钢丝绳实时在线检测系统研发

论文摘要

钢丝绳作为承载、吊装、运输等重大设备中的核心构件和高危构件,它的运行状态直接关系到设备、人员的安全。若一旦发生意外,将会造成严重的人员伤亡和经济损失。但是,目前针对钢丝绳的实时监测系统还存在一些不足,本文在全面分析和研究国内外钢丝绳检测技术的基础上,提出了一种便携式检测仪的设计方案,实现了对钢丝绳的实时在线监测功能。首先介绍了钢丝绳检测的国内外发展概况和现状,并提出了本文研究的主要内容。其次分析了钢丝绳的常见故障,提出了设计的要点。并介绍了电磁方式检测钢丝绳故障的基本原理和霍尔元件的工作原理。然后详细论述了钢丝绳在线检测系统的实现方案。其中硬件系统包括检测磁场的设计,漏磁检测电路设计,数据采集处理电路设计,CAN通信电路等的设计等。软件系统包括基于VxWorks的系统软件的设计,硬件驱动的设计,数据的软件处理,通信规约的设计等。再次详细介绍了新设计的钢丝绳检测系统在实验室测试环境下对钢丝绳故障的信号提取和测试验证,包括对故障性质、断丝位置、断丝数目的判别及对磨损性质、磨损位置和磨损程度的判别等。最后总结了本课题研究所取得的成果和不足,提出了课题进一步深入研究的展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 钢丝绳检测技术的发展概况及现状
• 1.2.1 钢丝绳检测技术的国内外概况
• 1.2.2 钢丝绳检测技术的发展现状
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 第二章 钢丝绳在线检测的基本原理
• 2.1 钢丝绳的常见故障类型
• 2.2 钢丝绳电磁检测的基本原理
• 2.2.1 钢丝绳检测仪的磁化方式
• 2.2.2 磁场强度
• 2.2.3 钢丝绳检测仪的电磁检测方式
• 2.3 霍尔元件工作原理
• 2.3.1 霍尔元件的磁敏感特性
• 2.3.2 霍尔元件检测LMA故障的原理
• 第三章 钢丝绳在线检测系统的硬件设计
• 3.1 检测系统的构成
• 3.2 检测仪的硬件系统设计
• 3.2.1 钢丝绳在线检测仪的主要性能指标
• 3.2.2 传感器的选型和性能
• 3.2.2.1 霍尔线性传感器简介
• 3.2.2.2 A1302传感器性能
• 3.2.3 霍尔传感器的布局
• 3.2.4 激励源的实现
• 3.2.5 钢丝绳故障的定位的设计
• 3.3 数据采集处理模块
• 3.3.1 信号预处理电路
• 3.3.2 A/D信号处理
• 3.3.3 输入输出模块的设计
• 3.3.4 CAN模块的硬件设计
• 第四章 钢丝绳在线检测系统的软件设计
• 4.1 嵌入式系统软件的结构
• 4.1.1 任务间的同步控制
• 4.1.2 临界资源的互斥访问
• 4.2 数据的接收和发送
• 4.3 CAN通信协议的实现
• 4.3.1 CAN网络物理层配置
• 4.3.2 CAN协议链路传输层处理
• 4.3.3 CAN协议应用层处理
• 第五章 钢丝绳检测仪对钢丝绳检测实验研究
• 5.1 实验室检测实验系统
• 5.1.1 实验室检测硬件环境
• 5.1.2 实验室检测的软件系统
• 5.2 实验室检测数据分析
• 5.2.1 断丝故障的定性判断
• 5.2.2 断丝故障的定量判断
• 5.2.3 磨损故障的定性、定量判断
• 5.2.4 磨损故障的定量判断
• 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读学位期间发表的学术论文目录