钢丝绳应力集中和疲劳损伤的电磁无损检测技术分析 .pdfVIP

钢丝绳应力集中和疲劳损伤的电磁无损检测

技术分析

作者：范伟李兵陈冰华任尚坤

来源：《机电信息》2020年第12期

摘要：随着钢丝绳在工业技术中应用的快速发展，钢丝绳运行安全和高效经济的问题日益

引起人们的广泛关注。鉴于此，阐述了与钢丝拉索无损检测技术相关的基础问题，分析了钢丝

绳无损检测技术在国内外的发展演变历程;研究评述了钢丝绳无损检测技术必威体育精装版研究成果的优

点和缺点;重点分析讨论了检测传感器设计、信号处理方法、定性分析和定量识别技术、寿命

预测方法等方面的研究进展，并指出了钢丝绳电磁检测技术目前所面临的问题及今后的研究发

展方向，为深入研究电磁无损检测技术应用于钢丝绳损伤检测和质量评价提供了借鉴。

关键词：无损检测;电磁检测;应力集中;疲劳损伤;钢丝绳检测

引言0

钢丝绳作为人或物的承载和运输部件，广泛应用于电梯、吊桥、索道、起重机、矿井等领

域，是工业领域的“生命线”。钢丝绳在使用过程中会出现疲劳、锈蚀、磨损、断丝甚至断裂等

现象，导致其承载能力及可靠性下降，这直接关系着人民生命财产安全，对该问题的研究已引

起广大科技人员的广泛关注。

钢丝绳电磁检测技术在国内外的发展演变历程1

钢丝绳的电磁检测最早开始于1906年[1]，南非科学家以交流励磁和线圈检测的方式研制

了基于电磁检测方法的钢丝绳损伤检测仪器，该仪器的缺点是易受涡流效应和集肤效应的影

响。

1925年，德国科学家H.Chappuzeau设计了依据检测钢丝绳的漏磁场来检测钢丝绳的电磁

检测仪器，当时钢丝绳的励磁方式采用了直流励磁[2]，其检测原理为：被磁化的钢丝绳在缺

陷处会产生漏磁场，通过检测漏磁场的大小和分布特征进而实现对损伤状况的判断;其缺点为

体积大且操作繁琐。

1976年，加拿大科学家F.Kitzinger与G.A.Wint[3]提出以霍尔元件代替传统的检测线圈

来对钢丝绳的截面积和局部缺陷进行检测，霍尔元件的使用明显减小了检测装置的体积，使信

号拾取技术上了个新台阶。

1985年，加拿大的F.G.Tomaiuolo与J.G.Lang[4]将磁通门技术应用到漏磁场的检测中，

进一步提高了检测灵敏度。

1987年，H.R.Weischedel[5]博士提出将积分电路与检测线圈串联起来，进一步减少了噪

声对检测信号的干扰，可更加准确地提取到钢丝绳上磁通的检测信号，新的检测方法不仅可以

对钢丝绳损伤缺陷进行定性分析，还可以进行一定程度的定量识别。

1995年，以计算机技术为核心的MagnographⅡ型钢丝绳检测仪诞生[6]，其特点是把计算

机新技术应用到钢丝绳的电磁无损检测领域。

1996年，Hkuwn对磁致伸缩效应进行了研究，并将该原理应用到钢丝绳损伤检测技术

中，在检测结果上取得了一定程度的成功[7]。

由于钢丝绳在工业中的应用日益增多，研究钢丝绳无损检测的文献也明显增多，继而出现

了霍尔元件空间结构新型环形阵列传感器。无损检测技术与现代电子技术的必威体育精装版研究成果相结

合成为大势所趋。信号处理技术发展日新月异，把小波变换方法应用于漏磁检测的去噪和自适

应滤波中已成为新的研究发展方向;同时基于径向基函数神经网络的方法也日益受到人们的重

视，可用于漏磁检测的三维缺陷成像重建研究。

世纪2080年代，国内才开始出现钢丝绳电磁检测技术的研究[1]。抚顺煤矿分院于1986

年从英国Becorit公司买了一台LMA-250型钢丝绳探伤仪，由此开始进入对钢丝绳损伤仪器研

究应用的时代。后来又与哈爾滨工业大学合作开发，研制了基于单片机的TGS型探伤仪[8]。

从1985年开始，华中科技大学的杨叔子团队一直致力于钢丝绳无损检测方法的基础理论

和仪器装置研究，在钢丝绳的励磁、电磁检测、损伤识别、量化检测、漏磁成像等方面都颇有

建树，获得业内的一致认可[9]。

河南洛阳矿冶机电研究所开发了GXT型钢丝绳损伤在线检测系统，该系统采用自行开发

的动态线圈作为传感器进行探伤，在检测钢丝绳局部缺陷时效果较为理想，在国内产生了较大

的影响[10]。

上海海事大学的磁通门传感器技术国内领先，其首次将磁通门技术运用到钢丝绳损伤的检

测中去，并且取得了较好的成绩[11]。

窦氏高灵敏度传感器和空间矢量合成原理对钢丝绳检测技术的发展贡献很大。

青岛理工大学的井陆阳将小波变换应用于钢丝绳损伤信号处理与特征提取中