專(zhuān)利名稱(chēng)：高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)自控技術(shù)領(lǐng)域，為一種高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測(cè)裝置。
牽引鋼絲繩因腐蝕會(huì)老化斷絲。在運(yùn)行中被拉斷而發(fā)生傷亡事故經(jīng)常出現(xiàn)。實(shí)踐表明鋼繩斷絲是斷繩的前因。準(zhǔn)確可靠地監(jiān)測(cè)出牽引鋼絲繩斷絲狀況對(duì)防止事故發(fā)生有十分重要的意義。各國(guó)對(duì)此都很重視。目前國(guó)內(nèi)外技術(shù)多是采用感應(yīng)法和HALL效應(yīng)法檢測(cè)斷絲的存在。感應(yīng)法是用線(xiàn)圈放在鋼絲繩旁邊。斷絲處漏磁經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，感應(yīng)出電壓脈沖判定斷絲的存在。這種方法靈敏度低，且只當(dāng)絲圈與鋼繩相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)才能感應(yīng)出斷絲信號(hào)。HALL效應(yīng)法是用U型電磁鐵在被測(cè)處鋼繩中加入強(qiáng)磁場(chǎng)。用HALL磁感器件探測(cè)斷絲漏磁信號(hào)，這種方法體積龐大。檢測(cè)時(shí)加入強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)沖消控制信號(hào)，不能與磁控信號(hào)兼容，且靈敏度不高，檢測(cè)準(zhǔn)確率低。內(nèi)部斷絲探不出來(lái)?？傊┠赇摾K斷絲檢測(cè)技術(shù)雖有進(jìn)展，尚不夠理想，沒(méi)有一種很有效的檢測(cè)手段。
本發(fā)明的目的是提供一種有效的鋼繩斷絲檢測(cè)技術(shù)和新型高靈敏磁傳感器。提高斷絲檢測(cè)準(zhǔn)確性。減小探頭體積和造價(jià)，解決目前斷絲檢測(cè)和磁控信號(hào)不兼容的問(wèn)題。
本發(fā)明的斷絲檢測(cè)原理是鋼繩在使用或檢測(cè)前，用鋼繩磁化器將鋼繩一次性軸向磁化，然后在鋼繩上記錄磁控信號(hào)。斷絲檢測(cè)時(shí)，不對(duì)鋼絲繩外加磁場(chǎng)，因鋼繩中剩磁可以保留十年之久，鋼繩若有斷絲，周?chē)蜁?huì)有微弱的漏磁場(chǎng)，在鋼繩周?chē)浇卜湃舾蓚€(gè)高靈敏磁傳感器，不管鋼繩是靜止還是運(yùn)動(dòng)，漏磁接近磁敏傳感器，就發(fā)出斷絲電信號(hào)。測(cè)出斷絲的存在。
本發(fā)明的特征是用研制出的靈敏度比霍耳(HALL)器件高達(dá)1百余倍的動(dòng)態(tài)感應(yīng)式磁敏傳感器。用于鋼繩斷絲檢測(cè)。檢測(cè)探頭呈圓筒型，探頭由若干個(gè)這樣的高靈敏磁傳感器和探筒構(gòu)成。高靈敏磁傳感器由高頻 感應(yīng)線(xiàn)圈、調(diào)感平衡磁鋼，放大整形電路所構(gòu)成。
本發(fā)明的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測(cè)裝置。其結(jié)構(gòu)是由斷絲檢測(cè)探筒。動(dòng)態(tài)感應(yīng)式磁敏傳感器、放大整形電路，微型計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)和鋼繩磁化器所組成。檢測(cè)探筒周?chē)惭b若干個(gè)高靈敏磁傳感器。兩半圓探筒張開(kāi)后可將被測(cè)鋼繩放于筒中，閉合后可將鋼繩包在圓筒中。筒壁內(nèi)徑的上下兩端裝有鋼質(zhì)導(dǎo)向套，引導(dǎo)鋼繩與探筒內(nèi)壁有5～10mm間隔，不影響鋼繩的運(yùn)行。探筒由絕緣材料或塑料材料制成，筒壁較厚，壁中開(kāi)有若干個(gè)軸向槽，用于安放磁敏傳感器。探筒中一般安6個(gè)磁敏傳感器。分別探測(cè)鋼繩四周和內(nèi)部的斷絲。不論鋼繩相對(duì)探筒是運(yùn)動(dòng)還是靜止，若遇斷絲，就發(fā)出高(低)電壓信號(hào)。此斷絲信號(hào)送計(jì)算機(jī)進(jìn)行記錄和處理。由打印機(jī)打印出斷絲數(shù)據(jù)，斷絲位置和斷絲嚴(yán)重狀況。同時(shí)發(fā)出聲光告警。斷絲嚴(yán)重時(shí)發(fā)出停車(chē)信號(hào)。由執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)停車(chē)。計(jì)算機(jī)采用單片微計(jì)算機(jī)。內(nèi)部固化斷絲分析處理程序。
附

圖1是鋼繩斷絲檢測(cè)裝置的整體電路圖。圖中L1、L2是兩個(gè)帶平衡磁鋼的調(diào)感線(xiàn)圈。用于感應(yīng)斷絲處的磁場(chǎng)。CMOS用于產(chǎn)生高頻振蕩和整形放大。L1、L2、C1～6、R1～4構(gòu)成兩個(gè)磁傳感器。T3、T5和T4、T6為晶體三極管，T3、T5和T4、T6構(gòu)成兩個(gè)整形放大器。X、X為其中1個(gè)磁傳感器的兩個(gè)輸出端。A、A為其另一個(gè)磁傳感器的兩個(gè)輸出端。同樣y、Y，B、B，Z、Z，C、C分別為其4個(gè)磁傳感器的信號(hào)輸出端。此6路電壓信號(hào)接計(jì)算機(jī)輸入端，由計(jì)算機(jī)分別訪(fǎng)問(wèn)處理。圖中的計(jì)算機(jī)部分包括了打印機(jī)、聲光告警器、自動(dòng)停車(chē)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
圖2為本發(fā)明的高靈敏動(dòng)態(tài)感應(yīng)式磁敏傳感器電原理圖。其工作原理是高頻信號(hào)Vi加諧振線(xiàn)圈L1、C1，L1以高導(dǎo)磁材料為鐵芯。旁邊放一平衡調(diào)感磁鋼。調(diào)整平衡磁鋼位置可調(diào)整L1磁飽和度和電感量。使L1C1處臨界諧振狀態(tài)。當(dāng)有對(duì)磁場(chǎng)通過(guò)L1鐵芯時(shí)，鐵芯進(jìn)入飽和，L1電感量減小，L1C1達(dá)諧振狀態(tài)。VC1電壓增高，經(jīng)C2加三極管T的基極，通過(guò)三極管整流放大，由T發(fā)射極輸出傳感電壓。輸出信號(hào)VO加施密特觸發(fā)器。此磁敏傳感器能準(zhǔn)確分辨出1高斯磁場(chǎng)變化。
圖3是雙方向動(dòng)態(tài)感應(yīng)式磁敏傳感器電原理圖。其工作原理是高頻電壓Vi通過(guò)C1加L1、L2，當(dāng)外磁場(chǎng)H和圖中所標(biāo)方向相同時(shí)，L1磁芯飽和，L1中電流增加，L2中電流減小，經(jīng)整流管D1～4和濾波電容C2、C3，使I1增加，I2減小，VO輸出電壓升高為正2～3伏。當(dāng)外磁場(chǎng)H與圖中所標(biāo)方向相反時(shí)，L2磁芯飽和，L1磁芯遠(yuǎn)離飽和，I2增大，I1減小，VO輸出電壓降低為負(fù)2～3伏。無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)VO為零伏。這樣構(gòu)成雙線(xiàn)圈單輸出的雙磁場(chǎng)方向傳感器，不但可測(cè)出微弱磁場(chǎng)的存在，還可辨出磁場(chǎng)方向。此雙方向磁敏傳感器也可分辨1高斯的磁強(qiáng)變化。
圖4為鋼絲繩斷絲檢測(cè)探筒結(jié)構(gòu)圖。圖中8為鋼繩，S為交叉手柄，T為兩半圓探筒，C為磁敏傳感器安放槽，探筒與計(jì)算機(jī)用電纜線(xiàn)線(xiàn)X聯(lián)接，計(jì)算機(jī)J聯(lián)接打印機(jī)D、聲光告警器M和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)Z。根據(jù)鋼繩的粗細(xì)，有不同尺寸規(guī)格的斷絲檢測(cè)探筒，可檢測(cè)φ5mm～φ80mm的鋼繩。
鋼繩磁化器是由鋼質(zhì)手柄，兩個(gè)極性不同的磁化頭組成。磁化頭有兩種型式;1種是電磁鐵磁化頭，由線(xiàn)圈和鐵芯構(gòu)成;另一種是永久磁鋼型磁化頭，由釹鐵硼永久磁鋼制成。手柄為長(zhǎng)圓柱形，兩頭裝磁化頭，呈ㄩ狀，手持磁化器在鋼繩上滑過(guò)就可對(duì)鋼繩磁化。
本發(fā)明的實(shí)施例是用6個(gè)單線(xiàn)圈磁敏傳感器分裝于圓形探筒周?chē)?，檢測(cè)斷絲效果很好。只要有一根斷絲，不論在鋼繩內(nèi)部和外部，都能準(zhǔn)確測(cè)出。斷絲信號(hào)送計(jì)算機(jī)，可控制打印機(jī)打印出斷絲情況。
本發(fā)明的優(yōu)特點(diǎn)是比目前已有的斷絲檢測(cè)探頭靈敏度提高了數(shù)百倍，斷絲檢測(cè)準(zhǔn)確可靠，探頭體積小、造價(jià)低，并配有計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。能實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)各種運(yùn)行狀態(tài)下的鋼繩斷絲情況，工作人員可根據(jù)該裝置的檢測(cè)信息，判斷是否應(yīng)停車(chē)和更換鋼繩，避免事故發(fā)生，減小不合理使用鋼繩造成的巨大浪費(fèi)，對(duì)合理使用鋼繩，杜絕人身傷亡事故，保障安全生產(chǎn)，具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測(cè)裝置，其特征是由動(dòng)態(tài)感應(yīng)式磁敏傳感器、斷絲檢測(cè)探筒，放大整形電路，計(jì)算機(jī)及所帶的打印機(jī)、聲光告警器，自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、鋼繩磁化器所組成，由動(dòng)態(tài)感應(yīng)式磁敏傳感器檢測(cè)，鋼繩斷絲漏磁，判定斷絲的存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測(cè)裝置。所述的動(dòng)態(tài)感應(yīng)式磁敏傳感器。其特征是由調(diào)感電感線(xiàn)圈L、平衡磁鋼、高頻信號(hào)產(chǎn)生電路，電容C、三極管T、二極管D、電阻R所構(gòu)成。結(jié)構(gòu)關(guān)系是調(diào)感線(xiàn)圈L內(nèi)放高導(dǎo)磁鐵芯，平衡磁鋼在L附近，距離可調(diào)，電路結(jié)構(gòu)有兩種。其1是高頻信號(hào)輸出端通過(guò)電容C1接調(diào)感線(xiàn)圈L1和L2，L1另一端接D1負(fù)和D2正。D1正接地，D2負(fù)接C2、R1，C2接地，L2另一端接D4正，D3負(fù)，D4負(fù)接地，D3正接C3、R2，C3接地，R1與R2的另一端相聯(lián)作VO輸出端。其2是高頻信號(hào)，Vi接L1，L1另端接C1、C2，C1接地，C2接T基極。T集電極接電源，T發(fā)射極接R1、C3和VO輸出端，R1、C3另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測(cè)裝置。所述的鋼繩斷絲檢測(cè)探筒，其特征是由兩個(gè)半園探筒、鋼質(zhì)導(dǎo)向套、開(kāi)口交叉手柄所構(gòu)成。圓形探筒周?chē)腥舾蓚€(gè)軸向槽分裝若干個(gè)磁敏傳感器。一般安放6個(gè)，探筒由絕緣材料或塑料制成，內(nèi)壁與鋼絲繩間距10mm左右。筒壁較厚。推拉手柄可使兩半圓筒張開(kāi)或閉合。根據(jù)鋼繩的粗細(xì)，有不同尺寸規(guī)格的系列探筒和導(dǎo)向套。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測(cè)裝置。所述的放大整形電路，其特征是由晶體三極管、二極管、電阻構(gòu)成，有AA輸出端，電路結(jié)構(gòu)關(guān)系是信號(hào)輸入端經(jīng)R6接T4基極，T4集電極接R10、R8、A輸出端，R10另一端接發(fā)光二極管LED2正。LED2負(fù)接T6基極，T6集電極接R12和A輸出端，T4、T6發(fā)射極接地，R8、R12另一端接5V電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測(cè)裝置，所述的計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、聲光告警器、自控執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征是計(jì)算機(jī)用單片微型計(jì)算機(jī)，內(nèi)部固化的程序是分析斷絲位置、斷絲數(shù)目。斷絲嚴(yán)重程度、控制打印機(jī)、聲光告警和自控執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測(cè)裝置。所述的鋼繩磁化器，其特征是有兩種結(jié)構(gòu)形式，其1是由磁化器手柄。兩個(gè)電磁線(xiàn)圈、兩個(gè)磁化頭、整流器和開(kāi)關(guān)所構(gòu)成。其2是由磁化手柄、永磁體、磁化頭所構(gòu)成，永磁體、磁化頭用釹鐵硼強(qiáng)磁鋼制成。
全文摘要
牽引鋼絲繩因老化斷絲斷繩發(fā)生傷亡事故常有出現(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)外鋼繩斷絲檢測(cè)技術(shù)是用感應(yīng)法和霍耳效應(yīng)法探測(cè)斷絲存在，靈敏度低，不可靠。且不能與磁控信號(hào)兼容。本發(fā)明將新研試的高靈敏磁傳感器用于鋼繩斷絲檢測(cè)，能準(zhǔn)確可靠地測(cè)出繩內(nèi)部外部所有斷絲，為鋼繩斷絲檢測(cè)提供一種有效技術(shù)。所用的高靈敏磁傳感器能有效分辨1高斯磁場(chǎng)變化，并能分辨磁場(chǎng)方向，也為弱磁探測(cè)領(lǐng)域提供一種新型高磁敏傳感技術(shù)。
文檔編號(hào)B66D1/54GK1047062SQ9010364
公開(kāi)日1990年11月21日 申請(qǐng)日期1990年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月16日
發(fā)明者竇毓棠, 劉作倫, 竇伯言, 楊旭 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)市澗西礦冶機(jī)電研究所