專利名稱:鋼絲繩斷絲定量探傷儀的制作方法
本發明屬于利用磁變量計量裝置來對鋼絲繩斷絲進行定量檢查的探傷儀器。
已有鋼絲繩探傷儀是由測頭和檢測記錄(包括電子電路)兩部分構成。測頭部分由直流電磁鐵或永久磁鐵作激磁源和傳感器組成。檢測記錄部分，由電子電路和單筆直描式記錄儀組成。
當被檢查段鋼絲繩出現斷絲時，在斷口處形成漏磁場。通過傳感器把漏磁場變成電壓信號，經放大器放大后，由記錄儀記錄在紙帶上。傳感器有線圈式和霍爾元件式。
如1980年3月18～20日由美國能源部和華盛頓州立大學發起，在丹佛召開的“第一屆鋼絲繩年會”上，對各國鋼絲繩檢測儀器進行了總結性評論。會議認為，目前最好的是加拿大研制的磁圖(Magnoraph)式鋼絲繩探傷儀。該儀器是采用永久磁鐵作激磁源，傳感器是由內、外兩個磁通集束環和4個霍爾元件構成。傳感器輸出經放大后，由單筆記錄儀記錄或磁帶記錄。該探傷儀于1978年6月獲美國專利權，專利號4096437;1978年7月獲南菲專利權，專利號77/2128;1978年9月獲加拿大專利權，專利號1038037;1979年6月獲英國專利權。專利號1539313;1980年獲瑞士專利權，專利號615758。
目前各國研制的鋼絲繩探傷儀，包括加拿大的磁圖式探傷儀在內，都存在以下三個主要問題其一，對2根以上距離很近(20毫米以內)的集中斷絲，在檢查記錄中不能分辨斷絲根數。其二，用單筆模擬記錄曲線的記錄方式，對鋼絲繩同一橫斷面或近于同一橫斷面上，不同繩股內的斷絲根數也難以分辨。其三，對銹蝕鋼絲繩的斷絲分辨能力差。已有探傷儀的特點，只能指出斷絲的位置和相對的嚴重程度。而對鋼絲繩使用后期，斷絲集中段的定量分辨是無能為力的。就是說，目前各國所研制的鋼絲繩探傷儀，其性能均處于定性檢查階段，不能定量指示。
本發明的目的在于能對鋼絲繩斷絲進行定量分析，并可確定銹蝕鋼絲根數，以滿足鋼絲繩檢查的實際需要。
本發明是由測頭和記錄兩大部分組成。測頭部分，包括永久磁鐵、傳感器和兩組導輪。記錄部分，包括電子電路、微型計算機、打印機和多筆記錄儀。
圖1是本發明的主視圖和側視圖圖2是傳感器組成圖圖3是12路輸出傳感器的檢查記錄曲線圖4是工作原理圖圖5是傳感器輸出信號波形圖圖6是本發明方框圖測頭部分如圖1所示。U形永久磁鐵(4)作激磁源。
在兩磁極中間裝有本發明的主體-傳感器(5)。如圖2所示，它是由6～24個霍爾元件(8)所組成的一種具有多路輸出的環形傳感器。這組傳感元件均勻地裝在襯套(9)上。為防止磁極的影響，在傳感元件外側加裝了兩個半園形軟鐵制成的磁屏蔽罩(7)。傳感器(5)裝在與兩極靴同軸心的半園形套架(6)內。
在磁極的兩端裝有極靴(3)，它是可分開的。檢查時把它打開，套在鋼絲繩(1)上。為了使鋼絲繩(1)的軸心與傳感器(5)的軸心保持重合，在兩極靴的兩端，各裝一組三個平面互成120度角的可調式橡膠導輪(2)，起調節同心和導向作用。
本發明的關鍵在于對逐漸出現斷絲根數的分辨能力。由于傳感器采取每個傳感元件單獨輸出回路，并單獨進行信號處理。對同一位置集中斷絲的分辨是根據不同斷絲根數所產生的漏磁場和傳感信號(波形)的不同，由微型計算機進行分析、判斷。對同一橫斷面或近于同一橫斷面上不同位置的斷絲，是由接近此位置的傳感元件捕捉、輸出、供微型計算機分析、判斷。這樣就提高了對斷絲的分辨能力。最后把各傳感元件所測得的斷絲根數相加，由打印機打出數據。
從本發明的數字檢測記錄中可以清楚的看出斷絲的所在位置，同一斷面或距離相近斷面間的斷絲數和全繩長的總斷絲數。此儀器還可在放大器后面進行多路信號的摸擬輸出和記錄。采用該儀器所取得的檢查記錄，可以分析鋼絲繩的質量情況和使用壽命。另外，通過對不同結構鋼絲繩的使用檢查，還可分析得出各種不同場合選用哪種結構的鋼絲繩使用壽命最長，最經濟合理，從而可節約大量優質鋼材。因此，它對各種場合所用鋼絲繩均能進行探測檢查。為各種礦井提升用鋼絲繩的必備檢查儀器。其產值可達數千萬甚至上億元，而用它所帶來的經濟效益將更大。
本發明以適用于繩徑在20～40毫米的探傷器為實施例。圖6是探傷儀的方框圖。由傳感器(5)輸出的霍爾電壓直接輸入給摸擬開關(路數與傳感元件數相同)(11)。經摸擬開關處理后的信號送入放大器(12)，經放大后的信號可同時送入A/D變換器(13)和摸擬多筆記錄儀(16)。經A/D變換器數字化(13)的信號送入微型計算機(14)，進行信號分析、處理。之后送入打印機(15)，打出斷絲數和所在位置。為便于復查斷絲，在儀器的面板上，又加裝了繩長數字顯示器(17)。其傳感器(5)是由12個具有單獨輸出回路的霍爾元件所組成。圖3是12路輸出傳感器的檢查記錄曲線。圖中①、⑨為斷絲處于兩相鄰傳感元件之間1根斷絲的摸擬波形，所以上下兩個小波形處于同一縱座標上，并可明顯看出這兩根斷絲是處于兩個繩股上。②④⑤⑧為斷絲處于傳感元件下1根斷絲的波形，它們分別處于4個繩股上。③是在一個傳感元件下，同一斷面相鄰兩根集中斷絲的波形。⑦為在一個元件下2根相距很近斷絲的波形。⑥為在一個元件下3根相距很近的集中斷絲波形。從中可明顯看出，各繩股上同一或相近斷面上斷絲的分布情況。而這12條波形曲線由1條摸擬波形曲線表示是無法分辨清楚的。也就是說，此環形多路傳感器，相當于用12只眼睛分工檢查各自管轄區的斷絲。這就大大提高了對斷絲的分辨能力。
鋼絲繩的銹蝕對傳感元件也會轉換出霍爾電壓。由于該傳感器的輸出信號不是對整個園周表面的傳感信號，而是單一傳感元件對園周的表面某很小一部分(1個元件的管轄區)的傳感信號，所以對銹蝕鋼絲繩，斷絲和銹蝕信號的信噪比就大大提高了。
圖4表示本發明的工作原理。圖5說明，由于鋼絲繩表面凸凹不平，斷口位置不同，傳感元件輸出的信號波形也不同。圖中a、c為斷口處于兩股相接觸的凹兜位置時的斷絲波形。b為凸背上的斷絲波形，d是大斷口的波形。
權利要求
1.由一種具有激磁源、傳感器的測頭和檢測記錄裝置所組成的鋼絲繩斷絲探傷儀，其特征在于在測頭中的傳感器(5)是由6～24個具有單獨輸出回路的霍爾元件(8)構成。
2.按照權利要求
1所述的鋼絲繩斷絲探傷儀，其特征在于測頭中的傳感器(5)是由12個具有單獨輸出回路的霍爾元件(8)所構成，并且均勻分布在同一平面的圓周上。
3.按照權利要求
1所述的鋼絲繩斷絲探傷儀，其特征在于顯示裝置是由摸擬開關(11)、放大器(12)、A/D變換器(13)、微型計算機(14)、打印機(15)而組合成的。
4.按照權利要求
1、2所述的鋼絲繩斷絲探傷儀，其特征在于測頭中的傳感器外部加裝了一個由兩個半圓形軟鐵制成的磁屏蔽罩(7)。
5.按照權利要求
1所述的鋼絲繩斷絲探傷儀，其特征在于導向裝置是由兩組各三個其平面互成120°角的可調式橡膠輪(2)所組成。
專利摘要
鋼絲繩斷絲定量探傷儀是一種采用磁變量計量 裝置，進行鋼絲繩斷絲定量分析的儀器。它主要由激 磁源和傳感器組成。它能夠確定斷絲的根數和所在 位置，并且可以通過儀器所取得的數字顯示，分析鋼 絲繩的質量情況和使用壽命。這種儀器的特征在于 其電磁傳感器是由一組高靈敏度具有單獨輸出回路 的霍爾元件和屏蔽罩所構成。由傳感器檢測出來的 斷絲信號，經微型機進行實時處理而得到測量的數字 顯示。此鋼絲繩斷絲定量探傷儀，可廣泛用于鋼絲繩 的研制、使用等單位，也可用于長形鐵磁材料,如管 材，棒材等的傷痕檢查。
文檔編號G01R33/06GK85100207SQ85100207
公開日1987年1月24日 申請日期1985年4月1日
發明者韓連生, 劉連順 申請人:煤炭工業部煤炭科學研究院撫順研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan