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1、本科毕业设计（论文） 基于漏磁检测的钢丝绳无损检测器设计摘 要随着当今社会科技的不断进步，钢丝绳在各个领域的使用越来越广泛，同时它的安全性与可靠性也受到人们越来越多的关注。通过对钢丝绳无损检测的分类、发展以及趋势的介绍，分析了钢丝绳故障在线监测的情况。本设计以漏磁检测为基础，使用霍尔传感器SS495A检测漏磁信号，利用传感器模拟的漏磁信号，即给电路直接输入电压信号，通过后续电路和软件的处理之后，完成了基于漏磁检测的钢丝绳无损检测设计。信号处理的系统主要由放大电路及低通滤波电路组成，能够完成对钢丝绳断丝信号的放大与滤波，经过放大和滤波处理的电压信号通过ADC0809进行A/D转化，转换后的信息传
2、输到AT89C51单片机，经过软件编程处理后，由单片机控制的数码管将电压的具体数值显示出来，并通过LED灯亮灭的数量来判断钢丝绳的断丝情况。编写后的单片机程序首先在Proteus软件上仿真，从理论上实现A/D转换及数据显示的功能。在仿真成功的基础上，根据所绘制的系统原理图在万能板上搭建硬件电路，同时进行了调试，最终达到预期目标。本文的设计不但可以检测出钢丝绳的内部缺陷，同时能够定量检测钢丝绳的金属截面积。可实现实时的在线全绳检测，工作效率较高，基本不会受到人为因素的影响，结合人工检查及检测数据的分析可有效的评估钢丝绳的损伤程度与强度损失状况。关 键 词：钢丝绳，霍尔传感器，检测，A/D转换，单
3、片机BROKEN WIRE ROPE NON-DESTRUCTIVE TESTING DEVICE DESIGNABSTRACTWith the continuous progress of science and technology in todays society, the use of wire rope in various fields more and more widely, and its security and reliability have been more and more attention. Through the introduction of the c
4、lassification, development and trend of nondestructive testing of wire rope, this paper analyzes the situation of the on-line monitoring of the fault of the wire rope. The design of leakage magnetic detection based, magnetic flux leakage signals using Hall sensor SS495A detection, using analog senso
5、rs MFL signals, namely to the circuit directly input signal voltage, followed by subsequent circuit and software processing, completed the based on leakage magnetic detection of wire rope nondestructive testing (NDT) design.Signal processing system mainly by the amplifying circuit and low pass filte
6、r circuit, able to complete the wire rope broken wire signal amplification and filtering, after amplification and filtering processing of voltage signal through the ADC0809 for a / D conversion, the conversion after the information is transmitted to the single chip microcomputer AT89C51, after proce
7、ssing programming software and controlled by single chip microcomputer, digital tube display the specific values of voltage, and through the LED lamp light quantity to extinguish to judge the broken wire rope.After the preparation of the microcontroller program first in the Proteus software simulati
8、on, from the theory to achieve A/D conversion and data display function. On the basis of successful simulation, the hardware circuit is built on the basis of the principle of the system, and the debugging is carried out to achieve the expected goal.The design of this paper not only can detect the in
9、ternal defect of the steel wire rope, but also can detect the metal section area of the wire rope. Can achieve real-time online rope detection, high work efficiency, basically not by the influence of human factors, combined with manual inspection and test data analysis can effectively evaluate the w
10、ire rope damage degree and strength losses.KEY WORDS：Wire rope ,Hall sensor, test,A / D conversion, AT89C51目 录摘 要IABSTRACTII第一章绪论11.1课题来源11.2课题研究的背景和意义11.3钢丝绳无损检测技术的发展现状11.4漏磁检测技术的发展应用21.5课题研究的内容与创新3第2章 钢丝绳无损检测的分类5第3章 钢丝绳无损检测装置设计73.1 断丝的漏磁场检测73.2 钢丝绳磁化方法83.3 检测元件93.3.1 感应法93.3.2 霍尔效应法10第4章 信号调理电路设计1
11、24.1 信号调理电路124.2 SS495A霍尔传感器特点124.3 放大电路134.3.1 LM741运算放大器154.3.2 电源供应器154.4 滤波电路16第5章 硬件电路及软件设计185.1 AT89S51185.2 ADC0809215.3 硬件电路调试235.4 程序流程图设计27结 论28参考文献29致 谢30附 录3117第一章绪论1.1课题来源 本课题源自自然科学基金与部、省、市级以上科研课题。1.2课题研究的背景和意义 钢丝绳作为一种当前最重要的设备之一，因其有抗疲劳的强度高、抗拉力强度高、弹性高、重量轻、工作可靠性高、承载及过载能力大、在运行条件下工作不产生噪声等很多
12、优点，其在冶金、矿产、建筑等经济重要行业与部门的运输、抬升等装备中得到了非常广泛应用，例如各种起重机、电梯、提升机等都较多地使用了钢丝绳。然而，其作为一种工程承载机构，在其使用的过程中，由于各种因素必然会引起疲劳、磨损甚至拉断等情况，其工作状况会关系到设备和人身的安全。 随着当今社会的高速发展，矿山、港口、建筑及其它各行业的起重牵引等设备逐渐大型化，钢丝绳变得越来越长，直径越来越大。人工的目视检查方法已无法满足现代化设备对钢丝绳检测及诊断的要求，而目前己使用的钢丝绳无损检测方法存在以下主要的问题：检测可靠性不高，智能化较低，人为影响大，检测的结果客观性不足，同时提供的损伤信息不完整，不能对钢丝
13、绳损伤情况做出全面估计。因此，有必要在现有探伤设备基础上设计出高可靠性、高性能的智能化检测设备来适应当前检测的要求1。1.3钢丝绳无损检测技术的发展现状 在二十世纪六十年代初，我国才开始钢丝绳无损检测相关技术研究。当时国内自行研制开发的钢丝绳探伤设备通常只检测单一因素（主要为断丝）的仪器。到70年代初，我国研制出了第1代TGS型钢丝绳的无损检测设备。 八十年代，华中理工大学的杨叔子等人进行了钢丝绳的在线检测研究，其重点为断丝定量检测。他们使用的是漏磁通法，通过稀土永久磁铁对进行钢丝绳励磁，使用集成的霍尔元件以及聚磁技术来测量被测钢丝绳周围各方向的磁场信号，利用码盘来控制采样间距，通过计算机来对
14、数据处理之后，同时对钢丝绳励磁磁路、信号的处理等方面进行了研究，他们首先研制完成了MTC-94钢丝绳探伤设备，能够定性检测钢丝绳存在的局部异常和缺陷。到八十年代末，他们又研制成功了GDJY系列的钢丝绳断丝定量检测设备，该设备是使用便携机为检测平台的检测仪器。到1992年底，GDJY-钢丝绳断丝定量检测设备通过了相关技术鉴定，该设备在探伤传感器上利用了“聚磁”技术来检测钢丝绳的漏磁场，是漏磁探伤检测技术的一次突破。因为其提高了设备的智能化水平，成功完成了钢丝绳检测信号等距采样，同时可以对断丝信号得特征进行提取、对断丝检测信号的定量识别完成了有效的探索，从而完成对断丝的定量检测，因此该技术在当时已
15、经处在了国际领先的水平，为钢丝绳检测技术的进步与发展做了重大贡献。 八十年代末其，河南洛阳的涧西机电研究所成功研制了GXT断丝检测设备。该装置使用自主研发的动态感应线圈来在线检测，该设备主要用在检测钢丝绳局部的损伤，在当时国内影响较大。1986年煤矿抚顺分院从国外引进了LMA-250钢丝绳探伤设备，同时与哈工大合作，利用单片机系统研发成功了GST系列钢丝绳探伤设备。该设备在当时是国内第1台能够同时进行LF与LMA检测的探伤装置，其性能已经达到了国际同产品的水平。之后国内陆续出现了部分相似的产品，也可以同时定量检测LF与LMA。此外，在九十年代末期，东北大学对以声发射技术为基础的钢丝绳断丝检测作了试验性研究。 我国在钢丝绳无损检测的研究起步较晚，但在近几年来，模式识别技术及人工智能已经逐渐应用到了钢丝绳的定量判别中，成功完成了钢丝绳断丝数量的精确识别、钢丝绳截面直径非接触测量，实现了断丝与磨损的整体检测。 当前国内较为先进的无损检测设备是华中科技大学研制成功的的MTC型钢丝绳无损检测设备。晋城煤业集团与华中科技大学共同研制成功的MTC-B钢丝绳检测仪，采用了磁性检测方法来检测钢丝绳存在的各种缺陷，其原理为沿着钢丝绳的轴向来磁化一段钢丝绳，若被检测钢丝绳有缺陷，则钢丝绳的表面会出现
