基于虚拟仪器的钢绳芯胶带检测系统设计

论文摘要

钢绳芯胶带运输机是使用较多的大型连续运输设备之一,因其自身有很多优点得到了广泛的应用,尤其是在煤矿企业等部门。但是钢绳芯胶带的断带事故时有发生,给企业造成了巨大的经济损失,甚至是重大的伤亡事故。据目前的统计,断带事故大都是由于胶带接头处钢绳芯的抽动、断裂造成的。钢绳芯胶带运输机多是长距离运输,因此钢绳芯胶带有很多硫化接头。由于胶带接头强度在使用过程中难以长期保持规定值,因此钢绳芯胶带接头就成为整条钢绳芯胶带抗拉最薄弱的环节。为此,钢绳芯胶带硫化接头就成为煤矿安全生产检测的重点对象。针对国内外现有的检测装置存在的造价高、非实时、操作维护不方便等问题,本文经过大量理论研究和探索,并对煤矿输送带检测装置的应用情况做认真全面调研后,提出了基于虚拟仪器的钢绳芯胶带检测系统。本文论述了课题研究的目的与意义,总结了国内外钢绳芯胶带检测技术的发展状况,阐述了钢绳芯胶带接头工艺与标准参数,为课题研究奠定了研究的理论基础。在此基础上,设计了利用虚拟仪器技术来构建钢绳芯胶带检测系统。本文硬件方面针对胶带钢绳芯信号采用NI公司M系列PCI-6224数据采集卡构建了一个多通道、高速、同步数据采集系统。这部分主要研究了磁记忆阵列传感器原理与工作电路、数据采集卡的选型与性能参数,构建了检测系统。软件方面采用LabVIEW编程语言,设计和完成了数据采集模块、滤波模块、数据显示、数据存储与查询模块。针对多路胶带钢绳芯信号,在数据采集设计中主要完成了传感器信号采集、两块数据采集卡同步的工作;鉴于煤矿环境的噪声,降噪模块主要利用巴特沃斯带通滤波器和梳妆滤波器消除原始信号中的噪声;由于本系统中存储的数据量较多而且数据结构性强,采用LabVIEW特有的TDMS格式对数据进行存储和查询。最后对钢绳芯胶带检测系统试验结果进行详细分析,并且该结果证实了本设计的可行性。本课题设计的钢绳芯胶带检测系统开发具有周期短、造价低、可靠性高的优点,而且稳定工作,操作界面友好。本课题创新之处在于首次将虚拟仪器技术用于钢绳芯胶带的检测,是一种方法创新,给煤矿生产提供了一种保护装置和技术支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究课题的目的和意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 论文研究的主要内容
• 1.4 论文章节安排
• 第二章 虚拟仪器
• 2.1 概述
• 2.1.1 虚拟仪器的概念
• 2.1.2 虚拟仪器的特点
• 2.1.3 虚拟仪器的发展现状
• 2.2 虚拟仪器系统的构成
• 2.2.1 虚拟仪器系统构成简介
• 2.2.2 典型虚拟仪器系统
• 2.2.3 PC-DAQ 式虚拟仪器系统
• 2.3 LabVIEW 简介
• 2.3.1 LabVIEW 的优点
• 2.3.2 DAQmx API 函数编程
• 2.4 本章小结
• 第三章 钢绳芯胶带接头机理
• 3.1 钢绳芯胶带简介
• 3.1.1 钢绳芯胶带运输优点
• 3.1.2 钢绳芯胶带运输常见故障
• 3.2 钢丝绳芯胶带接头工艺
• 3.2.1 钢绳芯胶带标准接头
• 3.2.2 钢绳芯胶带接头搭接形式
• 3.2.3 钢绳芯胶带硫化接头技术参数
• 3.3 钢绳芯胶带接头断带过程机理研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 系统整体设计方案
• 4.2 传感器
• 4.2.1 传感器概述
• 4.2.2 磁记忆基本原理研究
• 4.2.3 磁记忆传感器的工作电路
• 4.2.4 传感器测量结果与噪声
• 4.3 信号调理板和机箱
• 4.4 数据采集卡
• 4.4.1 数据采集卡的选型
• 4.4.2 数据采集卡总线
• 4.4.3 数据采集卡输入信号的研究
• 4.4.4 测量系统研究与选择
• 4.4.5 数据采集卡定时引擎
• 4.5 同步设计
• 4.5.1 同步采样技术
• 4.5.2 同步测量
• 4.5.3 数据采集卡同步设计实现
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 软件的生命周期模型
• 5.1.1 系统软件开发过程
• 5.1.2 系统功能和软件结构
• 5.2 数据采集设计
• 5.2.1 数据采集程序实现
• 5.2.2 两卡同步程序实现
• 5.3 实时时间模块
• 5.4 滤波模块设计
• 5.4.1 滤波器概述
• 5.4.2 巴特沃斯带通滤波器的设计与实现
• 5.4.3 梳状滤波器的设计与实现
• 5.4.4 滤波效果
• 5.4.5 数据显示
• 5.5 数据存储与查询
• 5.5.1 LabVIEW 数据存储概述
• 5.5.2 TDMS 文件介绍
• 5.5.3 TDMS 面板与内部结构
• 5.5.4 数据存储实现
• 5.5.5 数据查询实现
• 5.6 测试结果
• 5.6.1 测试结果分析
• 5.6.2 系统评价
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文和科研成果