基于虚拟仪器技术的钢丝绳芯胶带在线检测仪器的研究

1 目前现状

　　钢丝绳芯胶带运输机是目前煤矿、冶金、港口、大型化工、 钢铁企业和水利工程的重要运输设备，具备运输效率高、速度快、距离长、负载重等特点，一旦钢丝绳芯胶带的出现接头抽动和断带事故，极易造成严重的经济损失和人员伤亡。特别是在煤矿中运输胶带具有环境差、接头多的特点，由于决定胶带整体强度、 刚度的内部纵向排列的钢丝绳，常常因胶带破损发生锈蚀、断丝、磨损、变形，尤其是每百米接头处的钢丝绳，因使用中的拉伸外力或胶结质量问题引起交错、位移，造成胶带的大断裂，该现象更容易发生。

　　目前国内外对钢丝绳芯胶带在线无损检测作了大量的研究与试验， 在国内有 X 射线透视仪、电涡流检测仪、探片预置检测仪，这些方法对研究工作起了很大推动作用，但对钢丝绳芯胶带在线无损检测没能从根本上解决;在国外研制的 SPF 胶带检测仪是利用目前公认的最佳的检测钢丝绳的方法--磁检测法，但是 SFP 检测仪实属非信息时代的产品， 基本思路还是应用传统仪器进行信号处理，对无限不确定长、接头复杂、多根密集并列的钢丝绳芯胶带检测数据的处理， 易出现漏检与误判，并远远不能满足实际检测。

　　随着信息技术的不断发展，基于美国国家仪器公司( National Instruments)提出了软件取代传统仪器的虚拟仪器的新概念，并推出了图形化编程环境的 Lab VIEW 软件。 利用漏磁和聚磁原理，成功地研制了虚拟仪器技术的 MBV 钢丝绳芯胶带监控仪器，从而解决了钢丝绳芯胶带在线无损检测的根本需求。

　　MBV 钢丝绳芯胶带监控仪器是采用永久磁钢为励磁装置，将通过传感器中的胶带的钢丝绳瞬间磁化到饱和，当钢丝绳有缺陷和接头时即会产生漏磁信号，并利用阵列式的磁敏元件获得最佳缺陷信号， 采用内置于计算机中虚拟仪器的电子模块，将检测的模拟信号转换为数字信号，压缩并输入计算机实时显示钢丝绳的缺陷和接头，运用专用软件进行定性、定量的分析处理并出具检测报告。

　　2 硬件研制

　　根据 1989 年《 NDT International》文献提供资料和欧美日俄发达国家产品介绍，磁检测法是目前世界公认的最可靠检测钢丝绳方法，因此传感器利用漏磁和聚磁原理，并运用霍尔效应原理进行设计的。

　　由于胶带中的钢丝绳是深埋于橡胶之中，采用平铺式的永久磁钢为励磁机构， 建立的强大磁场，能穿透导磁率几乎近于空气的橡胶层，当胶带快速通过传感器时，瞬间形成磁钢和钢丝绳之间贯通的足够强度的磁回路。但钢丝绳缺陷和接头所产生的漏磁信号同样穿过橡胶覆盖层向四周扩散，以致传感器中的磁敏元件捕捉的缺陷信号是很小的。于是利用聚磁原理设有左右平等对置在适当位置的衔铁( 材料为工业纯铁)将扩散的很小的缺陷的漏磁信号集中并获得放大的效果。运用霍尔效应的对偶特性， 将高精度的霍尔元件实施交叉阵列法布置，以便获得缺陷信号的最大信噪比。