Page 59 - 无损检测2023年第二期

黄姗姗, 等:

基于经验模态分解的钢丝绳缺陷漏磁检测

图2 钢丝绳检测系统组成
目前业界一般结合 LMA 缺陷信号和 LF 缺陷
信号共同确定横截面积减少程度以及断丝数量。
LMA 侧重于考察钢丝绳中金属面积的缺损程度, 图4 钢丝绳断丝缺陷的原始信号图谱
是检测位置与基准位置( 即钢丝绳中最大金属横截
更加明显, 这给损伤特征的提取及识别带来了一定
面积位置) 的横截面积比值, 是一个相对度量值, 以
困难。因此, 需要对钢丝绳断丝损伤信号进行预处
百分比来表示, 数值越大, 说明金属缺损越严重。 LF
理, 消除或抑制信号中的噪声是实现钢丝绳损伤定
侧重考察钢丝绳中的不连续性, 比如断丝、 严重蚀坑
量识别的基础。
等, 其单位为 mV , 数值大小与断口长度、 损伤程度有
传统的噪声处理方法是采用滤波器滤掉噪声而
关。需要特别指出, 这两种损伤信号并不是完全隔断
保留损伤信号。但是, 钢丝绳断丝损伤漏磁信号是
联系的, 其形成过程息息相关。当金属横截面积损失
含有多处尖峰或突变的非平稳信号, 传统的降噪方
达到了一定的程度, 将会变成最严重的缺陷———断丝
法不能有效地将具有较高频率的尖峰或突变信号和
缺陷。不同缺陷的信号特征如图3所示。
噪声引起的高频干扰信号区分开, 而影响钢丝绳损
伤的识别。采用经典 Daubchies10小波对含噪声的
钢丝绳断丝信号进行3层小波分解, 并采用根据分
解层数自适应调整阈值的软阈值方法对细节信号进
行处理; 最后, 由尺度的近似信号和各个尺度阈值处
理后的细节信号重构获得降噪后的信号。信号降噪

处理结果如图5所示。
由图5可知, 干扰和噪声受到了很好的抑制, 损

图3 钢丝绳不同缺陷的信号特征 伤信号特征被很好地保留了下来, 且特征更加突出,
为后续特征识别创造了条件。
2.3 信号分析
根据漏磁检测原理, 在磁化的钢丝绳中若存在
断丝缺陷, 即其横截面积存在急剧减小, 从而形成漏
磁场, 可利用霍尔传感器检测到霍尔电位差的变化,
从而判断存在缺陷。文章以断丝缺陷为例, 采用
INTROS型磁性钢索测试仪进行钢丝绳( 此为异股
钢丝绳, 有6个三角股, 每股外层丝15~18根, 三角
形股芯外捻制2层钢丝) 的无损检测, 钢丝绳断丝缺
陷的原始信号图谱如图4所示。
2.3.1 信号降噪处理
受检测环境和现场条件等多种因素的影响, 传
感器输出的测量信号往往含有噪声, 在一定程度上
会淹没损伤信号的部分特征。钢丝绳在漏磁检测过
程中, 受钢丝绳晃动以及外界电磁场的干扰, 噪声会 图5 钢丝绳检测信号降噪处理结果
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2023年 第45卷 第2期
无损检测