基于感應(yīng)線圈的鋼絲繩損傷檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鋼絲繩廣泛應(yīng)用于礦山、交通運(yùn)輸、旅游等國(guó)民經(jīng)斷絲等各種形式的機(jī)械損傷，導(dǎo)致其安全承載能力下降，造成安全隱患。鋼測(cè)的原理、方法和技術(shù)的研究是非常重要的課題，具有重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。因此，鋼對(duì)鋼絲繩進(jìn)行飽和勵(lì)磁是能夠準(zhǔn)確檢測(cè)到鋼絲繩損傷信號(hào)的前提。本文基于磁路和磁場(chǎng)理論，建立了鋼絲繩損傷的磁路計(jì)算模型，對(duì)影響勵(lì)磁器性能的各種因素進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)制作了永磁式周向多回路勵(lì)磁器。在此基礎(chǔ)上，采用了高性能的集成單感應(yīng)線圈對(duì)鋼絲繩損傷漏磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)計(jì)出了信號(hào)預(yù)處理電路，提出了基于感應(yīng)線圈鋼絲繩損傷檢測(cè)方法，在此基礎(chǔ)上，提出以AT89C52單片機(jī)為微處理器的鋼絲繩斷絲信號(hào)特征量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及基于虛擬儀器技術(shù)對(duì)鋼絲繩的損傷信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的定量關(guān)鍵詞：鋼絲繩；斷絲；勵(lì)磁器；感應(yīng)線圈；單片機(jī)2role.Asthekeycomponentofengineeringbearing,thewireropeisveryeasytobreak,rust,fatigue,brokenwireandotherformsofmechanicaldamageinresultinginsafetyhazards.Thestudyoftheprinciple,methodandtechnologyattachedgreatimportancetotheworld,boththepracticalvalueofimportantresearchtopicsofwireropedamagesignal.Baseddamage,analyzesvariousfactorsaffectingtheperformancebasis,thehigh-performanceintegratedsingle-sensingcoilisusedtodetect3isproposed,an目錄第一章緒論 61.1本課題研究的背景 61.2課題研究的出發(fā)點(diǎn) 71.3鋼絲繩損傷檢測(cè)的研究現(xiàn)狀 81.4本文的主要研究工作 9第2章鋼絲繩損傷電磁檢測(cè)原理及磁場(chǎng)信號(hào)特征分析 2.1鋼絲繩的結(jié)構(gòu)組成和基本特性 2.3鐵磁性材料缺陷的漏磁場(chǎng)信號(hào)特征 2.4鋼絲繩斷絲損傷的漏磁場(chǎng)信號(hào)特征 4第3章鋼絲繩的磁化理論與勵(lì)磁器設(shè)計(jì) 3.1磁化回路的基本內(nèi)容 3.2鋼絲繩勵(lì)磁的相關(guān)內(nèi)容研究 3.2.1鋼絲繩磁化方式選擇 3.2.2勵(lì)磁回路分析 3.3勵(lì)磁器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.3.1磁化強(qiáng)度的選擇 3.3.2極靴的材料和尺寸 3.3.3極靴間距L 3.3.4銜鐵的材料和尺寸 第4章感應(yīng)線圈檢測(cè)器及電路系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1感應(yīng)線圈檢測(cè)器無損檢測(cè)的基本原理 4.1.1感應(yīng)線圈檢測(cè)器的基本概述 4.1.2永磁式勵(lì)磁感應(yīng)線圈檢測(cè)器的工作原理 4.2感應(yīng)線圈檢測(cè)器的基本特性參數(shù) 54.3感應(yīng)線圈檢測(cè)器的設(shè)計(jì) 4.3.1檢測(cè)器設(shè)計(jì)類型的確定 4.3.2檢測(cè)器的安放與布置 4.4檢出信號(hào)的電路處理系統(tǒng) 4.4.1鋼絲繩檢測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)及對(duì)積分電路的要求 4.4.2設(shè)計(jì)具有非線性反饋的高穩(wěn)定積分電路 第5章基于AT89C52單片機(jī)的鋼絲繩損傷信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)介 5.2鋼絲繩損傷檢測(cè)信號(hào)的特征量 5.3AT89C52單片機(jī)功能簡(jiǎn)介 5.4采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5.4.1單片機(jī)主控模塊 5.4.2A/D轉(zhuǎn)換模塊 5.4.3距離檢測(cè)模塊 5.4.4通信模塊 65.4.5特征值檢波模塊 5.5數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 5.5.1系統(tǒng)工作原理 5.5.2程序模塊組成 5.5.4INTI1中斷服務(wù)程序 5.5.5T1中斷服務(wù)程序 結(jié)論 致謝 參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤!未定義書簽。附錄 錯(cuò)誤!未定義書簽。1.1本課題研究的背景鋼絲繩廣泛應(yīng)用于冶金、交通運(yùn)輸、旅游等重要經(jīng)濟(jì)行業(yè)，起著非常重要的作用。鋼絲繩的繩股結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，易于出現(xiàn)磨損、銹蝕、斷絲等損傷，導(dǎo)致其強(qiáng)度下7降，牽引鋼絲繩的安全使用和檢測(cè)技術(shù)越來越多地引起人們的關(guān)注。因此，如何對(duì)鋼絲繩合理的使用以發(fā)揮其最大的使用價(jià)值，同時(shí)又對(duì)鋼絲繩的安全隱患防范于未然等問題的研究就成了我們必須面對(duì)的一個(gè)難題。盡管我們對(duì)鋼絲繩的使用方法不斷的進(jìn)行優(yōu)化，但在其安全性能評(píng)估與報(bào)廢年限預(yù)判這方面的局限性很大。我國(guó)現(xiàn)有的關(guān)于“鋼絲繩行業(yè)安全規(guī)程及國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)”主要是基于鋼絲繩損傷檢測(cè)結(jié)果而制定的。想要實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的合理使用，并發(fā)揮其最大使用價(jià)值，同時(shí)還確保其安全性，就要求我們?cè)诂F(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)上不斷提高檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)精度，使得檢測(cè)結(jié)果更具客觀性，更貼近真實(shí)工作狀態(tài)，更符合我們對(duì)鋼絲繩的合理使用與安1.2課題研究的出發(fā)點(diǎn)首先，分析目前出現(xiàn)的損失檢測(cè)技術(shù)在原理上存在的問題以及鋼絲繩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。由測(cè)試?yán)碚摵图夹g(shù)的改進(jìn)，開發(fā)了一種高可靠性、在線量的智能測(cè)試儀，盡可能客觀地反映鋼絲零件的損傷你可以。能根據(jù)受傷情況預(yù)測(cè)鋼絲的安全性，以避免事故風(fēng)險(xiǎn)，保證人員安全。其次，再確定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究方向后，設(shè)計(jì)過程中勢(shì)必會(huì)涉及到多學(xué)科的內(nèi)容，這就需要將這些學(xué)科的內(nèi)容進(jìn)行合理的整合，以達(dá)到知識(shí)理論的綜合運(yùn)用的目的。例如利用力學(xué)知識(shí)分析鋼絲繩的受力及損失情況；利用電磁學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)分析勵(lì)磁與檢測(cè)器件的工作特性；利用電學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)信號(hào)采集與處理、信號(hào)調(diào)理與分析電路；利用微機(jī)原理與接口技術(shù)設(shè)計(jì)硬件電路的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。最后，綜合設(shè)計(jì)整個(gè)檢測(cè)裝備系統(tǒng)，結(jié)合軟、硬件的使用，完善鋼絲繩檢測(cè)應(yīng)用技術(shù)，提高鋼絲零件的準(zhǔn)確性，盡量避免人為因素的影響，實(shí)現(xiàn)記錄過程的智能化，進(jìn)一步提高鋼絲零件安全性研究的可行性。8(1)本課題主要是理論上的研究，但研究的基礎(chǔ)是無損檢測(cè)技術(shù)。與此同時(shí)設(shè)計(jì)(2)本課題的研究以工程應(yīng)用為背景，對(duì)開發(fā)和研制鋼絲繩安全檢測(cè)裝置具有實(shí)(3)對(duì)預(yù)防鋼絲繩的使用損害事故，減少資源浪費(fèi)，保障人身安全具有積極作用。1.3鋼絲繩損傷檢測(cè)的研究現(xiàn)狀根據(jù)鋼絲部分是否損壞，鋼絲安全檢測(cè)方法可分法是通過對(duì)待檢鋼絲繩進(jìn)行拉斷或疲勞試驗(yàn)反映介質(zhì)對(duì)鋼絲部分的損傷狀態(tài)，而不損傷化信息，以此得到鋼絲繩的損傷信號(hào)，對(duì)損的損傷狀態(tài)和安全性能。雖然無損檢測(cè)法相比于有損檢測(cè)方法更被鋼絲繩使用單位接受，但是現(xiàn)有的損傷檢測(cè)設(shè)備還無法有效地識(shí)別鋼絲繩的各類缺陷，檢測(cè)結(jié)果低，使得大多數(shù)鋼絲繩使用單位仍將其作為一種輔助現(xiàn)高速非接觸檢測(cè)，具有較大發(fā)展前景，仍然是實(shí)現(xiàn)鋼絲繩在線檢測(cè)的必然發(fā)展方向。9表1.1常用的鋼絲繩無損檢測(cè)方法方法測(cè)量原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)固體聲測(cè)法在斷絲發(fā)生的瞬間記錄下縱向脈沖分量可以連續(xù)自動(dòng)記錄斷絲還僅限于實(shí)驗(yàn)室，儀器硬件費(fèi)用較高人工目視法通過目視緩慢的檢測(cè)鋼絲繩表面損傷簡(jiǎn)單易行效率低，人為因素影響大，不能觀察內(nèi)部損傷X射線法用強(qiáng)X射線垂直于鋼絲繩照射識(shí)別效果好設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高，長(zhǎng)時(shí)間曝光不能連續(xù)測(cè)量磁性法測(cè)定漏磁場(chǎng)、主磁通及漏磁成像等方式能較為全面的檢測(cè)處各類損傷檢測(cè)精度一般電渦流法電渦流效應(yīng)可檢測(cè)出斷絲存在集膚效應(yīng)，影響檢測(cè)效果振動(dòng)測(cè)試法橫向激勵(lì)振動(dòng)波在繩中傳播可檢測(cè)出鋼絲繩橫截面積變化區(qū)缺陷分辨力不夠磁致伸縮法磁致伸縮效應(yīng)無需穿過鋼絲繩對(duì)小的斷口和缺陷分辨力不夠電流法測(cè)定固定鋼絲繩長(zhǎng)的歐姆電阻能判斷出斷面狀況需同時(shí)測(cè)量移動(dòng)鋼絲繩的應(yīng)力、溫度、伸長(zhǎng)量針對(duì)鋼絲繩的無損檢測(cè)，按照其檢測(cè)原理的不同法、X射線檢測(cè)法、磁性法、電渦流檢測(cè)法、振動(dòng)檢測(cè)法、磁致伸縮檢測(cè)法、電流法等，如表1.1所示。由于鋼絲繩具有良好的導(dǎo)磁性能，特別適合使用電磁無損檢測(cè)方法進(jìn)行損傷檢測(cè)，電磁檢測(cè)法成本低、易于實(shí)現(xiàn)，且無論內(nèi)2、分析鋼絲繩損傷電磁檢測(cè)的基本原理，推導(dǎo)勵(lì)磁回路參數(shù)計(jì)算公式，設(shè)計(jì)永久3、研究鋼絲繩損傷的磁場(chǎng)信號(hào)特征及損傷信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)。4、設(shè)計(jì)雙排差動(dòng)感應(yīng)線圈檢測(cè)器及信號(hào)處理電路，設(shè)計(jì)電路板。5、設(shè)計(jì)基于AT89C52單片機(jī)的檢測(cè)信號(hào)采集與轉(zhuǎn)換的軟、硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)損傷信第2章鋼絲繩損傷電磁檢測(cè)原理及磁場(chǎng)信號(hào)特征分析2.1鋼絲繩的結(jié)構(gòu)組成和基本特性鋼絲繩是種復(fù)雜的棒狀構(gòu)件，制作工藝復(fù)雜。首先這樣就決定了鋼絲繩所特有的結(jié)構(gòu)與使用性能少?zèng)Q定鋼絲繩最終的形態(tài)，也對(duì)鋼絲繩的使在股中互相接觸的情況，又可分為：點(diǎn)接觸式、線接觸式、面接觸式三種。鋼絲繩斷絲漏磁檢測(cè)原理如圖2.1所示。用一勵(lì)磁源沿鋼絲繩軸向磁化至飽和時(shí)，如果鋼絲繩上存在斷絲損傷，則會(huì)在附近區(qū)域產(chǎn)生漏磁場(chǎng)。通過采集磁場(chǎng)信息，分析輸出信號(hào)，可以確定缺陷導(dǎo)線的位置和數(shù)量。2.3鐵磁性材料缺陷的漏磁場(chǎng)信號(hào)特征鋼絲繩損傷的電磁檢測(cè)是基于檢測(cè)鋼絲繩斷絲損傷引起的漏磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)的。為了解鋼絲繩斷絲損傷的漏磁場(chǎng)信號(hào)特征，對(duì)鐵磁材料缺陷漏磁信號(hào)的特征進(jìn)行了研究。鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率是空氣磁導(dǎo)率的數(shù)千倍，在被磁化以后可容納高密度的磁場(chǎng)，受損部分形成向外的逃逸磁場(chǎng)，形成漏磁場(chǎng)。根據(jù)穩(wěn)恒磁場(chǎng)的基本理論，繪出鐵磁性材料矩形缺陷的漏磁分布如圖2.2:圖2.2鐵磁性材料的矩形缺陷漏磁分布根據(jù)上圖磁力線折射現(xiàn)象，我們將缺陷處漏磁場(chǎng)的漏磁通密度分解為水平分量和垂表示垂直分量。影響缺陷附近漏磁強(qiáng)度分布的主要因素是缺陷的幾何尺寸和磁場(chǎng)強(qiáng)度。缺陷幾何尺寸是指沿磁化方向的缺陷寬度b和垂直于磁化方向的深度h。對(duì)于非矩形槽缺陷，缺陷參數(shù)還應(yīng)包括缺陷銳度。銳度以邊銳角和底銳角的大小來表示。邊銳角是指缺陷的斜邊與材料表面形成的銳角，底銳角是指缺陷的斜邊與缺陷底邊所形成的銳角。缺陷的邊銳角對(duì)Bx邊緣的磁信號(hào)有較大影響，而底銳角對(duì)漏磁信號(hào)影響較小。較長(zhǎng)研究表明，材料的磁化水平是提供可靠精確檢測(cè)結(jié)果的關(guān)鍵因素。因此被測(cè)工件的磁化程度達(dá)到深度飽和(至少接近飽和)是獲得良好檢測(cè)效果的前提條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低分辨率檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)效果優(yōu)于高分辨率檢測(cè)設(shè)備弱磁化。2.4鋼絲繩斷絲損傷的漏磁場(chǎng)信號(hào)特征圖2.3鋼絲繩的股波信號(hào)在較強(qiáng)的漏磁強(qiáng)度，其分布規(guī)律隨結(jié)構(gòu)的變化而變表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化，但缺陷產(chǎn)生的漏磁會(huì)疊加在背景漏磁場(chǎng)中，即損疊加信號(hào)圖2.4信號(hào)的疊加根據(jù)鐵磁材料缺陷漏磁場(chǎng)的特征及鋼絲繩的的因素有鋼絲繩直徑、斷絲數(shù)目、斷口距離以及斷絲在鋼絲繩截面的位置鋼絲繩斷絲損傷漏磁感應(yīng)強(qiáng)度還與檢測(cè)點(diǎn)到鋼絲繩磁感應(yīng)強(qiáng)度越大。所以，在檢測(cè)器設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減小磁敏元件與鋼絲繩表面的間隙，以增強(qiáng)檢測(cè)信號(hào)。并且，為了保證檢測(cè)信號(hào)的穩(wěn)定，應(yīng)使間隙在檢測(cè)過程中保持恒定。第3章鋼絲繩的磁化理論與勵(lì)磁器設(shè)計(jì)鋼絲繩損傷電磁檢測(cè)法中，檢測(cè)損傷信號(hào)的理論立磁場(chǎng)檢測(cè)的范疇。因?yàn)殡姶呕ジ械默F(xiàn)象實(shí)際存在儀器，以實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的無損檢測(cè)。檢測(cè)的依在鋼絲繩的表面形成的損傷漏磁場(chǎng)，以此實(shí)現(xiàn)電磁磁檢測(cè)的前提與首要任務(wù)，即對(duì)被檢測(cè)段進(jìn)行磁化以形成磁化回路并產(chǎn)生出電磁互感，勵(lì)磁的效果尤為重要。另外對(duì)檢測(cè)環(huán)節(jié)影響最直接的3.1磁化回路的基本內(nèi)容磁化回路就是用強(qiáng)磁材料構(gòu)成的閉合回路其磁路的的本質(zhì)是限制在一定范圍內(nèi)的恒定磁場(chǎng)問題。研究磁路在于確定勵(lì)磁磁通勢(shì)和它所產(chǎn)生的磁通的關(guān)系。根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出的磁路應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮各材料部分的性質(zhì)特點(diǎn)，依此來考慮磁導(dǎo)率的問題。從磁路的總體設(shè)計(jì)和分析可以看出，主磁流主要集中在鐵磁材料和磁路中。(2)出于整體磁路的設(shè)計(jì)，可將磁路分為磁源、連接磁源形成磁通路的銜鐵、氣隙等，從磁回路理論可以看出總磁阻等于每段磁路磁阻之和。具有相同的截面積的各段磁路仍具有相同的磁特性。(3)基于磁路的概念和磁路產(chǎn)生的特點(diǎn)等內(nèi)容，設(shè)計(jì)出的磁路又有其完整的理論，也具有與恒定磁場(chǎng)完全相同的物理量。與自然磁場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)的理論一樣，設(shè)計(jì)磁場(chǎng)應(yīng)遵循磁場(chǎng)的基本規(guī)律，分別是：磁通連續(xù)性原理、安培環(huán)路定律、以及對(duì)它們的擴(kuò)展。磁通連續(xù)性原理：磁通連續(xù)性原理的擴(kuò)展即便是有了上述(3-1)計(jì)算式為理論依據(jù)，但磁場(chǎng)的概念同樣發(fā)揮著重要作用，例如磁路中的主磁通，除了滿足磁通的定義，在保證理論的正確使用的同時(shí)還得考慮到磁通也具有連續(xù)性，故通過實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證得到磁通連續(xù)性原理的演變：式(3-3)也就是先前所說的磁路也具有的基爾霍夫定律，同時(shí)磁路的基爾霍夫第一定律規(guī)定的穿過該閉合面的各分支磁路段磁通量的代數(shù)和等于零。磁場(chǎng)的理論在磁通磁通連續(xù)性原理基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，得到公式(3-3),同理對(duì)于ZH1=ENi(3-4)式(3-4)則表示出了磁有了磁位降就會(huì)產(chǎn)生磁位差，與電位差的含義類似。在磁路段中，磁位差Um,其大小和方向可用磁場(chǎng)強(qiáng)度H與該磁場(chǎng)強(qiáng)度H上的磁路段長(zhǎng)度1的乘積表示，也能用磁R=1/μs(3-5)其中3.2鋼絲繩勵(lì)磁的相關(guān)內(nèi)容研究3.2.1鋼絲繩磁化方式選擇有關(guān)。永久磁鐵磁化按結(jié)構(gòu)形式主要分為三種，如圖3.2所示。kk&AA6圖3.2中，(1)、(2)分別為單回路和雙回路磁化方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但磁極的銜鐵做成管狀，永磁體和銜鐵均勻包裹在3.2.2勵(lì)磁回路分析本勵(lì)磁器設(shè)計(jì)采用環(huán)形回路勵(lì)磁方式，勵(lì)磁器的基本結(jié)構(gòu)如圖3.3所示。該勵(lì)磁器由環(huán)抱鋼絲繩的磁極(由永磁鐵材料構(gòu)成)、環(huán)抱磁極的銜鐵構(gòu)成。并都制成剖分式結(jié)為保證鋼絲繩和磁極能夠順利地相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁極內(nèi)徑應(yīng)該大于鋼絲繩外徑，使鋼絲繩和磁極內(nèi)側(cè)產(chǎn)生了一定的間隙——?dú)庀丁ｄ摻z繩的勵(lì)磁回路由極靴(此處為用永磁鐵做成的磁極)、銜鐵、氣隙和鋼絲繩四部分組成。這里采用磁導(dǎo)法對(duì)勵(lì)磁回路進(jìn)行分析計(jì)算，不考慮銜鐵內(nèi)外端面與鋼絲繩表面間漏磁，勵(lì)磁回路模型如圖3.4所示。圖3.4勵(lì)磁回路模型由磁導(dǎo)法對(duì)回路進(jìn)行分析：(3)銜鐵的磁導(dǎo)G,:3.3勵(lì)磁器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1磁化強(qiáng)度的選擇設(shè)計(jì)勵(lì)磁器時(shí)，首先要選擇磁化強(qiáng)度，要保證把鋼絲繩磁化到飽和狀態(tài)，使斷絲缺陷產(chǎn)生的磁場(chǎng)能被檢測(cè)到。圖3.5為典型的6×19鋼絲繩的磁化曲線。在初始飽和區(qū)，曲線已很平穩(wěn)，鋼絲繩的磁感應(yīng)強(qiáng)度不易受到外界的影響。在曲線右側(cè)，進(jìn)入深度飽和狀態(tài)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不再增加，而磁動(dòng)勢(shì)的消耗不斷增大，為了達(dá)到既穩(wěn)定又經(jīng)濟(jì)的磁化效果，鋼絲繩的磁化工作點(diǎn)應(yīng)選在初始飽和區(qū)內(nèi)。圖3.56×19鋼絲繩磁化曲線3.3.2極靴的材料和尺寸硼材料。圖3.6為它們的退磁曲線，其中a為釹鐵硼永久磁鐵NTP-30H,b為鋁鎳鈷永久磁鐵LNGT72,c為鐵氧體永久磁鐵Y3圖3.6永磁材料的退磁曲線必須大于鋼絲繩外徑，以保證鋼絲繩與對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁極靴內(nèi)側(cè)有一定的間隙——?dú)庀?。為滿足鋼絲繩的飽和磁化要求，一般取氣隙尺寸P=2.5mm,所以：極靴(磁極)的內(nèi)徑為保證磁通能順利地導(dǎo)入到鋼絲繩中，極靴在垂直于磁通方向上的面積，應(yīng)不小于鋼絲繩的截面積。根據(jù)截面積和結(jié)構(gòu)要求，取磁極的外徑D?=70mm。為使鋼絲繩磁化到理想效果，應(yīng)保證每端磁極寬度L?≥D?+5mm,根據(jù)D,尺寸及通用性，取L?=45mm。對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸已定的極靴而言，為使氣隙保持P=2.5mm,可根據(jù)鋼絲繩的不同規(guī)格做一系列內(nèi)徑尺寸不同而外徑皆為D的導(dǎo)磁環(huán)，導(dǎo)磁環(huán)的材料與銜鐵材料相同。在鋼絲繩的檢測(cè)中，由于檢測(cè)信號(hào)是通過檢測(cè)鋼絲缺陷產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)獲得的，為了減小極間漏磁場(chǎng)的影響，極靴間距L要在勵(lì)磁器中間位置形成一段磁化均勻的磁化段，其長(zhǎng)度應(yīng)大于鋼絲繩的一個(gè)股間距Ls。因?yàn)榇嬖跉庀叮芈分写嬖谥┐磐?，從兩極靴內(nèi)側(cè)端面到勵(lì)磁器的中部，鋼絲繩表面徑向的磁感應(yīng)強(qiáng)度由最大值逐漸減小到零，形成非均勻的過渡磁化段Lc,故極靴間距應(yīng)滿足：L≥Ls+2Lc。其中Lc大約為30mm,根據(jù)鋼絲繩的等效實(shí)驗(yàn)及其經(jīng)驗(yàn)選取L=300mm。圖3.7過度磁化段測(cè)量測(cè)量裝置示意圖3.3.4銜鐵的材料和尺寸銜鐵用軟磁材料做成，是磁回路中形成磁力線通路不可缺少的組成部分。常用的軟磁材料有鑄鐵、鑄鋼、低碳鋼和工業(yè)純鐵等，其中工業(yè)純鐵和低碳鋼的磁導(dǎo)率和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度很高，本論文選20號(hào)低碳鋼來設(shè)計(jì)銜鐵，銜鐵的具體尺寸可根據(jù)鋼絲繩達(dá)到磁飽和時(shí)的勵(lì)磁回路主磁路各段磁通量都等于各段磁感應(yīng)強(qiáng)度B與截面積S的乘積來確定，式中Bg、Bx分別為通過鋼絲繩和銜鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度，Sg、Sx分別為鋼絲繩和銜鐵的橫截面面積。以6×19-30mm的鋼絲繩為例，磁化到飽和狀態(tài)時(shí)，鋼絲繩的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bg=IT,銜鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bx=1.6T,可得銜鐵的橫截面面積Sx=441.6mm2,為了提高系統(tǒng)的靈敏度，在保證傳感器體積要求的前提下，應(yīng)使主磁路銜鐵的橫截面積盡量大些，勵(lì)磁器內(nèi)部安裝檢測(cè)器需要一定的空間，取銜鐵的外徑D?=120mm,厚度n=5mm。第4章感應(yīng)線圈檢測(cè)器及電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1感應(yīng)線圈檢測(cè)器無損檢測(cè)的基本原理4.1.1感應(yīng)線圈檢測(cè)器的基本概述基于電磁檢測(cè)原理實(shí)現(xiàn)鋼絲繩損傷的檢測(cè)是一種有效實(shí)用的方法，它是利用鋼絲繩是導(dǎo)磁體的特點(diǎn)，再利用有效的手段，檢測(cè)其引起的磁場(chǎng)分布的變化，進(jìn)而獲得反映鋼絲繩損傷信息的檢測(cè)信號(hào)。感應(yīng)線圈檢測(cè)法成本低、易實(shí)現(xiàn)，但劣勢(shì)同樣明顯，其最大的缺點(diǎn)是與以感應(yīng)線圈作為傳感器的輸出和檢測(cè)速度有關(guān)，檢測(cè)速度的不均勻會(huì)使輸出信號(hào)產(chǎn)生畸變，甚至在極低速無輸出信號(hào)，因此需將時(shí)域采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換空間域的等空間以消除速度的影響。4.1.2永磁式勵(lì)磁感應(yīng)線圈檢測(cè)器的工作原理基于感應(yīng)線圈檢測(cè)鋼絲繩損傷(亦稱全磁通檢測(cè))的原理如圖4.1所示，感應(yīng)線圈傳感器的結(jié)構(gòu)原理是：永磁體將鋼絲繩的被測(cè)區(qū)域沿軸向磁化至飽和，則鋼絲繩內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B保持恒定，同時(shí)穿過鋼絲繩的磁通量與鋼絲繩的橫截面積成正比，隨著鋼絲繩相對(duì)于檢測(cè)線圈和勵(lì)磁器的運(yùn)動(dòng)，鋼絲繩將不斷被勵(lì)磁器逐段磁化至飽和態(tài)，若鋼絲繩存在損傷，其內(nèi)部磁通量(與鋼絲繩的有效金屬截面積成正比)必然減少，就會(huì)使感應(yīng)線圈產(chǎn)生電壓輸出、測(cè)量鋼絲繩的軸向主磁通，對(duì)感應(yīng)線圈輸出的信號(hào)進(jìn)行處理，就可以定量檢測(cè)鋼絲繩的截面損傷。情況下的磁力線。由此可以看出但存在損傷的鋼絲繩相對(duì)于感應(yīng)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)線圈將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種檢測(cè)的方法實(shí)際上就是電磁法檢測(cè)的范疇。4.2感應(yīng)線圈檢測(cè)器的基本特性參數(shù)采用感應(yīng)線圈作為鋼絲繩損傷檢測(cè)的檢測(cè)元件，原理如圖4.1所示，檢測(cè)線圈位于兩級(jí)之間，匝數(shù)為n,當(dāng)檢測(cè)線圈相對(duì)于鋼絲繩運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。由此可以看出當(dāng)存在損傷的鋼絲繩相對(duì)于感應(yīng)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)線圈也將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：式(4-1)中的有關(guān)字母參數(shù)是這樣規(guī)定的：n為感應(yīng)線圈匝數(shù)；dφ/ds為鋼絲繩內(nèi)部磁通量相對(duì)于鋼絲繩位移的變化率；dφ/dt為感應(yīng)線圈中磁通量的變化率；V為鋼絲繩相對(duì)于感應(yīng)線圈的搖動(dòng)速度；上述公式表明，當(dāng)線圈匝數(shù)n與運(yùn)動(dòng)速度V一定時(shí)，感應(yīng)線圈輸出的電動(dòng)勢(shì)e?？梢苑从吵鲣摻z繩中磁通量沿軸向的變化，即鋼絲繩有效金屬斷面積沿鋼絲繩軸向的變化，當(dāng)檢測(cè)線圈相對(duì)于鋼絲繩運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=-ndφ/dt,對(duì)等式兩邊同時(shí)取積分得式中φo為參考位置(t=0)時(shí)線圈所包含的磁通量，△中則為鋼絲繩軸向磁通的損失量。只要對(duì)感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行積分，就可以實(shí)現(xiàn)鋼絲繩損傷的定量檢測(cè)。如果感應(yīng)線圈的匝數(shù)n不變，則輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e.與通過線圈的有效磁通量的變化率成正比。但磁通量的變化率不僅取決于鋼絲繩的損壞程度，還取決于鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)速度，要想判斷其損傷，必須盡量消除速度的影響。要實(shí)現(xiàn)完全檢測(cè)不僅要清楚的了解感應(yīng)線圈的上述特性參數(shù)，還要設(shè)計(jì)相應(yīng)的積分電路處理信號(hào)。4.3感應(yīng)線圈檢測(cè)器的設(shè)計(jì)4.3.1檢測(cè)器設(shè)計(jì)類型的確定利用電磁法原理進(jìn)行的基于感應(yīng)線圈的鋼絲繩損傷檢測(cè)，在使用方便性來看，可以做成管狀的套筒式感應(yīng)線圈和可剖分式的感應(yīng)線圈。感應(yīng)線圈的設(shè)計(jì)如圖4.2所示。鋼絲繩圖4.2可剖分式雙排檢測(cè)線圈原理圈在圖4.2中的a圖是一般的感應(yīng)線圈和積分器組成的用于電磁感應(yīng)檢測(cè)的裝置，而圖b,c兩圖都是可剖分式的用于鋼絲繩無損檢測(cè)的感應(yīng)線圈，b圖是雙排等徑差動(dòng)線圈，c圖是雙排不等徑差動(dòng)線圈?？紤]到使用的方便性，選擇雙排差動(dòng)線圈。按照?qǐng)D中所示的繞制方式把導(dǎo)線(漆包線)繞制在非磁性材料制作的檢測(cè)器框架上、檢測(cè)時(shí)把上下兩部分線圈扣在鋼絲繩上即可。圖b雙排等直徑差動(dòng)線圈，可提高檢測(cè)靈敏度。而實(shí)際應(yīng)用中，為了避免鋼絲繩運(yùn)行速度變化以及外界電磁干擾對(duì)檢測(cè)線圈輸出信號(hào)產(chǎn)生影響，選擇圖c所示的雙排不等直徑差動(dòng)線圈，該檢測(cè)器中的第一個(gè)線圈為檢測(cè)線圈，是檢測(cè)環(huán)節(jié)；第二個(gè)線圈直徑較大，是無感線圈，是比較環(huán)節(jié)。鋼絲繩運(yùn)行速度的變化和外部電磁干擾對(duì)兩個(gè)不同直徑線圈的影響是相等的，因此兩線圈的輸出信號(hào)經(jīng)差動(dòng)處理后，再經(jīng)由差動(dòng)電路分析處理，即可得到反映鋼絲繩損傷狀況的檢測(cè)信號(hào)。4.3.2檢測(cè)器的安放與布置然后按照?qǐng)D4.2的c圖所示方式把導(dǎo)線(漆包線)繞制在非磁性材料制作的檢測(cè)器兩個(gè)半體框架外，檢測(cè)時(shí)把上下兩部分線圈扣在鋼絲繩上即可。如圖4.2檢測(cè)線圈框架及線圈安放圖，圖4.3檢測(cè)線圈與勵(lì)磁裝置的組裝圖。圖4.2檢測(cè)線圈框架及線圈安放圖圖4.3檢測(cè)線圈與勵(lì)磁裝置的組裝圖4.4檢出信號(hào)的電路處理系統(tǒng)4.4.1鋼絲繩檢測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)及對(duì)積分電路的要求基于感應(yīng)線圈檢測(cè)器的鋼絲繩無損檢測(cè)，采鋼絲繩無損檢測(cè)是在強(qiáng)噪聲環(huán)境下進(jìn)行的，產(chǎn)生噪所以要求積分電路具有高穩(wěn)定性，且能有效抑制干擾，否則長(zhǎng)時(shí)間積分，積分器的輸出會(huì)偏離零點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)積分飽和。針對(duì)上述情況設(shè)4.4.2設(shè)計(jì)具有非線性反饋的高穩(wěn)定積分電路理想的積分電路如圖4.5所示，它的輸出為V?=-1/RC?V?dt,但在實(shí)際應(yīng)用的情況下，運(yùn)算放大器并非最理想的。其構(gòu)成的積分等效電路圖如圖4.6所示，其中V?為運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電壓，I.為輸入偏置電流，可以得出其實(shí)際積分電路的輸出為：圖4.5理想積分電路圖4.6非理想積分電路從式(4-3)中可以看出，誤差主要來自第2、3、4項(xiàng)；其中第2、3項(xiàng)為動(dòng)態(tài)漂移，第4項(xiàng)為靜態(tài)誤差。為了減小誤差首先需要選擇高性能的運(yùn)算放大器，使V和I和溫度漂移等干擾的影響，以提高電路的穩(wěn)定夠很好地解決上述問題，原理圖如圖4.7所示。在實(shí)際的檢測(cè)過程中，利用電路圖中的斬波穩(wěn)零型運(yùn)算放大器、外調(diào)零技術(shù)、非線性負(fù)反饋增強(qiáng)電路等技術(shù)來減小誤差，對(duì)數(shù)據(jù)的處理與最終判斷有實(shí)際指導(dǎo)作用。波穩(wěn)零型運(yùn)算放大器ICL7650能減小器件誤差，其長(zhǎng)期漂移很小，非常適用于高性能的積分而采用外調(diào)零技術(shù)補(bǔ)償輸入偏差時(shí)可以看到，圖4.7中R?、R?、R?、R?構(gòu)成ICL7650的外調(diào)零電路。采用非線性負(fù)反饋增強(qiáng)電路來提高穩(wěn)定性，在圖中的OP-07是反饋環(huán)節(jié)的重要組成部分。采用這種非線性負(fù)反饋較線性反饋穩(wěn)定性更強(qiáng)。對(duì)圖所示的積分電路V?=-1/R?C??V;dt+1/R?C?V?dt+Vp/3+1/R?C??令V,可以補(bǔ)償式(4-3)中的V?的影響以及來自傳感器的直流干擾Va即僅考慮負(fù)反饋V;的影響V?=-1/RC?V?dt+1/R?C??V;dt/3從電路的設(shè)計(jì)看，具有非線性反饋的積分電路對(duì)干擾有很強(qiáng)的抑制作用，在無損傷時(shí)，信號(hào)基本在0V左右波動(dòng)；無反饋的積分電路經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間積分后可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)嚴(yán)第5章基于AT89C52單片機(jī)的鋼絲繩損傷信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)介完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，其中硬件是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件的設(shè)計(jì)必須圍以硬件為中心，整個(gè)系統(tǒng)的工作由軟件來調(diào)度。硬件的設(shè)計(jì)是為了驅(qū)動(dòng)采集系統(tǒng)裝置，為軟件的運(yùn)行提供平臺(tái)；軟件的設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)既定的目標(biāo)，且應(yīng)具有功能明確、調(diào)試方便、可擴(kuò)展性及可維護(hù)性好、結(jié)構(gòu)層次化、功能模塊化的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要完成對(duì)鋼絲繩損傷信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī)。本文設(shè)計(jì)了以AT89C52單片機(jī)為核心的鋼絲繩斷絲損傷信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。5.2鋼絲繩損傷檢測(cè)信號(hào)的特征量經(jīng)過預(yù)處理后的信號(hào)可用來進(jìn)行斷絲等缺陷的檢測(cè)與評(píng)判。因?yàn)殇摻z繩結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使檢測(cè)信號(hào)極其復(fù)雜，所以只能選擇清晰易識(shí)別的信號(hào)特征量判斷斷絲等缺陷程度。(1)信號(hào)的峰值信號(hào)局部峰值出現(xiàn)在斷絲附近，斷絲信號(hào)的絕對(duì)峰值通常高于正常鋼絲繩的股波漏磁信號(hào)，如圖5.1所示，p即為鋼絲繩斷絲損傷信號(hào)的峰值。根據(jù)峰值的大小可以粗略判斷有無斷絲、斷絲的位置及斷絲的多少。圖5.1斷絲損傷特征量(2)閾值波寬峰值是基于信號(hào)的幅度，為了更好地描述信號(hào)的狀態(tài)以及鋼絲繩斷絲的程度提出的。除幅度因素外，還應(yīng)考慮空間因素。最簡(jiǎn)單的空間參數(shù)是波寬。波寬是衡量斷絲口寬度的主要性能指標(biāo)。如圖5.1所示，定義閾值電壓Vy處信號(hào)的波寬w為閾值波寬。(3)波形下面積波形下面積是指一個(gè)閾值波寬的信號(hào)的波形下的面積，如圖5.1的陰影部分。5.3AT89C52單片機(jī)功能簡(jiǎn)介AT89C52是美國(guó)ATMEL公司推出的基于80C51內(nèi)核的、具有優(yōu)良性價(jià)比的8位單片機(jī)，在工業(yè)控制和智能檢測(cè)方面有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52單片機(jī)內(nèi)部包括：1個(gè)8位的中央處理器；256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM);8K字節(jié)的可電氣燒錄及擦除的程序存儲(chǔ)器(ROM);2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(TO、T1),具有四種工作方式；1個(gè)附加的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(T2),具有捕捉及波特率生成方式，多用作串行通訊的波特率發(fā)生器；可用于多機(jī)通訊、全雙工的串行口；32條I/O線(四個(gè)8位口P0、P1、P2、P3);6個(gè)中斷源；特殊功能寄存器(SFR);以及片內(nèi)器CPUROM串行接口中斷系統(tǒng)圖5-2單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖5.4采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)如圖5.3所示，鋼絲繩損傷信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件部分是以AT89C52單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)相關(guān)操作。按照系統(tǒng)理論將整個(gè)設(shè)計(jì)模塊化，可分為以下幾個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)主控模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、距離檢測(cè)模塊、通訊模塊和特征值檢波模塊。62646264MAX232PC機(jī)距離檢測(cè)器AD574A4051特征值檢波信號(hào)調(diào)理電路圖5.3信號(hào)采集總體方案其中，芯片6264:作為AT89C52單片機(jī)的外部擴(kuò)展RAM;MAX232:完成PC機(jī)與5.4.1單片機(jī)主控模塊AT89C52單片機(jī)內(nèi)部RAM空間只有256個(gè)字節(jié)，在單片機(jī)主8K×8位的靜態(tài)RAM芯片6264作為AT89C52單片機(jī)的外部擴(kuò)展RAM,其接口電路如圖5.4票票麗麗品巧R圖5.4單片機(jī)主控模塊接口將鋼絲繩損傷信號(hào)的模擬特征量轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠接收的數(shù)字量，需要一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換以便機(jī)器識(shí)別使用。選擇一個(gè)適合硬件系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器尤為重其中具有代表性的是AD574AA/D轉(zhuǎn)換器。AD574A具有外接元件少，功耗低，精度高等特點(diǎn)和自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個(gè)完整的A/D轉(zhuǎn)換器，它將鋼絲繩斷絲損傷的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可接收的數(shù)字信號(hào)。其接口電路見圖5.4。鋼絲繩報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)是以一個(gè)捻距內(nèi)或某一長(zhǎng)度范圍內(nèi)繩斷絲的位置密切相關(guān)。為此設(shè)計(jì)距離檢測(cè)模塊以達(dá)到檢測(cè)與預(yù)判的目的。距離檢測(cè)模塊如圖5.6所示，由旋轉(zhuǎn)編碼器和導(dǎo)輪組成。當(dāng)鋼絲繩在運(yùn)行時(shí)通過導(dǎo)輪沿鋼絲繩軸做純滾動(dòng)，同時(shí)也帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器隨鋼絲繩每移動(dòng)一個(gè)空間距離△S時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器光敏元件應(yīng)輸出一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖；將該脈沖信號(hào)直接與AT89C52單片機(jī)的T1管腳相連，便實(shí)現(xiàn)了AT89C52單片機(jī)計(jì)數(shù)，計(jì)算的過程只需要簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)演算就能確定鋼絲間距離△S的大小由導(dǎo)輪的直徑D和旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率N決定，關(guān)系式為：分辨率N:指旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的脈沖數(shù)。導(dǎo)輪導(dǎo)輪軸承圖5.6距離檢測(cè)模塊在鋼絲繩斷絲損傷檢測(cè)系統(tǒng)中，上位機(jī)與單片機(jī)傳信息。通過串行通訊，把采集到的原始數(shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行定量處理。IBM-PC系列及其兼容計(jì)算機(jī)內(nèi)的異步通信接口，是符合RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的接口部件。RS-232C接口的電氣特性見表5-1。最大電纜長(zhǎng)度輸出數(shù)據(jù)電平邏輯1輸出數(shù)據(jù)電平邏輯0接受器輸入阻抗接受器輸入電壓驅(qū)動(dòng)器輸出電平驅(qū)動(dòng)器輸出短路電流RS-232C接口邏輯電平與AT89C52單片機(jī)的輸入、輸出TTL電平不兼容，因此要完成PC機(jī)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)中采用MAXIM公司生產(chǎn)的集成器件MAX232來完成兩種電平的相互轉(zhuǎn)換。其硬件電路如圖5.7所示。十十+1VS-26C1-C2-345PC機(jī)圖5.7通信系統(tǒng)的電平轉(zhuǎn)換特征值檢波模塊是鋼絲繩斷絲損傷檢測(cè)系統(tǒng)的接關(guān)系著檢測(cè)的成敗以及檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。為了準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地檢測(cè)到損傷信號(hào)的峰值、本文選用圖5.8所示電路作為峰值采樣電路。所示峰值采樣電路是基于AT89C52單片機(jī)的智能系統(tǒng)，試驗(yàn)表明，其適合于脈沖頻率較低的條件(40～400H?),工作的復(fù)雜圖5.8峰值采樣電路5.5數(shù)據(jù)采集鋼絲繩斷絲損傷檢這些特征量信息上件實(shí)現(xiàn)的。多字節(jié)無符號(hào)數(shù)加法子程序通道測(cè)試服務(wù)子程序模數(shù)轉(zhuǎn)換服務(wù)子程序串行通信服務(wù)程序序序IN工1中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序本系統(tǒng)可以測(cè)度設(shè)定為式(5-2),方便各進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換：L=232×△S=429.5KM系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)作原理測(cè)系統(tǒng)必須能夠?qū)崼@得鋼絲繩損傷的特征量等信息，并將傳至計(jì)算機(jī)進(jìn)行定硬件確定之后由軟量的鋼絲繩的總長(zhǎng)串行通信程序在主程序中作為檢測(cè)到外存中的損傷標(biāo)志位，隨著啟動(dòng)完成一次數(shù)據(jù)上傳。在上傳過程中把指令信息在一一送到接收指令的部門，并等待著新數(shù)據(jù)的發(fā)出。在機(jī)器指令的執(zhí)行過程中要考慮指令優(yōu)先級(jí)，以防止指令執(zhí)行混亂造成死機(jī)。主程序作為最關(guān)鍵的一個(gè)程序在軟件系統(tǒng)中發(fā)揮作用，對(duì)整個(gè)軟件的執(zhí)行進(jìn)行總體的調(diào)度，以確保每部分指令都能得以有序執(zhí)行。5.5.2程序模塊組成如圖5.9所示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、通信程序和各中斷服務(wù)程序以及子程序組成，完成對(duì)斷絲損傷特征量的采集和上傳工作。5.5.3主程序主程序流程圖如圖5.10所示。上電啟動(dòng)上電啟動(dòng)系統(tǒng)初始化模塊外存清零通信初始化模塊內(nèi)存清零Y接收上位機(jī)命令開外中斷1Y調(diào)通道測(cè)試子程序TR1=1,T1開始計(jì)數(shù)NY調(diào)發(fā)送數(shù)據(jù)模塊結(jié)束NN圖5.10主程序流程圖AT89C52單片機(jī)通電后首先執(zhí)行初始化程序和通信初始化程序，然后執(zhí)行接收程序。一旦有來自PC的命令字符到達(dá)，從數(shù)據(jù)接收寄存器SBUF中取回命令字符后，返主程序進(jìn)行判斷。根據(jù)判斷結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的功能子程序。任務(wù)完成后單片機(jī)回到通信待命狀態(tài)。INTI1中斷服務(wù)程序流程圖見圖5.11。開始保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)TR0=1,TO啟動(dòng)調(diào)讀T1子程序置數(shù)據(jù)指針DPTR調(diào)多字節(jié)無符號(hào)數(shù)相加子程序損傷位置送外存儲(chǔ)器Y停止計(jì)時(shí)N停止計(jì)時(shí)積分停止，P1.3=0調(diào)讀T1子程序讀波寬：(60H)=R0,(61H)=R1閱值波寬送外存儲(chǔ)器調(diào)讀TO子程序積分時(shí)間送外存儲(chǔ)器選通4051端口0調(diào)A/D轉(zhuǎn)換子程序峰值送外存儲(chǔ)器選通4051端口1調(diào)A/D轉(zhuǎn)換子程序AAA波形下面積送外存儲(chǔ)器調(diào)多字節(jié)無符號(hào)數(shù)相加子程序保存數(shù)據(jù)采集地址指針恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷返回圖5.11INTI1中斷服務(wù)程序單片機(jī)響應(yīng)外部中斷1。(1)采集本次損傷的位置；(2)采集斷絲損傷信號(hào)的閾值波寬；(3)采集可控積分電路的積分時(shí)間；(4)采集斷絲損傷信號(hào)的峰值；(5)采集斷絲損傷信號(hào)的波形下面積；(6)將損傷標(biāo)志(#06H)、損傷位置、閾值波寬、積分時(shí)間、峰值和波形下面積在程序設(shè)計(jì)中，只有損傷信號(hào)大于閾值電壓時(shí)，才執(zhí)行INTI1中斷服務(wù)程序，采集T1是一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器，通過T1對(duì)距離脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，測(cè)定鋼絲繩斷絲損傷的位置。在程序設(shè)計(jì)中，鋼絲繩斷絲損傷的位置存儲(chǔ)在65H～68H中，65H～66H的內(nèi)容由讀TL1、TH1而得到；由67H～68H來記錄T1計(jì)數(shù)器溢出中斷的次數(shù)，每當(dāng)計(jì)數(shù)器T1溢出中斷后，(67H～68H)中的內(nèi)容加1,這樣65H～68H就記錄了指示損傷位置的脈沖數(shù)。由△s=0.1mm,T1計(jì)數(shù)器溢出中斷一次鋼絲繩走過T1中斷服務(wù)程序流程圖如圖5.12所示。開始保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)NY恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷返回圖5.12T1中斷服務(wù)程序?yàn)樘岣咪摻z繩斷絲檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止嚴(yán)重干擾時(shí)“跑飛”程序，采用指令冗余技術(shù)和軟件陷阱技術(shù)。(1)指令冗余采用軟件冗余技術(shù)，在確定程序流向的指令前加入兩個(gè)NOP指令，使“跑飛”的程序迅速進(jìn)入正確的控制軌道。(2)軟件陷阱在非程序區(qū)放置軟陷阱，攔截“跑飛”程序。軟件陷阱由三條指令NOPNOP一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)就自動(dòng)引導(dǎo)到000H,程序從頭開始執(zhí)行。使用程序指令來控制錯(cuò)誤的發(fā)生，進(jìn)一步避免了在問題出現(xiàn)后的大規(guī)模干擾。鋼絲繩作為工程承載的關(guān)鍵部件，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到設(shè)備與工作人員的安全與否。本文在分析和總結(jié)國(guó)內(nèi)外已有鋼絲繩缺陷無損檢測(cè)技術(shù)最新成果的基礎(chǔ)上，提出了基于感應(yīng)線圈鋼絲繩損傷的電磁檢測(cè)的方法，并提出了以AT89C52單片機(jī)為微機(jī)處理器的鋼絲繩斷絲信號(hào)特征量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。鋼絲繩無損檢測(cè)的目的是為了檢測(cè)出鋼絲繩運(yùn)行狀況和條件，分析鋼絲繩損傷信號(hào)特點(diǎn)并進(jìn)行安全性評(píng)估，以期安全合理的使用鋼絲繩。本論文所作的工作側(cè)重于感應(yīng)線圈檢測(cè)法對(duì)鋼絲繩損傷的研究以及系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。我們的研究目的是尋找一種更好的方法，避免因鋼絲繩損傷而引發(fā)的安全事故必要的損失，改進(jìn)機(jī)械化生產(chǎn)的過程。由于本人水平有限，文中必然存在許多不足甚至本論文在寫作過程中，得到了xxx老師和xx老師的真誠(chéng)幫助和指導(dǎo)，在我做畢業(yè)科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作謹(jǐn)向xxx老師和xx老師致以誠(chéng)摯的感謝和最崇高的敬意，謝謝兩位老師對(duì)我的指導(dǎo)和電腦快捷知識(shí)大全編輯本段一、常見用法F1顯示當(dāng)前程序或者windows的幫助內(nèi)容。F2當(dāng)你選中一個(gè)文件的話，這意味著“重命名”F3當(dāng)你在桌面上的時(shí)候是打開“查找：所有文件”對(duì)話框復(fù)制被選擇的項(xiàng)目到剪貼板粘貼剪貼板中的內(nèi)容到當(dāng)前位置撤銷上一步的操作重做上一步被撤銷的操作Windows鍵+F打開“查找：所SHIFT+F10或鼠標(biāo)右擊打開當(dāng)前活動(dòng)項(xiàng)目的快捷菜單SHIFT在放入CD的時(shí)候按下不放，可以跳過自動(dòng)播放CD。在打開word的時(shí)候按下不放，可以跳過自啟動(dòng)的宏ALT+F4關(guān)閉當(dāng)前應(yīng)用程序打開程序最左上角的菜單窗口在窗口和全屏幕狀態(tài)間切換PRINTSCREEN將當(dāng)前屏幕以圖象方式拷貝到剪貼板將當(dāng)前活動(dòng)程序窗口以圖象方式拷貝到剪貼板CTRL+F4關(guān)閉當(dāng)前應(yīng)用程序中的當(dāng)前文本(如word中)CTRL+F6切換到當(dāng)前應(yīng)用程序中的下一個(gè)文本(加shift可以跳到前一個(gè)窗口)顯示前一頁(前進(jìn)鍵)顯示后一頁(后退鍵)在頁面上的各框架中切換(加shift反向)F5刷新CTRL+F5強(qiáng)行刷新激活程序中的菜單欄F10執(zhí)行菜單上相應(yīng)的命令A(yù)LT+菜單上帶下劃線的字母關(guān)閉多文檔界面程序中的當(dāng)關(guān)閉當(dāng)前窗口或退出程序ALT+F4顯示所選對(duì)話框項(xiàng)目的幫助F1顯示所選項(xiàng)目的快捷菜單SHIFT+F10顯示“開始”菜單CTRL+ESC顯示多文檔界面程序的系統(tǒng)切換到上次使用的窗口或者切換到另一個(gè)窗口ALT+TAB編輯本段二、使用“Windows資源管理器”的快捷鍵目的快捷鍵如果當(dāng)前選擇展開了，要折疊或者選擇父文件夾左箭頭折疊所選的文件夾NUMLOCK+負(fù)號(hào)(-)如果當(dāng)前選擇折疊了，要展開或者選擇第一個(gè)子文件夾右箭頭在左右窗格間切換F6編輯本段可以使用Microsoft自然鍵盤或含有Windows徽標(biāo)鍵的其他任何兼容鍵盤的目的快捷鍵顯示“系統(tǒng)屬性”對(duì)話框撤消最小化所有窗口SHIFT+WINDOWS+M編輯本段四、“我的電腦”和“資源管理器”的快捷鍵目的快捷鍵關(guān)閉所選文件夾及其所有父文件夾按住SHIFT鍵再單擊“關(guān)閉按鈕(僅適用于“我的電腦”)向前移動(dòng)到上一個(gè)視圖ALT+右箭頭編輯本段五、使用對(duì)話框中的快捷鍵目的快捷鍵如果當(dāng)前控件是個(gè)按鈕，要單擊該按鈕或者如果當(dāng)前控件是個(gè)復(fù)選框，要選擇或清除該復(fù)選框或者如果當(dāng)前控件是個(gè)選項(xiàng)按鈕，要單擊該選項(xiàng)空格鍵單擊相應(yīng)的命令A(yù)LT+帶下劃線的字母在選項(xiàng)上向后移動(dòng)SHIFT+TAB在選項(xiàng)卡上向后移動(dòng)CTRL+SHIFT+TAB如果在“另存為”或“打開”對(duì)話框中選擇了某文件夾，在“另存為”或“打開”對(duì)話框中打開“保存到”或“查閱”F4刷新“另存為”或“打開”對(duì)話框F5編輯本段六、桌面、我的電腦和“資源管理器”快捷鍵選擇項(xiàng)目時(shí)，可以使用以下快捷鍵。插入光盤時(shí)不用“自動(dòng)播放”“回收站”顯示“查找：所有文件”F3刷新窗口的內(nèi)容F5重命名項(xiàng)目F2選擇所有項(xiàng)目CTRL+A兼容鍵編輯本段七、Microsoft放大程序的快捷鍵這里運(yùn)用Windows徽標(biāo)鍵和其他鍵的組合?？旖萱I目的將屏幕復(fù)制到剪貼板(包括鼠標(biāo)光標(biāo))將屏幕復(fù)制到剪貼板(不包括鼠標(biāo)光標(biāo))Windows徽標(biāo)+向上箭頭增加放大率Windows徽標(biāo)+向下箭頭減小放大率編輯本段八、使用輔助選項(xiàng)快捷鍵目的快捷鍵切換粘滯鍵開關(guān)SHIFT鍵五次QQ快捷鍵，玩QQ更方便Alt+S快速回復(fù)Alt+C關(guān)閉當(dāng)前窗口Alt+H打開聊天記錄Alt+T更改消息模式Ait+J打開聊天紀(jì)錄Ctrl+A全選當(dāng)前對(duì)話框里的內(nèi)容Ctrl+FQQ里直接顯示字體設(shè)置工具條Ctrl+J輸入框里回車(跟回車一個(gè)效果)Ctrl+M輸入框里回車(跟回車一個(gè)效果)Ctrl+L對(duì)輸入框里當(dāng)前行的文字左對(duì)齊Ctrl+R對(duì)輸入框里當(dāng)前行的文字右對(duì)齊Ctrl+E對(duì)輸入框里當(dāng)前行的文字居中Ctrl+V在qq對(duì)話框里實(shí)行粘貼Ctrl+Z清空/恢復(fù)輸入框里的文字Ctrl+回車快速回復(fù)這個(gè)可能是聊QQ時(shí)最常用到的了Ctrl+Alt+Z快速提取消息最常用的快捷鍵F5刷新DELETECTRL+C復(fù)制CTRL+XCTRL+A全選CTRL+ZALT+F4關(guān)閉CTRL+YCTRL+F5強(qiáng)制刷新CTRL+W刪除剪切撤銷恢復(fù)關(guān)閉TAB改變焦點(diǎn)CTRL+F保存查找Alt+1保存當(dāng)前表單Alt+2保存為通用表單Alt+A展開收藏夾列表資源管理器數(shù)字鍵盤的減號(hào)(-)折疊所選的文件夾數(shù)字鍵盤的加號(hào)(+)顯示所選文件夾的內(nèi)容數(shù)字鍵盤的星號(hào)(*)顯示所選文件夾的所有子文件夾向左鍵當(dāng)前所選項(xiàng)處于展開狀態(tài)時(shí)折疊該項(xiàng)，或選定其父文件夾向右鍵當(dāng)前所選項(xiàng)處于折疊狀態(tài)時(shí)展開該項(xiàng)，或選定第一個(gè)子文件夾【窗口】顯示或隱藏“開始”菜單【窗口】+F1幫助【窗口】+D顯示桌面【窗口】+R打開“運(yùn)行”【窗口】+E打開“我的電腦”【窗口】+F搜索文件或文件夾【窗口】+U打開“工具管理器”輔助功能按右邊的SHIFT鍵八秒鐘切換篩選鍵的開和關(guān)運(yùn)行按“開始”—“運(yùn)行”,或按WIN鍵+R,在『運(yùn)行』窗口中輸入：(按英文字符順序排列)%temp%打開臨時(shí)文件夾.C:\DocumentsandSettings\用戶名所在文件夾...我的電腦appwize.cpl添加、刪除程序access.cpl