Page 115 - 无损检测2023年第十一期
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许钟奇, 等:
钢丝绳无损检测信号处理算法的进展
测法 [ 5 ] 等。一些学者对钢丝绳及其无损检测技术开
展了研究, 黄姗姗等 [ 6 ] 提出了一种基于经验模态分 1 钢丝绳无损检测方法
解的 缺 陷 检 测 方 法。孙 燕 华 等 [ 7 ] 研 制 了 基 于 钢丝绳具有良好的导磁性, 因此电磁检测方法
STM32F4芯片的嵌入式钢丝绳漏磁检测数据采集 也成为检测的首选方法, 也是国际标准ISO4309 :
系统。贾博涵等 [ 8 ] 对开环永磁磁化器及其探靴槽进 2017 《 起重机. 绳索. 维护和保养, 检修和报废》中
行了仿真优化。 ZHOU 等 [ 9 ] 介绍了钢丝绳损坏的 公认的标准工业方法。依据励磁强度, 电磁检测法
类型及其产生原因, 总结了几种主要的钢丝绳无损 可以分为强磁检测法和弱磁检测法。强磁检测法研
检测方法。 LIU 等 [ 10 ] 从检测方法、 传感器及信号处 究起步早、 技术较为成熟, 而弱磁检测法研究起步较
理3个角度介绍了钢丝绳无损检测近些年的研究进 晚, 大致分为金属磁记忆检测法 [ 11 ] 和弱磁场激励检
展。视觉检测法、 声发射检测法、 射线检测法、 涡流 测法 [ 12 ] 。金属磁记忆检测法无需外加激励磁场, 通
检测法等因环境恶劣、 成本较高以及抗干扰能力低, 过测量铁磁材料表面的弱磁信号, 来实现对铁磁材
在工程应用中受到限制, 仍处于理论和实验室阶段。 料应力集中处的定位、 早期损伤识别和损伤程度评
而基于电磁检测法的仪器逐渐在市场上得到应用。 估 [ 13 ] 。 JURASZEK 等 [ 14 ] 和 SU 等 [ 15 ] 将金属磁记
文章介绍了钢丝绳无损检测方法、 信号预处理、 忆检测法运用于钢丝绳损伤检测中。弱磁场激励检
特征提取、 定性判断和定量分析、 总结与展望5部分 测法基于 Jiles-Atherton 磁机效应理论模型, 表面
内容。首先, 系统介绍了钢丝绳无损检测方法; 然 弱磁场激励在力 - 磁耦合作用下对磁记忆信号有增
后, 重点分析基于电磁检测法的信号预处理, 主要论 强作用。 LIU 等 [ 16 ] 将弱磁场激励检测法运用于钢
述了股波、 振动等噪声对钢丝绳非周期冲击缺陷信 丝绳损伤检测中, 取得了较好的检测效果。
号的影响及其相关降噪方法; 给出了现有特征提取 传统电磁检测方法主要包括主磁通检测法、 回路
算法的优缺点; 最后, 总结了定性判定和定量分析的 磁通检测法和漏磁检测法等。近年来新出现的检测方
处理方法, 并对钢丝绳无损检测技术的发展进行总 法主要包括剩磁检测法、 不饱和励磁检测法和金属磁
结与展望。 记忆检测法等。以上方法检测原理示意如图1所示。
图1 钢丝绳电磁检测方法原理示意
上述钢丝绳检测原理中, 主磁通检测法、 回路磁 测, 但该方法目前研究尚不成熟且容易受到外磁场
通检测法、 剩磁检测法、 不饱和励磁检测法和金属磁 干扰, 对外部环境要求较高。
记忆法多用于钢丝绳金属横截面积损伤的检测。漏
磁检测法多用于钢丝绳断丝和腐蚀损伤的检测。剩 2 信号预处理
磁检测法是新开发的一种钢丝绳检测技术, 有待进 钢丝绳特殊的螺旋结构产生的股波信号和缺陷
一步的跟踪研究和应用验证; 不饱和励磁检测法是 信号常常混在一起, 使得钢丝绳非周期冲击缺陷信
基于剩磁检测法提出的, 相较于剩磁检测法, 其不需 号检测十分困难。此外, 在钢丝绳磁检测过程中, 受
要先对钢丝绳励磁一遍后再进行检测, 且其设备结 到探测传感器的抖动、 钢丝绳振动和电子元器件背
构更加简单、 体积更小和质量更轻 [ 17 ] 。金属磁记忆 景噪声等影响, 检测信号中含有大量噪声信号, 导致
检测法无需外加磁场, 钢丝绳在地磁场和工况载荷 检测结果不可靠。因此钢丝绳信号预处理对钢丝绳
的共同作用下会产生磁状态的变化, 通过传感器测 检测结果的准确性有着至关重要的意义, 是钢丝绳
量钢丝绳表面的弱磁信号来实现对钢丝绳损伤的检 损伤信号特征提取和定量识别的前提。
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2023年 第45卷 第11期
无损检测
