钢丝绳断丝损伤定量识别虚拟仪器系统开发

    本文针对钢丝绳断丝损伤定量检测的需要，基于 LabVIEW开发平台系统地开发了钢丝绳断丝损伤定量识别虚拟系统，该虚拟系统以软件函数编程的方式， 实现了钢丝绳断丝损伤定量识别。 为科学执行安全规程和国家标准，确保钢丝绳使用安全提供实用技术和手段。

   1 钢丝绳断丝损伤定量识别系统的总体设计

    本文所设计的钢丝绳断丝损伤定量识别系统，按照模块化、结构化的思想，把整个系统分为四部分：数据采集和存储、波形回放、信号处理分析和数据库管理。 如图 1 所示。

    2 系统软件设计

    2．1 控制面板设计

    本文从用户的角度出发， 结合虚拟仪器面板设计的直接操作性、相关性、重要性原则，设计虚拟仪器面板，如图 2 所示。

    主程序界面包括菜单栏、数据显示、原始采集波形、波形回放、消噪波形、阈值处理后的波形几个部分。

    菜单栏包括数据采集和存储、数据读取和显示、信号处理分析、数据库管理和系统帮助。

    2．2 断丝损伤信号的数据采集和存储

    设置数据采集卡的相关参数， 例如物理通道、 每通道采样数、采样率等，采集断丝损伤的原始数据，并且以 TDMS 数据格式快速流盘。 如图 3 所示。 该程序把采集和存储集成到一起，既可以实时显示断丝信号又能同时把采样数据以 TDMS 数据格式进行存储^［1］。

    2．3 断丝损伤信号处理

    2．3．1 小波消噪

    钢丝绳断丝信号由股波信号、 噪声信号和损伤信号复合而成。 干扰的存在，使得钢丝绳断丝漏磁场特征参量不容易识别，因此不能准确判断钢丝绳的断丝损伤状态。 要想准确识别钢丝绳的断丝损伤状况，必须对损伤信号进行消噪处理。 而钢丝绳断丝损伤信号为非平稳信号， 小波分析对非平稳信号具有独特优势。 为了方便起见，小波系数 WT_f（j，k），简记为 WT_f，由于小波变换是线性变换，所以对带噪信号 s（k）作离散小波变换后，得到的小波系数 WT_f仍由两部分组成，一部分是真实信号 f（k）对应的小波系数，记为 u_j，k，另一部分是噪声 e（k）对应的小波系数 ，记为 v_j，k。 Donoho 提出的小波阈值去噪方法在最小均方误差（MSE）意义上是有效的，并且已经取得了广泛的应用，此方法的基本思想是^［2］：

    1）对带噪信号 s（k）作小波变换，得到一组小波系数 WT_f；