多直径矿用钢丝绳无损检测仪的设计与开发

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作者 姚囝 杨运盛 +3 位作者 刘洋 叶义成 冯杰 陶潜顺 《工程设计学报》 北大核心 2025年第4期532-541,共10页

针对现有矿用钢丝绳质量检测设备操作过程复杂、检测直径范围有限等问题,设计并开发了一种适用于多直径矿用钢丝绳的在线智能无损检测仪,其主要包括开环永磁磁化系统、硬件外设、应用软件及滤波算法等。根据永磁漏磁检测的物理特性,通过... 针对现有矿用钢丝绳质量检测设备操作过程复杂、检测直径范围有限等问题,设计并开发了一种适用于多直径矿用钢丝绳的在线智能无损检测仪,其主要包括开环永磁磁化系统、硬件外设、应用软件及滤波算法等。根据永磁漏磁检测的物理特性,通过ANSYS Maxwell软件建立了具有开环磁路特征的永磁磁化系统二维有限元仿真模型,分析了不同提离值下磁化钢丝绳的损伤特征曲线,确定了最佳提离值。为提高降噪效果,提出了基于差值极限滤波算法的信号波形平滑处理方法。多组试验结果表明,所设计的多直径矿用钢丝绳无损检测仪能够有效识别不同直径钢丝绳的断丝损伤,损伤位置检测的平均相对误差为0.36%,具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 多直径矿用钢丝绳 无损检测仪 漏磁检测 滤波算法

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基于磁场模型的矿用钢丝绳检测信号特性试验研究 被引量：1

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作者 田劼 白强 +3 位作者 王兴军 孙钢钢 师彰文 李鹏博 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期279-291,共13页

电磁检测是矿用钢丝绳缺陷可靠的检测手段之一。基于电磁法的矿用钢丝绳缺陷检测,目前存在缺陷与信号特性表征规律不明确的问题,定量识别时存在无关信号特性,影响识别准确性。采用三维磁偶极子理论计算、Maxwell模拟仿真与试验相互验证... 电磁检测是矿用钢丝绳缺陷可靠的检测手段之一。基于电磁法的矿用钢丝绳缺陷检测,目前存在缺陷与信号特性表征规律不明确的问题,定量识别时存在无关信号特性,影响识别准确性。采用三维磁偶极子理论计算、Maxwell模拟仿真与试验相互验证的方法,总结漏磁信号特性与缺陷变化之间的表征关系。首先建立磁场环境下的钢丝绳三维磁偶极子理论模型,应用模型对标准缺陷处进行磁场理论计算并进行Maxwell模拟仿真;分别提取理论值与仿真值的峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值、峰谷值宽度四项信号特性,进行缺陷与信号的表征分析;最后设计缺陷进行试验验证,得到试验数值的斯皮尔曼相关系数。试验结果表明:缺陷的宽度、深度与峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值3个信号特征值呈正相关,与峰谷值宽度无明显相关性;缺陷长度与峰/谷绝对值呈先上升后下降的趋势,与波宽、峰谷差值、峰谷值宽度呈正相关。并且发现宽度缺陷信号幅值最强,长度缺陷信号幅值最弱,深度信号幅值居中,峰谷差值和峰谷绝对值与缺陷相关性最高。该研究具有一定的工程指导价值。 展开更多

关键词 电磁检测 无损检测 信号特性 磁偶极子 损伤缺陷 矿用钢丝绳

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矿用钢丝绳双源磁回路结构设计与仿真分析

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作者 周坪 王士豪 +3 位作者 周公博 赵天驰 李煊瀚 闫晓东 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第10期135-146,共12页

目前矿用钢丝绳损伤电磁检测方法存在主磁通检测对于局部类损伤检测精度较低,基于漏磁的局部损伤检测的定量精度不高等问题。提出了一种同时检测主磁通和漏磁的矿用钢丝绳双源磁检测方法,结合主磁通与漏磁在局部损伤检测方面的互补性,... 目前矿用钢丝绳损伤电磁检测方法存在主磁通检测对于局部类损伤检测精度较低,基于漏磁的局部损伤检测的定量精度不高等问题。提出了一种同时检测主磁通和漏磁的矿用钢丝绳双源磁检测方法,结合主磁通与漏磁在局部损伤检测方面的互补性,设计了双源磁检测环形筒状励磁回路和独立分离励磁回路方案。基于有限元仿真验证了2种方案的可行性,确定了以独立分离回路作为磁回路的基本结构。研究了衔铁参数、磁铁参数对磁化效果的影响和磁桥路结构参数对磁场分布的影响。结果表明:(1)磁化幅值与回路数量呈正相关,与衔铁长度呈负相关,高度对磁化效果几乎没有影响。(2)磁化幅值与永磁铁材料牌号、长度和厚度呈正相关,与提离值呈负相关。(3)磁化幅值与磁桥路厚度呈正相关,与空气间隙呈负相关,而提离值对磁化效果影响较小。(4)磁桥的空气间隙对磁桥路内磁通密度分布的影响较大。 展开更多

关键词 矿用钢丝绳局部损伤 电磁无损检测 双源磁回路 主磁通 漏磁

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基于有限元分析的矿用钢丝绳聚磁检测方法 被引量：15

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作者 王红尧 田劼 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期256-260,共5页

针对目前钢丝绳聚磁检测中存在的问题,把有限元分析技术用于矿用钢丝绳的聚磁检测中,研究基于霍尔元件的钢丝绳检测聚磁器结构,以及当选用霍尔元件时,应该遵从什么原则。研究结果表明:对基于霍尔元件的矿用钢丝绳检测,可研究设计一边分... 针对目前钢丝绳聚磁检测中存在的问题,把有限元分析技术用于矿用钢丝绳的聚磁检测中,研究基于霍尔元件的钢丝绳检测聚磁器结构,以及当选用霍尔元件时,应该遵从什么原则。研究结果表明:对基于霍尔元件的矿用钢丝绳检测,可研究设计一边分布4个聚磁柱的环形聚磁环,环绕钢丝绳周围一圈布置4片霍尔元件;在使用霍尔元件进行钢丝绳损伤检测时,应该选择感应面较宽的霍尔元件。 展开更多

关键词 矿用钢丝绳 聚磁检测 有限元分析

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基于多线圈周向磁化的矿用钢丝绳断丝检测磁场仿真研究 被引量：5

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作者 任明月 孟国营 贾一凡 《中国煤炭》 北大核心 2017年第7期103-107,共5页

针对在矿用钢丝绳损伤检测采用的永磁励磁方式存在的永磁体退磁以及磁场不稳定等问题,提出了矿用钢丝绳损伤检测系统的整体设计方案,介绍了矿用钢丝绳在使用过程中可能出现的损伤形式,阐述了钢丝绳漏磁检测的基本原理,设计了基于多线圈... 针对在矿用钢丝绳损伤检测采用的永磁励磁方式存在的永磁体退磁以及磁场不稳定等问题,提出了矿用钢丝绳损伤检测系统的整体设计方案,介绍了矿用钢丝绳在使用过程中可能出现的损伤形式,阐述了钢丝绳漏磁检测的基本原理,设计了基于多线圈周向磁化的矿用钢丝绳损伤检测励磁装置,并利用Ansoft Maxwell软件建模仿真分析了励磁装置的励磁效果。 展开更多

关键词 矿用钢丝绳 励磁装置 损伤检测 有限元分析

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矿用钢丝绳损伤检测磁通回路优化设计 被引量：11

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作者 田劼 田壮 +2 位作者 郭红飞 刘凝哲 马建武 《工矿自动化》 北大核心 2022年第3期118-122,共5页

漏磁通检测法是应用最广泛的矿用钢丝绳损伤检测方法,目前未有考虑磁通回路中磁噪声信号对钢丝绳损伤漏磁通检测信号影响的研究。基于钢丝绳损伤漏磁通检测原理,构建了漏磁通检测等效磁路模型,采用Ansoft Maxwell有限元软件对磁通回路... 漏磁通检测法是应用最广泛的矿用钢丝绳损伤检测方法,目前未有考虑磁通回路中磁噪声信号对钢丝绳损伤漏磁通检测信号影响的研究。基于钢丝绳损伤漏磁通检测原理,构建了漏磁通检测等效磁路模型,采用Ansoft Maxwell有限元软件对磁通回路的磁场分布进行仿真,结果表明除主磁通和钢丝绳损伤漏磁通外,磁通回路中还存在多处磁噪声回路,易对钢丝绳损伤漏磁通检测信号造成干扰,其中衔铁导磁路径的漏磁通和两侧永磁体与空气介质之间耦合漏磁通的影响最大。基于仿真分析结果,对磁通回路进行了优化设计:将衔铁与永磁铁接触部位由直角结构改为圆角结构,以减小该部位的漏磁通,增大衔铁导磁路径中的主磁通,进而增强钢丝绳损伤漏磁通检测信号;采用高导磁材料设计环形磁桥路屏蔽装置并安装在损伤漏磁通检测区域,引导两侧永磁体与空气介质之间耦合漏磁通的走向,减小耦合漏磁通对钢丝绳损伤漏磁通检测的影响。实验结果表明,磁通回路经优化后,钢丝绳损伤检测信号特征较优化前更加明显,采集信号由6.14 mV增大至18.59 mV,验证了优化方案可提高磁通回路传递效率,对损伤漏磁通有聚合增强效果,减小了永磁体与空气介质之间耦合漏磁通与钢丝绳损伤漏磁通的叠加效应,有利于提高钢丝绳损伤检测准确性。 展开更多

关键词 矿用钢丝绳 损伤检测 钢丝绳探伤仪 漏磁通检测 磁通回路 导磁路径 磁桥路屏蔽

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矿用钢丝绳损伤检测系统设计 被引量：11

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作者 王红尧 李小伟 +1 位作者 韩亦淼 吕昕 《工矿自动化》 北大核心 2020年第6期92-97,共6页

矿用钢丝绳在运行过程中会发生表面断丝翘起现象,可能导致运行中的钢丝绳把探伤仪孔壁划伤或带走的情况,甚至会对钢丝绳造成二次伤害,影响检测结果。针对该问题,基于超声波测距及强磁检测原理,设计了一种矿用钢丝绳损伤检测系统。该系... 矿用钢丝绳在运行过程中会发生表面断丝翘起现象,可能导致运行中的钢丝绳把探伤仪孔壁划伤或带走的情况,甚至会对钢丝绳造成二次伤害,影响检测结果。针对该问题,基于超声波测距及强磁检测原理,设计了一种矿用钢丝绳损伤检测系统。该系统采用超声测距装置检测钢丝绳表面断丝翘起幅度,若检测值超过限定距离则发出报警,若检测值未超过限定距离,则由强磁检测装置进一步探测钢丝绳损伤情况。测试结果表明,针对设置的20,30,35 mm钢丝绳表面断丝翘起幅度,该系统的检测误差基本上不超过±2 mm,从而验证了该系统可有效、准确地检测钢丝绳表面断丝情况及断丝翘起幅度,避免了表面断丝翘起幅度过大对强磁检测装置等造成损伤。 展开更多

关键词 矿用钢丝绳 钢丝绳无损检测 断丝翘起幅度检测 超声测距 超声波测距传感器 强磁检测 永磁励磁

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改进粒子群优化小波阈值的矿用钢丝绳损伤信号处理方法研究 被引量：10

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作者 田劼 宋姗 《煤炭工程》 北大核心 2020年第4期103-107,共5页

为有效提取矿用钢丝绳损伤信号的特征值,采取小波分析对损伤信号去噪。针对损伤信号中存在小奇异点的特性,对小波分析中的阈值获取和阈值函数选取两方面改进。首先利用粒子群算法优化经验值,并基于Birge-Massart策略获取阈值。提出一种... 为有效提取矿用钢丝绳损伤信号的特征值,采取小波分析对损伤信号去噪。针对损伤信号中存在小奇异点的特性,对小波分析中的阈值获取和阈值函数选取两方面改进。首先利用粒子群算法优化经验值,并基于Birge-Massart策略获取阈值。提出一种改进的小波阈值函数算法。该函数加入了可调变量,改善了已有软、硬阈值函数去噪中的不足点,通过仿真实验的信号结果和信噪比(SNR)对比几种阈值函数去噪算法,最终得出,采用优化经验值并改进小波域值函数的去噪算法相比于其他方法,更能完整保留原始信号,去噪效果好。 展开更多

关键词 矿用钢丝绳损伤信号 阈值函数 信噪比 去噪 小波变换 粒子群优化算法

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矿用钢丝绳损伤检测信号处理方法研究 被引量：7

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作者 王红尧 吴佳奇 +2 位作者 李长恒 唐文锦 张艳林 《工矿自动化》 北大核心 2021年第2期58-62,共5页

采用电磁检测法检测矿用钢丝绳受损情况时,检测信号中含有大量噪声,且存在尖峰和突变干扰,增大了损伤识别难度,需要对原始检测信号进行降噪处理。常用的傅里叶变换无法处理运行中的钢丝绳检测信号,而小波变换因存在平移不变性较差、频... 采用电磁检测法检测矿用钢丝绳受损情况时,检测信号中含有大量噪声,且存在尖峰和突变干扰,增大了损伤识别难度,需要对原始检测信号进行降噪处理。常用的傅里叶变换无法处理运行中的钢丝绳检测信号,而小波变换因存在平移不变性较差、频带混叠等问题而影响检测准确度。提出了基于双树复小波变换的矿用钢丝绳损伤检测信号处理方法。首先采用Q平移法构造双树复小波高低通滤波器,对原始信号进行3层双树复小波分解,得到高低频信号分量;然后采用最小极大方差软阈值方法对分解信号进行降噪处理;最后对降噪信号进行重构。在实验室环境下搭建了钢丝绳损伤检测试验平台,对基于双树复小波变换的钢丝绳损伤检测信号处理方法的降噪性能进行验证,结果表明:该方法可有效减少检测信号中的尖峰和突变数量,使信号平稳,降噪效果优于经典小波变换,且增大了奇异点处信号峰值,有利于后续特征提取。 展开更多

关键词 矿用钢丝绳 钢丝绳损伤检测 电磁检测法 信号降噪 小波变换 双树复小波变换

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基于漏磁检测的矿用钢丝绳励磁装置 被引量：5

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作者 李建辉 孙显彬 +2 位作者 刘伦明 陈荣信 战卫侠 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第7期114-119,共6页

针对目前研究未考虑工程应用背景下钢丝绳摆动对励磁装置的影响,导致钢丝绳漏磁检测效果不理想的问题,设计了一套矿用钢丝绳励磁装置。通过建立钢丝绳仿真模型,仿真研究了不同气隙、提离值对钢丝绳漏磁场的影响,发现增大气隙或提离值均... 针对目前研究未考虑工程应用背景下钢丝绳摆动对励磁装置的影响,导致钢丝绳漏磁检测效果不理想的问题,设计了一套矿用钢丝绳励磁装置。通过建立钢丝绳仿真模型,仿真研究了不同气隙、提离值对钢丝绳漏磁场的影响,发现增大气隙或提离值均会降低钢丝绳漏磁场磁感应强度,影响钢丝绳漏磁检测结果。但实际应用中矿用钢丝绳摆动幅度大且易污染,因此钢丝绳励磁装置的气隙和提离值不宜过小。在考虑工程适用的条件下,设置气隙为6 mm、提离值为5 mm,进一步仿真分析永磁体厚度与长度、磁极间距、衔铁厚度对钢丝绳漏磁场的影响,发现永磁体厚度与长度对钢丝绳漏磁场影响最大,磁极间距对钢丝绳漏磁场影响较小,衔铁厚度对钢丝绳漏磁场的影响可忽略不计。基于仿真结果并考虑经济性和便携性,设置钢丝绳励磁装置参数:永磁体厚度为10 mm、永磁体长度为30 mm、磁极间距为180 mm、衔铁厚度为10 mm。动态仿真结果表明,钢丝绳漏磁场磁感应强度峰峰值达0.9 mT,说明该励磁装置能够保证损伤处产生较高的漏磁。实验结果表明,漏磁信号在钢丝绳不同断丝处均出现了明显波动,说明该励磁装置具有良好的励磁效果,可准确检测出钢丝绳断丝损伤。 展开更多

关键词 矿用钢丝绳 钢丝绳损伤 漏磁检测 励磁装置 漏磁场

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便携式矿用钢丝绳张力测试仪的设计

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作者 王昆 樊兆峰 《工矿自动化》 北大核心 2008年第3期43-45,共3页

文章介绍了一种基于单片机μPSD3334的钢丝绳张力测试仪的设计,给出了仪器的硬件电路和软件流程图。该仪器适用于测试煤矿多绳提升钢丝绳的张力及其张力差。

关键词 矿用钢丝绳 张力测试仪 便携式 μPSD3334

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基于改进YOLOv8n的矿用提升钢丝绳表面损伤图像识别

12

作者 毛清华 杨帆 +4 位作者 王超 仝旭耀 童军伟 张旭辉 薛旭升 《工矿自动化》 北大核心 2025年第4期100-106,152,共8页

针对矿用提升钢丝绳表面油污覆盖引发背景干扰、绳股间隙较大导致特征混淆及小目标损伤识别难度大等问题,提出了一种基于改进YOLOv8n的矿用提升钢丝绳表面损伤图像识别方法。在YOLOv8n主干网络中引入多尺度注意力模块(MSAM),通过增强损... 针对矿用提升钢丝绳表面油污覆盖引发背景干扰、绳股间隙较大导致特征混淆及小目标损伤识别难度大等问题,提出了一种基于改进YOLOv8n的矿用提升钢丝绳表面损伤图像识别方法。在YOLOv8n主干网络中引入多尺度注意力模块(MSAM),通过增强损伤特征与油污背景的空间特征区分能力,提升模型抗干扰能力;将YOLOv8n原有的3个检测头替换为4个轻量化小目标检测头,强化对小目标损伤的识别能力;采用深度可分离卷积(DSConv)替代标准卷积,减少了计算量,提高了识别速度。实验结果表明:改进YOLOv8n模型的平均精度均值(mAP)、识别精度和推理速度分别达92.6%,89.7%和43.5帧/s,相比YOLOv8n模型分别提高了3.1%,4.9%,34.7%;与Faster-RCNN,YOLOv5s,YOLOv8n,YOLOv10m,TWRD-Net,YOLOv5-TPH等主流模型相比,改进YOLOv8n模型对小目标损伤识别精度最高,同时保证了较高的实时性;在煤矿现场油污覆盖、绳股间隙较大的复杂场景中,改进YOLOv8n模型未出现漏检情况,且误检情况较少,平均识别准确率达90%。 展开更多

关键词 矿用提升钢丝绳 损伤图像识别 YOLOv8n 多尺度注意力模块 小目标检测 深度可分离卷积

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钢丝绳探伤多回路励磁检测方法研究 被引量：14

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作者 田劼 周俊莹 +4 位作者 王红尧 李栋鋆 程思棋 韩煦 吴淼 《矿业科学学报》 2018年第2期180-185,共6页

为保障钢丝绳运行安全,需要对钢丝绳定期进行无损检测。现有钢丝绳检测方法中,基于漏磁原理的电磁检测法是公认的最实用的检测方法。受钢丝绳检测环境和绳股结构的影响,现有的漏磁检测法难以使钢丝绳达到预期的饱和磁化状态,检测结果可... 为保障钢丝绳运行安全,需要对钢丝绳定期进行无损检测。现有钢丝绳检测方法中,基于漏磁原理的电磁检测法是公认的最实用的检测方法。受钢丝绳检测环境和绳股结构的影响,现有的漏磁检测法难以使钢丝绳达到预期的饱和磁化状态,检测结果可靠度低,且检测设备笨重,体积大。本文针对目前广泛采用的漏磁检测法所存在的问题和不足,提出一种径向多回路励磁检测法。建立基于Ansoft的数值仿真研究,分别将传统检测法与本文提出的方法进行模拟分析。结果表明:本文提出的多回路励磁检测法克服传统探伤方法的局限性,具有更好的实用性和准确性。 展开更多

关键词 矿用钢丝绳 缺陷磁信号 数值模拟

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基于3D Maxwell的钢丝绳漏磁检测仿真研究 被引量：5

14

作者 田劼 赵彩跃 《煤炭工程》 北大核心 2020年第7期152-156,共5页

为保障钢丝绳运行安全,需要对钢丝绳进行定期无损检测。现有钢丝绳检测方法中,基于漏磁原理的电磁检测法是公认的最实用的检测方法。采用3D Maxwell仿真磁场信号,经过调整磁铁磁场强度、磁铁距离和提离值,验证圆周阵列检测方法,最后对... 为保障钢丝绳运行安全,需要对钢丝绳进行定期无损检测。现有钢丝绳检测方法中,基于漏磁原理的电磁检测法是公认的最实用的检测方法。采用3D Maxwell仿真磁场信号,经过调整磁铁磁场强度、磁铁距离和提离值,验证圆周阵列检测方法,最后对钢丝绳漏磁进行动态仿真,记录运动全过程的漏磁信号。通过本论文的研究,得到了合适的钢丝绳探伤仪参数;对运动全过程的漏磁信号进行分析,可以得到Y方向漏磁信号对钢丝绳断丝的反应最为显著,为第二代探伤仪的设计提供了关键的数据参考。 展开更多

关键词 矿用钢丝绳 断丝 缺陷磁信号 3D Maxwell仿真 提离值

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推广锚喷支护 加快矿山建设

15

《煤炭科学技术》 CAS 1974年第5期2-,共1页

←辽宁抚顺矿区在平巷、斜巷、竖井及峒室等井巷工程中,试验和推广应用锚喷支护。

关键词 锚喷支护 矿用钢丝绳 峒室 斜巷 井巷工程 矿山建设 砂浆锚杆 喷射混凝土支护 破碎带 辽宁抚顺

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