基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)，屬于無損檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。其包括直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)、圓周陣列式弱磁檢測傳感器、鋼索夾持組件、運動控制單元和數(shù)據(jù)采集單元。直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)可搭載圓周陣列式弱磁檢測傳感器，以可控速度相對鋼索做勻速直線運動。本發(fā)明所提出的圓周陣列式弱磁檢測傳感器采用亥姆霍茲線圈與沿鋼索圓周均布的高靈敏度隧道磁阻元件，其直流勵磁功耗低，對鋼索不產(chǎn)生吸附力作用；采用焊接隧道磁阻元件的柔性印制電路板，其體積小，易彎折，可實現(xiàn)斷絲、磨損的軸向與周向定位。直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)與鋼索夾持組件可確保檢測過程中，弱磁檢測傳感器與鋼索間的提離距離保持一致。
【專利說明】基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無損檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別針對鋼索的無損檢測，是一種基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼索一般由多根高強度鋼絲擰繞成股，再由數(shù)條繩股繞索芯繞制而成。其具有高抗拉、低抗彎和低抗剪等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于煤炭、冶金、建筑、旅游等國民經(jīng)濟(jì)各主要行業(yè)和部門。鋼索在使用過程中由于種種原因，常出現(xiàn)各類缺陷，包括鋼索材料橫截面損失(LMA)和局部缺陷(LF)。鋼索的這些損傷引發(fā)的事故將危機(jī)人身和設(shè)備安全。因此，發(fā)展鋼索缺陷無損檢測技術(shù)，準(zhǔn)確獲取缺陷信息，進(jìn)行鋼索安全性評估并及時提出補救方案，以保證鋼索使用安全，提高鋼索使用壽命，具有重要的社會和經(jīng)濟(jì)價值。
[0003]自1906年世界上第一臺鋼絲繩探傷儀面世至今，已發(fā)展出多種鋼絲繩無損檢測方法，主要包括超聲波法、電渦流法和漏磁法等。超聲波在復(fù)雜鋼索中衰減嚴(yán)重且其在鋼索中傳播特性較為復(fù)雜，對缺陷信號的提取較為困難；電渦流法受趨膚效應(yīng)限制，檢測深度有限，一般只能檢測鋼索表層缺陷。相比而言，漏磁法是較為成熟的鋼索缺陷檢測技術(shù)，具有檢測空間分辨率高、響應(yīng)時間快，可在線檢測等優(yōu)點。
[0004]鋼索漏磁檢測的勵磁方式分為無源勵磁和有源勵磁。無源勵磁多采用強磁力的汝鐵硼永磁體作為勵磁源，并采用笨重的軛鐵作為導(dǎo)磁體。永磁鐵強大的吸附力和傳感器龐大笨重的外形，使得傳感器與鋼索難以順利地相對勻速運動，并且難以保證傳感器與鋼索提離距離的一致性。傳統(tǒng)的有源勵磁方法需采用穩(wěn)壓電源向勵磁線圈中通入較大電流，線圈發(fā)熱效應(yīng)嚴(yán)重，不便于實際應(yīng)用。
[0005]鋼索缺陷檢測的過程中，傳感器與待測鋼索的提離距離應(yīng)保持一致，傳統(tǒng)的保持兩者提離距離一致的方法是通過安裝導(dǎo)輪或滑靴，該方法會造成導(dǎo)輪或滑靴的磨損。中國專利CN202994584U《一種簡易鋼索拉伸裝置》提出的鋼索拉伸方法可用于設(shè)計預(yù)緊鋼索的裝置，在此基礎(chǔ)上設(shè)計完全非接觸和恒定提離距離的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種在實驗室條件下模擬現(xiàn)場檢測的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的弱磁場、低功耗的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)。系統(tǒng)不僅具有高分辨力和高靈敏度，而且能夠避免無源檢測的強磁吸附力和傳統(tǒng)有源檢測發(fā)熱與供電設(shè)備龐大的弱點，能夠?qū)崿F(xiàn)鋼索與傳感器間的勻速相對運動，確保兩者提離距離的一致性。
[0007]本發(fā)明提出基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)，它包括:直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)、圓周陣列式弱磁檢測傳感器、鋼索夾持組件、運動控制單元和數(shù)據(jù)采集單
J Li ο
[0008]所述直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)水平和搭載圓周陣列式弱磁檢測傳感器并使其與鋼索發(fā)生相對運動；
[0009]所述圓周陣列式弱磁檢測傳感器安裝在直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)上，用于沿軸向均勻磁化被測鋼索、屏蔽環(huán)境磁場和檢測鋼索缺陷信號；
[0010]所述鋼索夾持組件用于預(yù)緊和固定鋼索；
[0011]所述運動控制單元和數(shù)據(jù)采集單元通過運動控制卡和數(shù)據(jù)采集卡分別與直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)和圓周陣列式弱磁檢測傳感器通信，用于控制導(dǎo)軌的運動和處理傳感器采集的缺陷信號。
[0012]特別地，所述直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)包括水平調(diào)整底座、XY兩軸運動導(dǎo)軌和鋼索固定裝置安裝梁。
[0013]所述水平調(diào)整底座由角座和鋁型材組裝而成。其中有四個豎直放置的鋁型材分別固定于四個可調(diào)水平的角座上，兩對鋁型材通過角接件固定于四個豎直放置的鋁型材中部，頂部結(jié)構(gòu)同上。水平調(diào)整底座用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)水平。
[0014]所述XY兩軸運動導(dǎo)軌由“工”字形裝配的三根導(dǎo)軌和兩個電機(jī)組成。其中兩根平行導(dǎo)軌構(gòu)成X運動軸，與之垂直的導(dǎo)軌構(gòu)成Y運動軸。X軸的平行導(dǎo)軌固定在水平調(diào)整底座頂部兩根鋁型材上，Y軸導(dǎo)軌固定在X軸導(dǎo)軌的兩個滑臺上。兩個電機(jī)分別與兩軸導(dǎo)軌的一端相連，其中X軸導(dǎo)軌通過傳動軸實現(xiàn)同步運動。兩軸運動導(dǎo)軌用于搭載圓周陣列式弱磁檢測傳感器并實現(xiàn)傳感器與鋼索的相對運動。
[0015]所述鋼索固定裝置安裝梁平行X軸導(dǎo)軌，固定安裝在水平調(diào)整底座頂部，用于安裝鋼索固定裝置。
[0016]特別地，所述圓周陣列式弱磁檢測傳感器包括:傳感器夾持裝置、亥姆霍茲線圈、隧道磁阻探頭、分體式磁屏蔽殼、印制電路板。
[0017]所述傳感器夾持裝置由底座和傳感器夾具組成。所述底座固定于Y軸導(dǎo)軌滑臺上，它的中部開有飛翼形凹槽，其中兩翼凹槽用于固定勵磁結(jié)構(gòu)，中部凹槽用于固定傳感器夾具。所述傳感器夾具分上、下兩部分，其中下半部分為開有半圓槽的長方體，其底部固定于底座中部的凹槽中，上半部分為帶雙耳的半圓形結(jié)構(gòu)，其雙耳結(jié)構(gòu)與下半部分通過螺栓固定。傳感器夾持裝置用于夾持分體式磁屏蔽殼和固定亥姆霍茲線圈。
[0018]所述分體式磁屏蔽殼為兩個對稱的殼體結(jié)構(gòu)，其橫截面呈環(huán)形，兩端有環(huán)形端蓋。分體式磁屏蔽殼用于屏蔽環(huán)境磁場，在屏蔽腔體內(nèi)部構(gòu)造近零磁場空間。
[0019]所述亥姆霍茲線圈由兩個環(huán)形線圈和鋰電池組成。兩個環(huán)形線圈分別套在屏蔽結(jié)構(gòu)兩端并固定于底座的兩翼凹槽中，兩者串聯(lián)且電流方向一致。亥姆霍茲線圈用于沿軸向磁化從其中心穿過的鋼索。
[0020]所述隧道磁阻探頭由隧道磁阻元件和傳感器固定環(huán)組成。所述傳感器固定環(huán)為管狀結(jié)構(gòu)，其與分體式磁屏蔽殼內(nèi)腔過渡配合，其外壁沿周向均勻分布N(2 SNS 16)個凹槽，其內(nèi)壁均勻分布N個淺槽，淺槽用于膠封保護(hù)柔性印制電路板，淺槽與外壁凹槽位置相對應(yīng)并相互連通用于穿過柔性印制電路板。所述隧道磁阻元件均勻分布并膠封固定于傳感器固定環(huán)的凹槽內(nèi)。
[0021]所述印制電路板由硬性印制電路板(PCB)和柔性印制電路板(FPC)組成。所述硬性印制電路板安裝于傳感器夾持裝置的底座上，其由3?12V轉(zhuǎn)IV電路和信號轉(zhuǎn)接電路構(gòu)成，用于為隧道磁阻元件供電和向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送檢測信號。所述柔性印制電路板一端焊接隧道磁阻元件，一端連接硬性印制電路板，其用于為隧道磁阻元件傳輸電能和向硬性印制電路板輸出檢測信號。
[0022]特別地，所述鋼索夾持組件包括:鋼索預(yù)緊裝置和鋼索固定裝置。
[0023]所述鋼索預(yù)緊裝置由穿心式液壓泵、擋板、剛性底座和錨頭組成，其用于預(yù)緊鋼索，拉伸鋼索至準(zhǔn)直狀態(tài)。
[0024]所述鋼索固定裝置成對使用，它由底座、支架和固定螺栓組成。底座固定安裝在鋼索固定裝置安裝梁上。四個固定螺栓分別從“回”形支架四個方向穿過指向中心。鋼索固定裝置用于調(diào)整鋼索空間位置并夾持固定待測鋼索。
[0025]所述傳感器夾持裝置采用有機(jī)玻璃材料，所述亥姆霍茲線圈采用漆包銅線材料，所述分體式磁屏蔽殼采用低碳鋼材料，所述傳感器固定環(huán)采用有機(jī)玻璃材料。
[0026]所述傳感器夾持裝置、亥姆霍茲線圈、分體式屏蔽殼、傳感器固定環(huán)和鋼索均同軸。
[0027]所述傳感器固定環(huán)的內(nèi)徑比分體式磁屏蔽殼端蓋的內(nèi)徑小Imm?2mm，比被測鋼索直徑大Imm?2mm。其內(nèi)表面沿周向均勻分布N個深0.5mm?1mm、寬Imm?2mm從傳感器支撐一端延伸至其中部的淺槽，淺槽與外壁凹槽位置相對并相互連通。
[0028]所述運動控制單元用于控制直線導(dǎo)軌的運動。所述數(shù)據(jù)采集單元用于接收傳感器發(fā)送的信號并將處理后信號輸出至計算機(jī)。所述計算機(jī)通過運動控制卡控制導(dǎo)軌勻速運動的速度和通過數(shù)據(jù)采集卡采集缺陷信號，并通過對鋼索缺陷漏磁信號的處理，判斷鋼索有無缺陷和計算缺陷的位置和大小，完成對鋼索的定性檢測和定量測量。
[0029]本發(fā)明通過采用上述技術(shù)方案，可以獲得以下優(yōu)點和有益效果:本發(fā)明通過水平調(diào)節(jié)底座調(diào)節(jié)系統(tǒng)的水平，通過鋼索夾持組件預(yù)緊和固定鋼索，很好地保證了鋼索與圓周陣列式弱磁檢測傳感器提離距離的一致和避免了兩者的接觸磨損。本發(fā)明通過運動控制單元和運動導(dǎo)軌有效保證了圓周陣列式弱磁檢測傳感器與鋼索的勻速相對運動。本發(fā)明采用隧道磁阻元件和鋰電池供電的亥姆霍茲線圈，有效地減弱了圓周陣列式弱磁檢測傳感器與鋼索的吸附力，克服了有源勵磁的發(fā)熱和供電設(shè)備龐大的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖2為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)裝配示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)圓周陣列式弱磁檢測傳感器示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)圓周陣列式弱磁檢測傳感器徑向剖視圖；
[0034]圖5為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)圓周陣列式弱磁檢測傳感器軸向剖視圖；
[0035]圖6為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)鋼索固定裝置示意圖；
[0036]圖7為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)同軸裝配示意圖。
[0037]圖中:
[0038]1、直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)，2、圓周陣列式弱磁檢測傳感器，3、鋼索夾持組件，4、運動控制單元，5、數(shù)據(jù)采集單元，6、水平調(diào)整底座，6-1、角座，6-2、鋁型材，7、XY兩軸運動導(dǎo)軌，7-1、Χ軸導(dǎo)軌，7-2、Y軸導(dǎo)軌，7-3、電機(jī)，8、鋼索固定裝置安裝梁，9、鋼索固定裝置，9-1固定底座，9-2、支架，9-3、固定螺栓，10、鋼索預(yù)緊裝置，10-1、穿心式液壓泵，10-2、擋板，10-3,剛性底座，10-4、錨頭，11、傳感器夾持裝置，11-1底座，11-2、傳感器夾具，12、分體式磁屏蔽殼，13、亥姆霍茲線圈，14、隧道磁阻探頭，14-1隧道磁阻元件，14-2、傳感器固定環(huán)，15、印制電路板，15-1、硬性印制電路板PCB，15-2、柔性印制電路板FPC，16、鋼索。

【具體實施方式】
[0039]本發(fā)明通過安裝在水平調(diào)整底座上的運動導(dǎo)軌搭載圓周陣列式弱磁檢測傳感器沿預(yù)緊固定的鋼索進(jìn)行缺陷掃查。本發(fā)明能夠有效保證傳感器與鋼索間的提離距離，以及兩者間的相對運動，極大減小傳感器對鋼索的吸附力，縮減傳感器重量，屏蔽環(huán)境磁場干擾，提高鋼索磁化的均勻性，以及對缺陷的檢測定位和定量精度。
[0040]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，實施方式的說明用以幫助理解本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。
[0041]圖1為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]本實施例中基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)包括:直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)1、圓周陣列式弱磁檢測傳感器2、鋼索夾持組件3、運動控制單元4和數(shù)據(jù)采集單元5。所述直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)I包括:水平調(diào)整底座6、ΧΥ兩軸運動導(dǎo)軌7和鋼索固定裝置安裝梁8 ;所述圓周陣列式弱磁檢測傳感器2包括:傳感器夾持裝置11、分體式磁屏蔽殼12、亥姆霍茲線圈13、隧道磁阻探頭14和印制電路板15 ;所述鋼索夾持組件3包括鋼索固定裝置9和鋼索預(yù)緊裝置10。
[0043]所述水平調(diào)整底座6用于固定XY兩軸運動導(dǎo)軌7和鋼索固定裝置安裝梁8 ;所述XY兩軸運動導(dǎo)軌7用于固定圓周陣列式弱磁檢測傳感器2 ;所述鋼索固定裝置安裝梁8用于安裝固定鋼索固定裝置9 ;所述傳感器夾持裝置11用于固定分體式磁屏蔽殼12和亥姆霍茲線圈13 ;所述亥姆霍茲線圈13用于沿軸向均勻磁化待測鋼索16 ;所述分體式磁屏蔽殼12用于屏蔽環(huán)境磁場并固定隧道磁阻探頭14 ;隧道磁阻探頭14用于檢測鋼索16缺陷；所述數(shù)據(jù)采集單元5用于接收處理隧道磁阻探頭14的檢測信號；所述運動控制單元4用于控制XY兩軸運動導(dǎo)軌7的運動。
[0044]圖2為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)裝配示意圖；
[0045]所述水平調(diào)整底座6由角座6-1和鋁型材6-2組裝而成，其中四個豎直放置的鋁型材6-2分別固定于四個可調(diào)水平的角座6-1上，兩對鋁型材6-2通過角接件固定于四個豎直放置的鋁型材6-2中部，頂部四根鋁型材6-2安裝方式同上。
[0046]所述XY兩軸運動導(dǎo)軌7由“工”字形裝配的三根導(dǎo)軌7-1 (7-2)和兩個電機(jī)7_3組成。其中兩根平行導(dǎo)軌7-1構(gòu)成X運動軸，與之垂直的導(dǎo)軌7-2構(gòu)成Y運動軸。X軸的平行導(dǎo)軌7-1固定在水平調(diào)整底座6頂部兩個鋁型材6-2上，Y軸導(dǎo)軌7-2固定在X軸導(dǎo)軌7_1的兩個滑臺上。兩個電機(jī)7-3分別與兩軸導(dǎo)軌的一端相連，其中X軸導(dǎo)軌7-1通過傳動軸實現(xiàn)同步運動。
[0047]所述鋼索固定裝置安裝梁8平行X軸導(dǎo)軌安裝固定在水平調(diào)整底座6頂部。
[0048]所述鋼索固定裝置9固定安裝在鋼索固定裝置安裝梁8上，鋼索固定裝置9成對使用，其用于調(diào)整鋼索16的空間位置和將之固定。
[0049]所述圓周陣列式弱磁檢測傳感器2固定于Y軸導(dǎo)軌7-2的滑塊上，鋼索16從其中心穿過。
[0050]圖3為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)圓周陣列式弱磁檢測傳感器示意圖。所述傳感器夾持裝置11由底座11-1和傳感器夾具11-2組成。所述底座11-1固定于Y軸導(dǎo)軌7-2滑臺上，它的中部開有飛翼形凹槽，其中兩翼凹槽用于固定亥姆霍茲線圈13，中部凹槽用于固定傳感器夾具11-2，其翼型槽的一側(cè)有用于固定硬性印制電路板15-1的凹槽和螺紋。所述傳感器夾具11-2分上、下兩部分，其中下半部分為開有半圓槽的長方體，其底部固定于底座11-1中部的凹槽中，上半部分為帶雙耳的半圓形結(jié)構(gòu)，其上下兩部分通過螺栓固定。
[0051]所述傳感器夾具11-2上下兩部分配合夾緊分體式磁屏蔽殼12的中部；亥姆霍茲線圈13的兩個線圈分別套在分體式磁屏蔽殼12的兩端并固定于底座11-1的翼形凹槽內(nèi)。
[0052]所述印制電路板15分為硬性印制電路板(PCB) 15-1和柔性印制電路板(FPC) 15-2，F(xiàn)PC15-2 一端焊接隧道磁阻元件14-1，一端連接PCB15-1。所述PCB15-1采用3V紐扣電池作為電源并通過降壓電路為隧道磁阻元件14-1提供IV直流電壓，其分別與FPC15-2和數(shù)據(jù)采集單元5相連。
[0053]圖4為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)圓周陣列式弱磁檢測傳感器徑向剖視圖。所述傳感器固定環(huán)14-2為管狀結(jié)構(gòu)，其與分體式磁屏蔽殼12內(nèi)腔過渡配合，其外壁沿周向均勻分布N(N ^ 2)個凹槽。所述隧道磁阻元件14-1均勻分布于傳感器固定環(huán)14-2的凹槽內(nèi)。所述鋼索16、傳感器固定環(huán)14-2、分體式磁屏蔽殼12、亥姆霍茲線圈13和傳感器夾具11-2同軸裝配。
[0054]圖5為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)圓周陣列式弱磁檢測傳感器軸向剖視圖。所述亥姆霍茲線圈13的兩個線圈串聯(lián)且電流方向一致。所述傳感器固定環(huán)14-2的內(nèi)徑比分體式磁屏蔽殼12端蓋的內(nèi)徑小Imm?2mm,比被測鋼索16直徑大Imm?2mm。其內(nèi)表面沿周向均勻分布N個深0.5mm?1mm、寬Imm?2mm從傳感器支撐一端延伸至其中部深0.5mm?Imm的淺槽,淺槽與外壁凹槽位置相對并相互連通。所述隧道磁阻元件14-1通過膠封固定于傳感器固定環(huán)14-2的凹槽內(nèi)，所述FPC15-2 —端焊接隧道磁阻元件14-1，一端連接PCB15-1，其穿過傳感器固定環(huán)14_2連通內(nèi)外壁凹槽的方孔，并膠封保護(hù)于傳感器固定環(huán)14-2內(nèi)壁的淺槽內(nèi)。
[0055]如圖6所示，圖6為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)鋼索固定裝置示意圖。所述鋼索固定裝置9由固定底座9-1、支架9-2和固定螺栓9-3組成。固定底座9-1固定安裝在鋼索固定裝置安裝梁8上，支架9-2由“工”字形和“回”字形結(jié)構(gòu)組裝而成，四個固定螺栓9-3分別從“回”形支架9-2四個方向穿過指向中心。鋼索16從“回”字形支架9-2中心穿過，通過擰動螺栓可調(diào)整鋼索空間位置并夾緊固定鋼索。
[0056]如圖7所示，圖7為本發(fā)明實施例提供的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)同軸裝配示意圖。所述鋼索夾持組件3包括鋼索固定裝置9和鋼索預(yù)緊裝置10。所述鋼索預(yù)緊裝置10由穿心式液壓泵10-1、擋板10-2、剛性底座10-3和錨頭10_4組成。
[0057]基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)同軸裝配方法如下:角座6-1調(diào)整系統(tǒng)水平，圓周陣列式弱磁檢測傳感器2通過Y軸導(dǎo)軌運動到鋼索固定裝置安裝梁8正上方，鋼索預(yù)緊裝置10安裝于水平調(diào)整底座6兩側(cè)，并且錨頭10-4、擋板槽10-2、穿心式液壓泵10-1、鋼索固定裝置的“回”形支架9-2和圓周陣列式弱磁檢測傳感器2中心位于一條直線上。鋼索預(yù)緊裝置10將鋼索16拉伸至準(zhǔn)直狀態(tài)，鋼索固定裝置9通過四個固定螺栓9-3調(diào)整鋼索16的空間位置并夾緊固定。
【權(quán)利要求】
1.基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)，其特征在于，它包括:直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)、圓周陣列式弱磁檢測傳感器、鋼索夾持組件、運動控制單元和數(shù)據(jù)采集單元; 所述圓周陣列式弱磁檢測傳感器固定安裝于直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)上，用于測量鋼索上的磁場變化信號；鋼索夾持組件的鋼索預(yù)緊裝置安裝于直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)兩側(cè)，用于預(yù)緊鋼索；鋼索夾持組件的鋼索固定裝置固定安裝于直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)上，用于固定鋼索位置；運動控制單元與直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)相連，用于控制直線導(dǎo)軌帶動圓周陣列式弱磁檢測傳感器以設(shè)定速度相對待測鋼索做勻速直線運動；數(shù)據(jù)采集單元與圓周陣列式弱磁檢測傳感器相連，用于實時采集圓周陣列式弱磁檢測傳感器測量得到的多路磁場變化信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)，其特征在于，所述直線導(dǎo)軌式掃描機(jī)構(gòu)包括:水平調(diào)整底座、XY兩軸運動導(dǎo)軌和鋼索固定裝置安裝梁； 所述水平調(diào)整底座由角座和鋁型材組裝而成，其用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)水平和固定直線導(dǎo)軌； 所述XY兩軸運動導(dǎo)軌由“工”字形裝配的三根導(dǎo)軌和兩個電機(jī)組成；其中兩根平行導(dǎo)軌構(gòu)成X運動軸，與之垂直的導(dǎo)軌構(gòu)成Y運動軸；Y軸導(dǎo)軌固定安裝于X軸導(dǎo)軌的兩個滑塊上，圓周陣列式弱磁檢測傳感器固定安裝于Y軸導(dǎo)軌的滑塊上；運動控制單元通過控制兩軸電機(jī)實現(xiàn)圓周陣列式弱磁檢測傳感器在XY平面內(nèi)完成既定運動； 所述鋼索固定裝置安裝梁平行X軸導(dǎo)軌固定安裝在水平調(diào)整底座上，用于固定安裝鋼索固定裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)，其特征在于，所述圓周陣列式弱磁檢測傳感器包括:傳感器夾持裝置、亥姆霍茲線圈、隧道磁阻探頭、分體式磁屏蔽殼、印制電路板； 所述傳感器夾持裝置固定安裝于Y軸導(dǎo)軌滑塊上，其用于夾持分體式磁屏蔽殼、固定亥姆霍茲線圈和硬性印制電路板； 所述亥姆霍茲線圈套裝于分體式屏蔽殼兩端并固定于傳感器夾持裝置的底座上，其通過鋰電池供電，用于沿軸向均勻磁化被測鋼索； 所述分體式屏蔽殼用于固定隧道磁阻探頭和屏蔽環(huán)境磁場； 所述隧道磁阻探頭由隧道磁阻元件和傳感器固定環(huán)組成；所述傳感器固定環(huán)過渡配合于分體式屏蔽殼內(nèi)，其外壁沿周向均勻分布N個凹槽，內(nèi)壁均勻分布N個與外壁凹槽位置對應(yīng)且相互連通的淺槽；所述隧道磁阻元件均勻分布并膠封固定于傳感器固定環(huán)外壁的凹槽內(nèi)；其中2彡N彡16 ; 所述印制電路板由硬性印制電路板PCB和柔性印制電路板FPC組成；所述硬性印制電路板安裝于傳感器夾持裝置的底座上，其用于為隧道磁阻元件供電和向數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送檢測信號；所述柔性印制電路板一端焊接隧道磁阻元件，一端連接硬性印制電路板，穿過傳感器固定環(huán)內(nèi)外壁連通孔，并膠封保護(hù)于傳感器支撐內(nèi)壁的淺槽內(nèi)，其用于為隧道磁阻元件傳輸電能和向硬性印制電路板輸出檢測信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)，其特征在于，所述鋼索夾持組件包括:鋼索預(yù)緊裝置和鋼索固定裝置； 所述鋼索預(yù)緊裝置用于預(yù)緊鋼索，拉伸鋼索至準(zhǔn)直狀態(tài)；所述鋼索固定裝置成對使用，它由底座、支架和固定螺栓組成，底座固定安裝在鋼索固定裝置安裝梁上，支架由“工”字形和“回”字形結(jié)構(gòu)組裝而成，四個固定螺栓分別從“回”形支架四個方向穿過指向中心，通過固定螺栓可調(diào)整從“回”字形支架中心穿過鋼索的空間位置并夾緊固定鋼索。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器夾持裝置、亥姆霍茲線圈、分體式屏蔽殼、傳感器固定環(huán)和鋼索均同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器夾持裝置采用有機(jī)玻璃材料，所述亥姆霍茲線圈采用漆包銅線材料，所述分體式磁屏蔽殼采用低碳鋼材料，所述傳感器固定環(huán)采用有機(jī)玻璃材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圓周陣列式弱磁檢測傳感器的鋼索缺陷掃查系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器固定環(huán)的內(nèi)徑比分體式磁屏蔽殼端蓋的內(nèi)徑小Imm?2mm，比被測鋼索直徑大Imm?2mm。其內(nèi)表面沿周向均勻分布N個深0.5mm?1mm、寬Imm?2mm從傳感器支撐一端延伸至其中部的淺槽，淺槽與外壁凹槽位置相對并相互連通；其中2 < N < 16。
【文檔編號】G01N27/82GK104280452SQ201410521209
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】吳斌, 王鈺玨, 劉秀成, 何存富, 李強光 申請人:北京工業(yè)大學(xué)