承载构件之间的电接触布置的方法中，首先在不使提升绳索1、22分层的情况下，切割37提升绳索1、22的端部。提升绳索1、22端部的切割37可以例如用高速研磨盘完成。在切割37工艺中，水或乙醇可用作冷却剂以防止所述高速研磨盘的堵塞并防止提升绳1、22的聚合物基质的加热。

在提升绳索1、22端部的切割37之后，在碳纤维周围移除38例如热塑性聚氨酯或其他热塑性弹性体的非导电材料和聚合物基质。移除38可以例如使用例如利用氧-乙炔或类似火焰或利用感应线圈的重复快速加热循环进行。

在切割37提升绳索1、22端部以及移除38在碳纤维周围的非导电材料之后，将暴露的纤维用诸如铜或镍的金属涂覆39，例如使用电沉积。

在切割37提升绳索1、22端部、移除在碳纤维周围的非导电材料并且涂覆39暴露的纤维之后，分析器单元8的连接接口10-13例如通过使用螺纹螺钉直接夹紧41到提升绳索1、22端部的被涂覆的暴露纤维上。在所述连接接口10-13中，可以使用软铜或铝箔来改善连接。

在图示的实施例中，承载构件3-6基本上是矩形的。然而，这不是必需的，因为可以使用替代形状。所述复合构件3-6可以例如以任何已知的方式制造，例如以WO2009090299A1中所示的方式制造。

在所示实施例中，绳索1包括四个承载构件3-6。当然，替代配置是可能的，其中该装置用设置有一些其他数量的承载构件3-6的绳索来实现。

当提及导电性时，在本申请中，其是指电导电性。

应理解，以上描述和附图仅旨在教导发明人已知的制造和使用本发明的最佳方式。对于本领域技术人员显而易见的是，本发明构思可以以各种方式实现。因此，在不脱离本发明的情况下，可以修改或改变本发明的上述实施例，如本领域技术人员根据上述教导所理解的。因此，应理解，本发明及其实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求及其等同物的范围内变化。

Claims (30)

1.一种用于提升设备的提升绳索(1)、(22)的状态监测的方法，所述提升绳索(1)、(22)包括非导电涂层(2)和用于承载在其纵向方向上施加在提升绳索(1)、(22)上的载荷的多个相邻的导电承载构件(3-6)，所述多个相邻的导电承载构件(3-6)嵌入在涂层(2)中并且彼此平行地并且平行于提升绳索(1)、(22)的纵向方向地延伸，所述涂层(2)形成提升绳索(1)、(22)的表面并在相邻的承载构件(3-6)之间延伸，从而将相邻的承载构件(3-6)彼此隔离，在所述方法中

-产生传播的电磁波信号并将其插入(31)到由所述导电承载构件(3-6)形成的至少一个平行导体传输线(14-15)，

-检测(32)来自由所述导电承载构件(3-6)形成的所述至少一个平行导体传输线(14-15)的反射电磁波信号(17)、(25)，

-分析(33)所述检测到的电磁波信号(17)、(25)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导电承载构件(3-6)由非金属材料制成。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导电承载构件(3-6)由复合材料制成，所述复合材料包括聚合物基质(m)中的导电增强纤维(F)，所述增强纤维(F)优选为碳纤维。

4.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，提供(35)用于确定提升绳索(1)、(22)的状态的一个或多个参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，提供(35)关于损坏位置和/或阻抗失配大小的信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，提供(35)用于量化缺陷的严重性的信息，所述缺陷例如纤维损伤。

7.根据前述权利要求4-6中任一项所述的方法，其中，在接收到用于确定提升绳索(1)、(22)的状态的所述一个或多个参数之后，执行状态监测动作。

8.根据前述权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤，用于改善分析器单元(8)与导电承载构件(3-6)之间的电接触：

-切割(37)提升绳索(1)、(22)的端部，

-移除(38)碳纤维(32)周围的非导电材料，

-用金属涂覆(39)暴露的纤维，所述金属例如铜或镍，以及

-将分析器单元(8)的连接接口(10-13)焊接(40)到提升绳索(1)、(22)端部的被涂覆的暴露纤维上。

9.根据前述权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤，用于改善分析器单元(8)与导电承载构件(3-6)之间的电接触：

-切割(37)提升绳索(1)、(22)的端部，

-移除(38)碳纤维(32)周围的非导电材料，以及

-将分析器单元(8)的连接接口(10-13)夹紧到提升绳索(1)、(22)端部的暴露纤维上。

10.根据前述权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤，用于改善分析器单元(8)与导电承载构件(3-6)之间的电接触：

-切割(37)提升绳索(1)、(22)的端部，

-移除(38)碳纤维(32)周围的非导电材料，

-用金属涂覆(39)暴露的纤维，所述金属例如铜或镍，

-将分析器单元(8)的连接接口(10-13)夹紧到提升绳索(1)、(22)端部的被涂覆的暴露纤维上。

11.一种用于提升设备的提升绳索(1)、(22)的状态监测装置，所述提升绳索(1)、(22)包括非导电涂层(2)和用于承载在其纵向方向上施加在提升绳索(1)、(22)上的载荷的多个相邻的导电承载构件(3-6)，所述多个相邻的导电承载构件(3-6)嵌入在涂层(2)中并且彼此平行地并且平行于提升绳索(1)、(22)的纵向方向地延伸，所述涂层(2)形成提升绳索(1)、(22)的表面并在相邻的承载构件(3-6)之间延伸，从而将相邻的承载构件(3-6)彼此隔离，所述装置包括控制系统(7)，所述控制系统(7)包括分析器单元(8)，用于产生传播的电磁波信号和将传播的电磁波信号插入到由所述导电承载构件(3-6)形成的至少一个平行导体传输线(14-15)并且用于检测和分析来自由所述导电承载构件(3-6)形成的所述至少一个平行导体传输线(14-15)的反射电磁波信号。

12.根据权利要求11所述的状态检测装置，其中，所述导电承载构件(3-6)由非金属材料制成。

13.根据权利要求11所述的状态检测装置，其中，所述导电承载构件(3-6)由复合材料制成，所述复合材料包括聚合物基质(m)中的导电增强纤维(F)，所述增强纤维(F)优选为碳纤维。

14.根据前述权利要求1-13中任一项所述的状态检测装置，其中，所述分析器单元(8)提供用于确定提升绳索(1)、(22)的状态的一个或多个参数。

15.根据前述权利要求11-14中任一项所述的状态监测装置，其中，根据本发明的所述分析器单元(8)是信号发生器/分析器单元(8)、网络分析器单元(8)、标量网络分析器单元(8)或矢量网络分析器单元(8)。

16.根据权利要求14或15所述的状态监测装置，其中，所述控制系统(7)包括状态监测单元(9)，用于监测由分析器单元(8)提供的一个或多个参数，以便确定提升绳索(1)、(22)的状态。

17.根据前述权利要求11-16中任一项所述的状态监测装置，其中，所述装置包括连接接口(10-13)，用于在提升绳索(1)、(22)的第一端将分析器单元(8)联接到导电承载构件(3-6)。

18.根据前述权利要求11-17中任一项所述的状态检测装置，其中，所述装置包括一个或多个附加导体(210-214)，其在提升绳索(1)、(22)的整个长度上不断开地延伸。

19.根据前述权利要求11-17中任一项所述的状态监测装置，其中，所述一个或多个附加导体(210-214)与导电承载构件(3-6)具有相同的材料。

20.根据权利要求17所述的状态监测装置，其中，所述装置包括附加连接接口，用于在提升绳索(1)、(22)的另一端(16)处将分析器单元(8)联接到导电承载构件。

21.根据前述权利要求11-18中任一项所述的状态监测装置，其中，所述装置包括布置在所述提升绳索(1)、(22)的另一端(16)处的至少一个阻抗匹配元件(200)、(205)，所述至少一个阻抗匹配元件(200)、(205)连接在所述承载构件(3-6)的端部之间，用于匹配所述至少一个平行导体传输线(14-15)的阻抗。

22.根据前述权利要求11-19中任一项所述的状态监测装置，其中，在检测到除了重复峰值(18)、(19)之外具有稳定幅度的反射电磁波信号(17)时，所述分析器单元(8)提供用于确定提升绳索(1)的状态是无缺陷的一个或多个参数。

23.根据前述权利要求11-19中任一项所述的状态监测装置，其中，在检测到具有缺陷指示峰值(26-30)的反射电磁波信号(25)时，所述分析器单元(8)提供用于确定提升绳索(22)的状态有故障和用于确定提升绳索(22)的缺陷类型和状态的一个或多个参数。

24.根据前述权利要求11-21中任一项所述的状态监测装置，其中，所述分析器单元(8)提供关于损坏位置和/或阻抗失配大小的信息。

25.根据权利要求22所述的状态监测装置，其中，所述分析器单元(8)提供用于量化缺陷严重性的信息，所述缺陷例如是纤维损伤。

26.根据权利要求11-23中任一项所述的状态监测装置，其中，所述提升绳索(1)、(22)是带状的，即宽度方向比厚度方向大。

27.根据前述权利要求11-24中任一项所述的状态监测装置，其中，在接收到用于确定提升绳索(1)、(22)的状态的所述一个或多个参数时，所述监测单元(9)执行状态监测动作。

28.根据前述权利要求11-25中任一项所述的状态监测装置，其中，所述分析器(8)通过改变信号形式、信号幅度和/或信号频率来执行多个测量。

29.根据权利要求26所述的状态监测装置，其中，所述分析器(8)进行用于反作用失真和衰减效应的测量。

30.根据权利要求26或27所述的状态监测装置，其中，所述分析器(8)进行用于匹配平行导体传输线(14)、(15)的阻抗的测量。