專利名稱：高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損探傷儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及起重運(yùn)輸和拉力傳遞機(jī)械設(shè)施中鋼絲繩的檢測(cè)裝置，一種高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損探傷儀。
鋼絲繩在使用中，隨著時(shí)間的推移，會(huì)發(fā)生不同程度的內(nèi)部和表面腐蝕、磨損及因疲勞引起的內(nèi)部和表面斷絲，超載引起的直徑拉細(xì)斷面縮小等。這些因素均導(dǎo)致鋼絲繩金屬有效截面的縮小，降低其承載能力，促使鋼絲繩易斷裂，有效的提前檢測(cè)出鋼絲繩金屬斷面的損耗量，對(duì)于防止斷繩事故的發(fā)生，有著十分重大的意義。早在本世紀(jì)初，世界上一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的科技工作者們，就開始研究鋼絲繩探傷裝置，至今已有九十余年歷史。一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，國(guó)際上采用過(guò)許多方法。如超聲波、紅外線、放射線、大電流等都告失敗。通過(guò)科技工作者實(shí)驗(yàn)比較認(rèn)為電磁檢測(cè)法較為有效。我國(guó)起步較晚，是從本世紀(jì)六十年代開始的，亦采用電磁檢測(cè)法。即電磁動(dòng)態(tài)感應(yīng)法和霍爾(Hall)電磁效應(yīng)法。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在國(guó)際上約有二十多個(gè)國(guó)家的四十多個(gè)科研單位和公司從事研制這種裝置，并不斷推出新產(chǎn)品。由于定量檢測(cè)一直沒解決，而未得到推廣使用。近幾年，我國(guó)分別引進(jìn)日本、德國(guó)、英國(guó)、瑞士等國(guó)家的產(chǎn)品均由于定量不準(zhǔn)確且太笨重，適應(yīng)性差等原因，已被拋棄，不加使用。國(guó)內(nèi)仍采用人工用肉眼觀察和用手持棉紗靠斷絲掛線來(lái)查找鋼絲繩表面斷絲、磨損、銹蝕等情況，并為了避免斷繩事故，普遍采用提前更換鋼絲繩的辦法。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由于提前更換鋼絲繩造成的浪費(fèi)約占全世界總用量的20％－25％，價(jià)值億萬(wàn)元，非常驚人可仍不能避免斷繩事故的發(fā)生。
本發(fā)明的目的是提供一種高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損探傷儀。準(zhǔn)確可靠地定量檢測(cè)出鋼絲繩存在的各種缺陷。即斷面損耗量△s。確定鋼絲繩的使用壽命，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢測(cè)，合理更換及杜絕斷繩事故發(fā)生。
所述高靈敏磁傳感器鋼絲繩探傷儀具有電子自動(dòng)控制電路。控制電路裝于圖1電路盒(13)內(nèi)，圖1中由尼龍等非金屬材料加工而成的圓筒型探頭主體。亦可采用鑄塑成型。傳感器(23)置于屏蔽罩(20)內(nèi)的壁槽中，若干個(gè)傳感器分別裝于尼龍圓筒壁槽內(nèi)形成一個(gè)探頭。如同一個(gè)厚壁圓筒，筒壁上加工若干個(gè)長(zhǎng)槽，圓筒兩端各有4個(gè)尼龍軸承座，上面安有尼龍輪架(2)，輪架根部設(shè)有頂絲(21)。旋轉(zhuǎn)頂絲可以調(diào)節(jié)導(dǎo)向輪(3)的傾斜度，使上、下8只導(dǎo)向輪輕輕抱住不同直徑的鋼絲繩，導(dǎo)向輪用耐油耐磨橡膠壓鑄制成。其作用是保證鋼絲繩始終在探頭內(nèi)孔中心運(yùn)動(dòng)，不致磨擦內(nèi)壁，同時(shí)沿鋼絲繩不斷滾動(dòng)。電路盒上裝有小支架(14)和行程輪支架(16)，隨動(dòng)彈簧片(15)，耐油耐磨橡膠輪(19)行程數(shù)字磁盤(18)。在鋼絲繩沿軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，靠膠輪與鋼絲繩磨擦而旋轉(zhuǎn)。傳感器(26)靠行程輪數(shù)字盤上的磁片發(fā)出行程座標(biāo)脈沖，以確定所檢測(cè)出的損傷點(diǎn)的位置。拉簧圓孔(22)內(nèi)裝有拉簧，上下兩個(gè)，由康銅絲繞成。拉簧兩端與兩個(gè)半圓筒探頭相聯(lián)。當(dāng)用食指和中指拉動(dòng)開合手柄(9)時(shí)，探頭兩半圓筒以支架(7)為中軸張開，手指松開后靠簧的彈力使兩半閉合。鋼絲繩被測(cè)時(shí)卡入，脫出十分方便。空芯手柄(10)，航空插頭(25)，多芯控制電纜(24)，探頭與MC微機(jī)間的信號(hào)傳遞靠聯(lián)接線和電源線，通過(guò)空芯手柄經(jīng)航空插頭上的電纜共同組成。
所述高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損探傷儀的組合環(huán)形探頭，是將若干個(gè)高靈敏磁傳感器安裝在圍繞圓筒的壁槽內(nèi)，形成圓環(huán)。將圖1沿A－A剖開得到的圖2看上去象一個(gè)圓環(huán)，圓環(huán)中間是被測(cè)鋼絲繩的橫斷面。每個(gè)傳感器由兩個(gè)電磁線圈L1、L2組成。高頻振源E的振蕩，產(chǎn)生交變電源i1，L1與電容C1串聯(lián)構(gòu)成諧振電路。L2為偏移電磁線圖。改變電位器R的阻值，i2變化，使L2安匝數(shù)變化，L2產(chǎn)生的偏移磁場(chǎng)HP變化。D3、D4是隔離二極管。
傳感器的電路工作原理L1是高導(dǎo)磁鐵芯線圈及其電感，L2為偏移電磁線圈，H1是來(lái)自鋼絲繩的主漏磁場(chǎng)。電路中電位器改變阻值時(shí)即提高電位時(shí)，增加電流i2，使L2安匝數(shù)增加，偏移磁場(chǎng)HP增強(qiáng)，將L1高導(dǎo)鐵芯推向臨界飽和點(diǎn)，此時(shí)一旦鋼絲繩上的斷絲點(diǎn)隨鋼絲繩運(yùn)動(dòng)至所設(shè)置的傳感器近點(diǎn)，斷絲點(diǎn)的局部漏磁場(chǎng)△h穿過(guò)L1鐵芯與HP相加；將L1的高導(dǎo)鐵芯推向飽和區(qū)，使得電感L1大大減弱，變成L1min，其電抗XL1變成XL1min，使i1增大，微弱的漏磁信號(hào)變成電壓ug，且Ug得到磁放大；同時(shí)，L1和c1串聯(lián)又構(gòu)成諧根回路，高頻源E的振蕩在L1變成L1min的同時(shí)，又滿足了ωL1min＝1／ωc1的共振條件，使△h信號(hào)變?yōu)閁g，則ug得到第二次放大?！鱤有0.01Gs的變化。ug可達(dá)到1v的變化。由于采用了可調(diào)電位器，可由手旋電位器，改變i2電流變化值，亦可以由計(jì)算機(jī)搜索掃描改變i2值，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)性。偏移磁場(chǎng)的應(yīng)用結(jié)果，對(duì)磁通門型傳感器同樣起到磁放大和提高靈敏度的效果，應(yīng)用非常廣泛。另外在L2的配合之下，L1還可以綜合多個(gè)信號(hào)，即將鋼絲繩表面的主漏磁場(chǎng)H1，L1本身產(chǎn)生的磁傷H2，周圍環(huán)境存在的磁場(chǎng)分量H3，L2產(chǎn)生的磁傷Hp，斷絲銹蝕，磨損等產(chǎn)生的△h全部綜合到一起，即交鏈在一起，實(shí)現(xiàn)相關(guān)調(diào)節(jié)，補(bǔ)償非線性差。對(duì)不同直徑的鋼絲繩和其鋼絲都能直接檢測(cè)出其損傷量△S或斷絲根數(shù)。
實(shí)驗(yàn)證明任何高導(dǎo)磁鐵芯線圈，盡管形狀不同，只要接通高頻振源，再加上偏移磁場(chǎng)都具備磁放大作用。若再串聯(lián)電容可形成共振回路，如滿足ωl＝1／ωc條件又可具備共振放大作用，且有綜合多個(gè)信號(hào)的作用，形成高靈敏磁傳感器。
本實(shí)用新型高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損傷儀有如下優(yōu)點(diǎn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換是以傳感器本身為主，電路放大為輔，故信噪比高，靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定可靠。傳感器能綜合多個(gè)信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)相關(guān)調(diào)節(jié)和線性補(bǔ)償，故精確性高，可以實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)。損傷面積偏移磁場(chǎng)Hp的應(yīng)用便于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)標(biāo)定，探頭主體結(jié)構(gòu)采用尼龍等非金屬材料大大減輕了儀器的重量，較國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品輕5－22.5倍。既能定量檢測(cè)損傷斷面又指示損傷點(diǎn)座標(biāo)，是一種全功能的鋼絲繩無(wú)損探傷儀。且檢測(cè)速度可以從0－9米／秒。居現(xiàn)有探傷儀之首。實(shí)驗(yàn)證明此探傷儀的出現(xiàn)可替代現(xiàn)有其它各種探傷儀，除可帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益，還為社會(huì)創(chuàng)造巨大的財(cái)富。
以下結(jié)合
具體實(shí)施例圖1高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損探傷儀探頭整體示意圖。
(1)主體骨架兩端的軸承座和主體骨架是由一根尼龍捧料加工而成。(2)導(dǎo)向輪支架上、下共8只由尼龍制成。(3)導(dǎo)向輪共8只，由耐油耐磨橡膠制成。(4)輪軸、黃銅軸。(5)鉸鏈支架。(6)絞鏈支架分別與兩半圓筒連接。(7)黃銅支架軸。(8)尼龍開合鍵。(9)尼龍開合手柄。(10)尼龍空芯手柄。(11)連接器(尼龍，以下未注材質(zhì)均為尼龍)。(12)電路盒蓋。(13)電路盒。(14)小支架座。(15)行程輪架。(16)隨動(dòng)彈簧(60si2mn)。(17)行程輪軸。(18)行程數(shù)字盤，上面裝有小圓磁片。(19)行程輪，橡膠。(20)不銹鋼屏蔽罩。(21)銅頂絲，調(diào)整導(dǎo)向輪傾角，上、下共8個(gè)。(22)拉簧孔，內(nèi)裝康銅絲拉簧，上、下兩個(gè)。(23)傳感器，其引出線從圓孔引出到(24)多芯電纜。(25)航空插頭。(26)行程傳感器。(27)半圓筒骨架上的側(cè)視壁槽。
B－B視圖是圖1的俯視圖圖2高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損探傷儀探頭內(nèi)部的組合環(huán)形探頭骨架示意圖。(28)開合口。(29)鋼絲繩股。(30)鋼絲繩麻芯。
圖3高靈敏磁傳感器電路工作原理圖MC－微計(jì)算機(jī)；L1－高導(dǎo)鐵芯傳感線圈及其電感；L2－電磁線圈；E－振蕩源；Hp－偏移磁場(chǎng)；i2－直流電源和微機(jī)分別經(jīng)電位器和隔離二極管D3或隔離二極管D4提供的直流電流；cl－電容；△h－損傷點(diǎn)漏磁場(chǎng)；H1－鋼絲繩的主磁場(chǎng)(漏磁場(chǎng))；Ug－信號(hào)電壓；△s－損傷面積。ω－角頻率ω＝2πf。
探頭機(jī)械結(jié)構(gòu)都是加工件，按另件圖加工合格后，按總圖裝配而成。電路部分制成印刷板裝入電路盒內(nèi)。走線是通過(guò)壁槽間的線孔，最后從探頭上端導(dǎo)向輪間的大孔穿出，經(jīng)塑料管走入電路盒，然后經(jīng)空芯手柄到航空插頭，再經(jīng)電纜接25芯扁平插頭，與微機(jī)聯(lián)接，經(jīng)微機(jī)MC處理之后，由微打印機(jī)打印輸出紙帶存檔。電位器R裝在電路盒蓋板上便于調(diào)整。電路盒面板上裝有各路傳感器指示燈，在檢測(cè)過(guò)程中，根據(jù)指示燈閃爍的數(shù)量及時(shí)間發(fā)現(xiàn)鋼絲繩截面積損耗程度，因此對(duì)于新鋼絲繩一般可以不必每次帶計(jì)算機(jī)檢測(cè)。只將探頭配上電池就可進(jìn)行檢測(cè)，且有聲光報(bào)警。
權(quán)利要求1.一種高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損探傷儀，其由一裝置在電路盒里的自動(dòng)控制電路和圓筒型探頭主體組成，本實(shí)用新型的特征在于，所述探頭主體有一個(gè)屏蔽罩(20)和由尼龍等非金屬材料加工而成的圓筒型探頭，筒壁上加工多個(gè)長(zhǎng)壁槽，每個(gè)壁槽內(nèi)裝置有一個(gè)傳感器，圓筒兩端各有四個(gè)尼龍軸承座，上面安有尼龍輪架，輪架根部設(shè)有頂絲(21)，電路盒上裝有小支架(14)和行程輪支架(16)，隨動(dòng)彈簧片(15)，耐磨耐油橡膠輪(19)，行程數(shù)字磁盤(18)。
2.如權(quán)利要求1所述的高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損探傷儀，其特征在于所述探頭內(nèi)圓筒各壁槽內(nèi)的傳感器，其每個(gè)傳感器各由兩個(gè)電磁線圈L1、L2組成，高頻振蕩源E振蕩產(chǎn)生交變電源i1，L1與電容C1串聯(lián)構(gòu)成諧振電路，L2為偏移電磁線圈以實(shí)現(xiàn)可調(diào)性，R是電位器，12隨R的阻值變化，L2的安匝數(shù)變化，D3、D4是實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)的隔離二極管。
3.如權(quán)利要求2所述的高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損探傷儀的傳感器，其特征在于所述傳感器的線圈為L(zhǎng)1和L2電磁線圈兩端可用高導(dǎo)磁鐵芯聯(lián)接形成橢圓鐵芯，橢圓的兩個(gè)長(zhǎng)邊分別繞線圈L1和L2，也可以在橢圓鐵芯兩個(gè)長(zhǎng)邊上各繞總匝數(shù)的1／2，將L1、L2在長(zhǎng)邊上各繞總匝數(shù)的1／2，然后再圍繞兩個(gè)長(zhǎng)邊鐵芯繞一個(gè)L3、L3一端接地，另一端與C1串聯(lián)。L1一端通過(guò)振源接地，另一端亦接地。
4.如權(quán)利要求1所述的高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損探傷儀，其特征在于所述鋼絲繩無(wú)損探傷儀還具有尼龍開合手柄(9)，尼龍開合鍵(8)絞鏈支架(5)，黃銅支架軸(7)，絞鏈支架分別與兩半探頭圓筒連接。
專利摘要一種高靈敏磁傳感器鋼絲繩無(wú)損探傷儀，其特征是探傷儀具有由一個(gè)屏蔽罩(20)和由尼龍等非金屬材料加工而成圓筒狀，且筒壁上具有多個(gè)長(zhǎng)壁槽、壁槽內(nèi)裝置多個(gè)傳感器組成的探頭主體，探頭圓筒兩端各有四個(gè)尼龍軸承座和尼龍輪架，還具有自動(dòng)控制電路盒，電路盒上裝有小支架(14)和行程輪(6)，隨動(dòng)彈簧片(15)，行程數(shù)字磁盤(18)該探傷儀靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定可靠，重量輕，是一全功能的鋼絲繩無(wú)損探傷儀。
文檔編號(hào)G01N27/82GK2190788SQ94209290
公開日1995年3月1日 申請(qǐng)日期1994年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月18日
發(fā)明者竇毓棠 申請(qǐng)人:竇毓棠