專利名稱：一種縱向電容式鋼絲繩張力檢測方法和裝置的制作方法
一種縱向電容式鋼絲繩張力檢測方法和裝置技術領域
本發(fā)明專利涉及一種橫向電容式鋼絲繩張力檢測方法和裝置，尤其適用于提升機、電梯、絞車等設備提升或者牽引時鋼絲繩實時張力的檢測，屬于設備安全技術領域。
背景技術：
鋼絲繩作為一種牽引、承載的關鍵構件，廣泛應用于煤礦、冶金、高層建筑提升、交通運輸?shù)葒窠洕ㄔO的各個領域，起著十分重要的作用。鋼絲繩在工作過程中，由于載荷的波動、磨損、卡住等因素，導致鋼絲繩張力發(fā)生很大的變化，甚至發(fā)生斷裂而造成機毀人亡的事故，因此需對鋼絲繩的張緊狀態(tài)進行實時檢測。目前鋼絲繩張力檢測方法分為三種一種是敲擊振波法，其主要利用張力與鋼絲繩振動頻率或者行波的傳播速度之間的關系等來實現(xiàn)對鋼絲繩張力的測量，例如公告號為CN100485334C的發(fā)明專利公開的《電梯曳引鋼絲繩張力均勻度分析測試儀》和公告號為CN1060135C的發(fā)明專利公開的《電梯的吊索張力測定裝置》，存在的不足是不能夠動態(tài)測量鋼絲繩的實時張力，另外其數(shù)學模型是建立在不考慮鋼絲繩自重的基礎上，因此測量精度較低；第二種是串聯(lián)法，其基本原理是在鋼絲繩與提升或者牽引重物之間串聯(lián)一測力傳感器來達測量鋼絲繩張力，其不足是靈敏度較低，而且破壞鋼絲繩運行的整體性；第三種是三點彎曲法，根據(jù)力的合成與分解原理實現(xiàn)鋼絲繩張力測量例如，公開號為CN101476955的發(fā)明專利公開的《繩索張力測定裝置》，其不足之處是對裝置的安裝精度要求較高，對中間施力點的位移要求也比較高。發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明專利的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、 操作方便、測量精度高的縱向電容式鋼絲繩張力檢測方法和裝置。
技術方案本發(fā)明的縱向電容式鋼絲繩張力檢測裝置，包括對稱扣合設置在鋼絲繩上的卡罩，卡罩的下方設有對稱扣合設置在鋼絲繩上的卡座，卡罩的罩口和卡座的座口間隔相對，卡罩和卡座與鋼絲繩扣合處設有橡膠墊，扣合在鋼絲繩上的卡罩和卡座外側端分別設有緊固螺栓，卡座內對稱設有兩個中空基座，中空基座的頂部設有電容上極板，中空基座內設有信號處理單元，卡罩內設有測桿，測桿的端部設有與電容上極板構成電容的電容下極板。
所述的卡罩的罩口與卡座的座口間隔相對的間距為5 IOmm ；所述的卡罩與卡座的外部對稱扣合有固定在卡罩上的保護套，保護套的扣合縫與卡罩和卡座的扣合縫成90 度；所述的卡座與保護套間隙或者滑動配合。
本發(fā)明的縱向電容式鋼絲繩張力檢測方法，包括如下步驟a、首先將內部設有信號處理單元和電容上、下極板的卡座固定在靠近提升容器或牽引容器相連接的鋼絲繩上，并通過螺栓固定；在卡座上方的鋼絲繩上安裝內部設有測桿和電容上、下極板的卡罩，調節(jié)卡罩的罩口與卡座的座口相對之間的距離后，用螺栓固定住卡罩；b、測量鋼絲繩未受力時電容上、下極板的電容值以及卡罩與卡座卡頭之間鋼絲繩的原長量7 ；C、當鋼絲繩提升物料或者牽引重物時，通過電容上、下極板和信號處理單元實時測量鋼絲繩受力時的電容值；d、根據(jù)實時測量的電容值與未受力時的電容值的差值計算出卡罩與卡座卡頭之間鋼絲繩受力時的伸長量M；e、信號處理單元根據(jù)鋼絲繩的原長量1和伸長量u汁算出鋼絲繩的張力F,并通過無線發(fā)送芯片將鋼絲繩的張力/M專送到工控機，實現(xiàn)鋼絲繩張力F的實時檢測。
有益效果本發(fā)明將鋼絲繩長度變化轉換為電容的變化，利用電容測距原理，獲得鋼絲繩長度變化量，經過換算，獲得鋼絲繩張力；本發(fā)明包含對稱安裝的兩個檢測單元，可以補償鋼絲繩振動或擺動對測量產生的干擾，提高了測量精度；所述的鋼絲繩張力檢測裝置安裝和使用方便，維護成本低，能在不破壞鋼絲繩的情況下測量鋼絲繩張力。


圖1是本發(fā)明的主視結構示意圖。
圖2是本發(fā)明的俯視結構示意圖。
圖3是本發(fā)明的信號處理器原理框圖。
圖中1-卡罩，2-橡膠墊，3-測桿，4-電容上極板，5-中空基座，6-信號處理單元， 7-鋼絲繩，8-卡座，9-保護套，10-電容下極板，11-接線端子，12-螺栓，13-螺釘。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述如圖1所示，本發(fā)明的縱向電容式鋼絲繩張力檢測裝置，主要由卡罩1、橡膠墊2、測桿3、電容上極板4、中空基座5、信號處理單元6、卡座8、電容下極板10構成，卡罩1和卡座8 分別為兩半，卡罩1對稱扣合設置在鋼絲繩7上，卡罩1的下方設置對稱扣合設置在鋼絲繩 7上的卡座8，卡罩1的罩口和卡座8的座口間隔相對，卡罩1的罩口與卡座8的座口間隔相對的間距為5 10mm?？ㄕ?和卡座8與鋼絲繩7扣合處設有橡膠墊2，卡罩1與卡座 8的外部對稱扣合有固定在卡罩1上的保護套9，卡座8與保護套9間隙或者滑動配合。保護套9對稱的兩部分通過螺釘13分別固定于左右兩個卡罩1的頂部并與卡座8為間隙配合，用于隔離卡罩1和卡座8內部與外界，從而防止外界的水氣和粉塵等雜質進入卡罩1和卡座8內部影響裝置的測量效果；保護套9對稱兩部分的配合縫跟卡罩1和卡座8對稱兩部分的配合縫成90度?？酆显阡摻z繩7上的卡罩1和卡座8外側端分別設有緊固螺栓12， 如圖2所示?？ㄗ?內對稱設有兩個中空基座5，中空基座5的頂部設有電容上極板4，中空基座5內設有信號處理單元6，卡罩1內設有測桿3，測桿3的端部設有與電容上極板4 構成電容的電容下極板10。如圖3所示，信號處理單元6包括C-V變換電路CAV444、處理器和無線發(fā)射芯片。中空基座5頂部和測桿3的端部設有兩塊通過接線端子11與信號處理單元6相連接的電容上、下極板4、10，測量時通過C-V變換電路CAV444將電容上、下極板4、10的電容值轉化為電壓值，轉換后的電壓值經過濾波電路和放大電路的處理后輸入處理器，處理器計算出鋼絲繩7的張力值廠后通過無線發(fā)送芯片將鋼絲繩7的張力值廠發(fā)送到工控機。
本發(fā)明的縱向電容式鋼絲繩張力檢測方法首先將內部設有信號處理單元6和電容上極板4的卡座8固定在靠近與提升容器或牽引容器相連接的鋼絲繩7上，并通過螺栓 12固定，在卡座8上方的鋼絲繩7上安裝內部設有測桿3和電容下極板10的卡罩1，調節(jié)卡罩1的罩口與卡座8的座口相對之間的距離為5 10mm后用螺栓12固定住卡罩1 ；在鋼絲繩7未受力時，啟動電容式鋼絲繩張力檢測裝置使電容上、下極板4、10和信號處理單元 6帶電工作，測量此時中空基座5頂部和測桿3端部的兩塊電容上、下極板4、10之間的電容值作為鋼絲繩7未受力時的參考量；當鋼絲繩7提升物料或者牽引重物時，鋼絲繩7因受到張力而產生一定的伸長并帶動卡罩1和卡座8產生相對移動，卡座8和卡罩1的相對移動使中空基座5頂部和測桿3的兩塊電容上、下極板4、10產生相對移動，從而改變電容上、 下極板4、10的電容值，通過信號處理單元6中的C-V變換電路CAV444、濾波電路和放大電路的處理將電容變化量轉化成信號處理單元6便于測量的電壓信號變化量，通過信號處理單元6的處理換算從而測量此時中空基座5頂部和測桿3的兩塊電容上極板4的相對位移量，繼而得出鋼絲繩7的伸長量Δ人信號處理單元6根據(jù)鋼絲繩7的原長量八伸長量Δ/ 和鋼絲繩7已知的參數(shù)計算出鋼絲繩7的張力凡具體的計算如下所示
權利要求
1.一種縱向電容式鋼絲繩張力檢測裝置，其特征在于它包括對稱扣合設置在鋼絲繩 (7)上的卡罩(1)，卡罩(1)的下方設有對稱扣合設置在鋼絲繩(7)上的卡座(8)，卡罩(1)的罩口和卡座(8)的座口間隔相對，卡罩(1)和卡座(8)與鋼絲繩(7)扣合處設有橡膠墊(2)， 扣合在鋼絲繩(7)上的卡罩(1)和卡座(8)外側端分別設有緊固螺栓(12)，卡座(8)內對稱設有兩個中空基座(5)，中空基座(5)的頂部設有電容上極板(4)，中空基座(5)內設有信號處理單元(6)，卡罩(1)內設有測桿(3)，測桿(3)的端部設有與電容上極板(4)構成電容的電容下極板(10)。
2.根據(jù)權利要求1所述的縱向電容式鋼絲繩張力檢測裝置，其特征在于所述的卡罩 (1)的罩口與卡座(8)的座口間隔相對的間距為5 10mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的縱向電容式鋼絲繩張力檢測裝置，其特征在于所述的卡罩 (1)與卡座(8)的外部對稱扣合有固定在卡罩(1)上的保護套(9)，保護套(9)的扣合縫與卡罩(1)和卡座(8)的扣合縫成90度。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的縱向電容式鋼絲繩張力檢測裝置，其特征在于所述的卡座(8)與保護套(9)間隙或者滑動配合。
5.根據(jù)上述權利要求所述裝置的縱向電容式鋼絲繩張力檢測方法，其特征在于包括如下步驟a、首先將內部設有信號處理單元(6)和電容上極板(4)的卡座(8)固定在靠近提升容器或牽引容器相連接的鋼絲繩(7)上，并通過螺栓(12)固定；在卡座(8)上方的鋼絲繩(7) 上安裝內部設有測桿(3)和電容下極板(10)的卡罩(1)，調節(jié)卡罩(1)的罩口與卡座(8)的座口相對之間的距離后，用螺栓(12)固定住卡罩(1)；b、測量鋼絲繩(7)未受力時電容上、下極板(4、10)的電容值以及卡罩(1)與卡座(8) 卡頭之間鋼絲繩的原長量7 ；c、當鋼絲繩(7)提升物料或者牽引重物時，通過電容上、下極板(4、10)和信號處理單元(6)實時測量鋼絲繩(7)受力時的電容值；d、根據(jù)實時測量的電容值與未受力時的電容值的差值計算出卡罩(1)與卡座(8)卡頭之間鋼絲繩(7)受力時的伸長量 .1；e、信號處理單元(6)根據(jù)鋼絲繩的原長量/和伸長量u計算出鋼絲繩(7)的張力廠， 并通過無線發(fā)送芯片將鋼絲繩(7)的張力/M專送到工控機，實現(xiàn)鋼絲繩(7)張力廠的實時檢測。
全文摘要
一種縱向電容式鋼絲繩張力檢測方法和裝置，裝置包含對稱扣合設置在鋼絲繩上的卡罩和卡座，卡罩和卡座的外部設有保護套，卡罩和卡座的卡頭分別設有將其緊固在鋼絲繩上的螺栓，卡罩和卡座的卡頭與鋼絲繩之間設有橡膠墊，卡座內設有中空基座，中空基座內設有信號處理單元，中空基座的頂部設有一組電容極板，卡罩內設有測桿，測桿的端部設有另一組電容極板，電容極板通過接線端子連入信號處理單元；由于鋼絲繩長度的變化將導致電容極板間距變化，通過C-V電路可轉換為電壓信號，并最終換算為鋼絲繩張力。本發(fā)明能夠實時準確測量鋼絲繩的張力，結構簡單，安裝方便，測量精度高。
文檔編號G01L5/10GK102494828SQ201110376420
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權日2011年11月24日
發(fā)明者曹國華, 朱真才, 李偉, 江帆, 王重秋, 陳國安 申請人:中國礦業(yè)大學