钢丝绳探伤的信号检测及处理电路

　　1　引言

　　钢丝绳在矿山提升,锁道运输,电梯,旅游缆车,港口装卸等方面有着广泛的应用。钢丝绳在使用过程中安全性非常重要,一般情况下需要对钢丝绳进行定期检测,使用后期某些使用场合需要天天检测,以确保安全,因此各种钢丝绳检测仪(探伤仪)相继出现。钢丝绳探伤是一种非破坏性探伤,即无损探伤,较为常用的是电磁探伤法。我们研制的GXT-Ⅲ型钢丝绳探伤仪使用两个传感器,均采用线圈式传感元件。其中一个内部含有强永久性磁铁,采用主磁通法,用来检查断面损失,这种损失一般是由锈蚀和磨损造成的断面变化较为均匀的损失。另一个采用漏磁通法,用于检查局部损伤,一般情况下为断丝损伤。该仪器采用8031单片微处理器作为核心,对检测到的钢丝绳损伤信号,速度和方向信号进行硬件和软件处理,在液晶显示器上和打印机上输出结果,实现了完全数字化处理。

　　2　系统硬件结构

　　图2—1为钢丝绳探伤仪的硬件结构框图。系统由8031微处理器,A/D转换器,多路开关,液晶显示器,微型打印机,薄膜按键,断面信号处理电路,断丝信号处理电路,速度及方向处理电路等组成。

　　3　传感信号及处理电路

　　输入传感信号及处理电路如图3—1所示。断面信号处理电路由积分放大器,反馈放大器,二级放大器,漂移调整电路,断面信号清“0”电路等组成。积分放大器采用高精度斩波稳零运算放大器7650,它对传感器来的毫伏级断面检测信号进行积分放大。由于它的输入失调电压极低,并且能自动动态校零,因此较一般放大器精度高稳定性好,再加之反馈放大器的配合,其稳定时间和范围均可得到增大。零飘调节电路由一个两端接±5 V的高精度电位器并配以电阻电容组成,可调整断面损失值的保持时间,使之在测量期间不产生漂移。

　　断丝信号由单独的传感器输出,由于采用双感应线圈背接方法,其产生的断丝信号波形类似于正弦信号,易于与其它干扰信号区别,加之软件处理时根据此波形特征来进行判断,故检测精度较高,文献[3]中对此有较详细的介绍。滤波电路主要用来将传感器测头在运动时产生的野点干扰信号滤除,同时对测速信号和断丝信号也进行了屏蔽处理。断丝信号处理采用交流放大器隔离前级漂移,为了压低检测时产生的噪音信号,在两级放大器后加入了噪音限制电路。

　　断面和断丝信号经放大后送往A/D转换器变成数字信号,送往微处理器处理。为使采样精度达到较高的技术要求,我们采用了12位A/D芯片(AD5747和一个多路转换开关CP4051),并在多路开关前增加了阻抗匹配电路,经过放大的断面和断丝信号分别经过阻抗匹配后进入多路开关,由微处理器控制各路模拟信号的采样及转换,完成将模拟信号转换为数字信号的工作。