高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測裝置的製作方法

2023-05-27 12:32:31 1

專利名稱：高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於無損檢測自控技術領域，為一種高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測裝置。
牽引鋼絲繩因腐蝕會老化斷絲。在運行中被拉斷而發生傷亡事故經常出現。實踐表明鋼繩斷絲是斷繩的前因。準確可靠地監測出牽引鋼絲繩斷絲狀況對防止事故發生有十分重要的意義。各國對此都很重視。目前國內外技術多是採用感應法和HALL效應法檢測斷絲的存在。感應法是用線圈放在鋼絲繩旁邊。斷絲處漏磁經過線圈時，感應出電壓脈衝判定斷絲的存在。這種方法靈敏度低，且只當絲圈與鋼繩相對運動時才能感應出斷絲信號。HALL效應法是用U型電磁鐵在被測處鋼繩中加入強磁場。用HALL磁感器件探測斷絲漏磁信號，這種方法體積龐大。檢測時加入強磁場會衝消控制信號，不能與磁控信號兼容，且靈敏度不高，檢測準確率低。內部斷絲探不出來。總之近些年鋼繩斷絲檢測技術雖有進展，尚不夠理想，沒有一種很有效的檢測手段。
本發明的目的是提供一種有效的鋼繩斷絲檢測技術和新型高靈敏磁傳感器。提高斷絲檢測準確性。減小探頭體積和造價，解決目前斷絲檢測和磁控信號不兼容的問題。
本發明的斷絲檢測原理是鋼繩在使用或檢測前，用鋼繩磁化器將鋼繩一次性軸向磁化，然後在鋼繩上記錄磁控信號。斷絲檢測時，不對鋼絲繩外加磁場，因鋼繩中剩磁可以保留十年之久，鋼繩若有斷絲，周圍就會有微弱的漏磁場，在鋼繩周圍附近安放若干個高靈敏磁傳感器，不管鋼繩是靜止還是運動，漏磁接近磁敏傳感器，就發出斷絲電信號。測出斷絲的存在。
本發明的特徵是用研製出的靈敏度比霍耳(HALL)器件高達1百餘倍的動態感應式磁敏傳感器。用於鋼繩斷絲檢測。檢測探頭呈圓筒型，探頭由若干個這樣的高靈敏磁傳感器和探筒構成。高靈敏磁傳感器由高頻 感應線圈、調感平衡磁鋼，放大整形電路所構成。
本發明的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測裝置。其結構是由斷絲檢測探筒。動態感應式磁敏傳感器、放大整形電路，微型計算機、印表機、控制執行機構和鋼繩磁化器所組成。檢測探筒周圍安裝若干個高靈敏磁傳感器。兩半圓探筒張開後可將被測鋼繩放於筒中，閉合後可將鋼繩包在圓筒中。筒壁內徑的上下兩端裝有鋼質導向套，引導鋼繩與探筒內壁有5～10mm間隔，不影響鋼繩的運行。探筒由絕緣材料或塑料材料製成，筒壁較厚，壁中開有若干個軸向槽，用於安放磁敏傳感器。探筒中一般安6個磁敏傳感器。分別探測鋼繩四周和內部的斷絲。不論鋼繩相對探筒是運動還是靜止，若遇斷絲，就發出高(低)電壓信號。此斷絲信號送計算機進行記錄和處理。由印表機列印出斷絲數據，斷絲位置和斷絲嚴重狀況。同時發出聲光告警。斷絲嚴重時發出停車信號。由執行機構自動停車。計算機採用單片微計算機。內部固化斷絲分析處理程序。
附

圖1是鋼繩斷絲檢測裝置的整體電路圖。圖中L1、L2是兩個帶平衡磁鋼的調感線圈。用於感應斷絲處的磁場。CMOS用於產生高頻振蕩和整形放大。L1、L2、C1～6、R1～4構成兩個磁傳感器。T3、T5和T4、T6為晶體三極體，T3、T5和T4、T6構成兩個整形放大器。X、X為其中1個磁傳感器的兩個輸出端。A、A為其另一個磁傳感器的兩個輸出端。同樣y、Y，B、B，Z、Z，C、C分別為其4個磁傳感器的信號輸出端。此6路電壓信號接計算機輸入端，由計算機分別訪問處理。圖中的計算機部分包括了印表機、聲光告警器、自動停車執行機構。
圖2為本發明的高靈敏動態感應式磁敏傳感器電原理圖。其工作原理是高頻信號Vi加諧振線圈L1、C1，L1以高導磁材料為鐵芯。旁邊放一平衡調感磁鋼。調整平衡磁鋼位置可調整L1磁飽和度和電感量。使L1C1處臨界諧振狀態。當有對磁場通過L1鐵芯時，鐵芯進入飽和，L1電感量減小，L1C1達諧振狀態。VC1電壓增高，經C2加三極體T的基極，通過三極體整流放大，由T發射極輸出傳感電壓。輸出信號VO加施密特觸發器。此磁敏傳感器能準確分辨出1高斯磁場變化。
圖3是雙方向動態感應式磁敏傳感器電原理圖。其工作原理是高頻電壓Vi通過C1加L1、L2，當外磁場H和圖中所標方向相同時，L1磁芯飽和，L1中電流增加，L2中電流減小，經整流管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。當外磁場H與圖中所標方向相反時，L2磁芯飽和，L1磁芯遠離飽和，I2增大，I1減小，VO輸出電壓降低為負2～3伏。無外磁場時VO為零伏。這樣構成雙線圈單輸出的雙磁場方向傳感器，不但可測出微弱磁場的存在，還可辨出磁場方向。此雙方向磁敏傳感器也可分辨1高斯的磁強變化。
圖4為鋼絲繩斷絲檢測探筒結構圖。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，探筒與計算機用電纜線線X聯接，計算機J聯接印表機D、聲光告警器M和控制執行機構Z。根據鋼繩的粗細，有不同尺寸規格的斷絲檢測探筒，可檢測φ5mm～φ80mm的鋼繩。
鋼繩磁化器是由鋼質手柄，兩個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，由線圈和鐵芯構成;另一種是永久磁鋼型磁化頭，由釹鐵硼永久磁鋼製成。手柄為長圓柱形，兩頭裝磁化頭，呈ㄩ狀，手持磁化器在鋼繩上滑過就可對鋼繩磁化。
本發明的實施例是用6個單線圈磁敏傳感器分裝於圓形探筒周圍，檢測斷絲效果很好。只要有一根斷絲，不論在鋼繩內部和外部，都能準確測出。斷絲信號送計算機，可控制印表機列印出斷絲情況。
本發明的優特點是比目前已有的斷絲檢測探頭靈敏度提高了數百倍，斷絲檢測準確可靠，探頭體積小、造價低，並配有計算機、印表機和自動執行機構。能實時在線檢測各種運行狀態下的鋼繩斷絲情況，工作人員可根據該裝置的檢測信息，判斷是否應停車和更換鋼繩，避免事故發生，減小不合理使用鋼繩造成的巨大浪費，對合理使用鋼繩，杜絕人身傷亡事故，保障安全生產，具有巨大的社會效益和經濟效益。
權利要求
1.高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測裝置，其特徵是由動態感應式磁敏傳感器、斷絲檢測探筒，放大整形電路，計算機及所帶的印表機、聲光告警器，自動執行機構、鋼繩磁化器所組成，由動態感應式磁敏傳感器檢測，鋼繩斷絲漏磁，判定斷絲的存在。
2.根據權利要求1的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測裝置。所述的動態感應式磁敏傳感器。其特徵是由調感電感線圈L、平衡磁鋼、高頻信號產生電路，電容C、三極體T、二極體D、電阻R所構成。結構關係是調感線圈L內放高導磁鐵芯，平衡磁鋼在L附近，距離可調，電路結構有兩種。其1是高頻信號輸出端通過電容C1接調感線圈L1和L2，L1另一端接D1負和D2正。D1正接地，D2負接C2、R1，C2接地，L2另一端接D4正，D3負，D4負接地，D3正接C3、R2，C3接地，R1與R2的另一端相聯作VO輸出端。其2是高頻信號，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發射極接R1、C3和VO輸出端，R1、C3另一端接地。
3.根據權利要求1的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測裝置。所述的鋼繩斷絲檢測探筒，其特徵是由兩個半園探筒、鋼質導向套、開口交叉手柄所構成。圓形探筒周圍有若干個軸向槽分裝若干個磁敏傳感器。一般安放6個，探筒由絕緣材料或塑料製成，內壁與鋼絲繩間距10mm左右。筒壁較厚。推拉手柄可使兩半圓筒張開或閉合。根據鋼繩的粗細，有不同尺寸規格的系列探筒和導向套。
4.根據權利要求1的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測裝置。所述的放大整形電路，其特徵是由晶體三極體、二極體、電阻構成，有AA輸出端，電路結構關係是信號輸入端經R6接T4基極，T4集電極接R10、R8、A輸出端，R10另一端接發光二極體LED2正。LED2負接T6基極，T6集電極接R12和A輸出端，T4、T6發射極接地，R8、R12另一端接5V電源。
5.根據權利要求1的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測裝置，所述的計算機、印表機、聲光告警器、自控執行機構，其特徵是計算機用單片微型計算機，內部固化的程序是分析斷絲位置、斷絲數目。斷絲嚴重程度、控制印表機、聲光告警和自控執行機構。
6.根據權利要求1的高靈敏磁傳感器鋼繩斷絲檢測裝置。所述的鋼繩磁化器，其特徵是有兩種結構形式，其1是由磁化器手柄。兩個電磁線圈、兩個磁化頭、整流器和開關所構成。其2是由磁化手柄、永磁體、磁化頭所構成，永磁體、磁化頭用釹鐵硼強磁鋼製成。
全文摘要
牽引鋼絲繩因老化斷絲斷繩發生傷亡事故常有出現。目前國內外鋼繩斷絲檢測技術是用感應法和霍耳效應法探測斷絲存在，靈敏度低，不可靠。且不能與磁控信號兼容。本發明將新研試的高靈敏磁傳感器用於鋼繩斷絲檢測，能準確可靠地測出繩內部外部所有斷絲，為鋼繩斷絲檢測提供一種有效技術。所用的高靈敏磁傳感器能有效分辨1高斯磁場變化，並能分辨磁場方向，也為弱磁探測領域提供一種新型高磁敏傳感技術。
文檔編號B66D1/54GK1047062SQ9010364
公開日1990年11月21日 申請日期1990年5月16日 優先權日1990年5月16日
發明者竇毓棠, 劉作倫, 竇伯言, 楊旭 申請人:洛陽市澗西礦冶機電研究所