钢丝绳安全检测原理与技术

前言

第1章绪论

1.1钢丝绳安全检测的意义

1.2钢丝绳损伤及张力检测研究的国内外发展与现状

1.2.1钢丝绳损伤检测的国内外研究概况

1.2.2钢丝绳张力检测的国内外研究概况

1.3钢丝绳安全检测研究的主要内容

第2章钢丝绳的结构及其损伤模式分析

2.1引言

2.2钢丝绳的结构

2.3钢丝绳的损伤模式与特征

第3章钢丝绳的磁化及励磁装置的设计

3.1引言

3.2钢丝绳的磁化方式

3.2.1同轴磁化方式

3.2.2极间磁化方式

3.3励磁磁路设计

3.3.1励磁磁路结构的确定

3.3.2励磁磁路中磁性材料的选择

3.3.3多回路周向均布励磁磁路的结构参数分析

3.3.4δ、Lm对极靴间漏磁场分布的影响

3.3.5多回路周向均布励磁磁路参数计算

3.4励磁装置的性能测试与磁场特性的实验分析

3.4.1钢丝绳与励磁装置相对运动方向对磁场分布的影响

3.4.2励磁装置磁化能力检验

3.4.3钢丝绳损伤信号信噪比检验

第4章钢丝绳损伤的检测及其信号预处理

4.1引言

4.2基于霍尔元件的钢丝绳损伤漏磁检测

4.3钢丝绳损伤的全磁通检测法

4.3.1检测原理

4.3.2检测实验及结果分析

4.4漏磁检测信号与全磁通检测信号的关系分析

4.5检测器设计原则及其输出信号的预处理

4.5.1检测器中霍尔元件的布置与数量选择原则

4.5.2霍尔元件输出信号的处理

4.5.3检测器中感应线圈的结构

4.5.4感应线圈输出信号的处理

4.6检测信号的等空间采样

4.6.1空间域信号的采样原理及误差分析

4.6.2空间域信号等空间间隔采样方法的实现

4.7钢丝绳损伤数字信号预处理

4.7.1数据压缩技术

4.7.2检测信号中异常数据区的自动分离

4.7.3检测信号中趋势项的去除

第5章数据采集与通信系统

5.1引言

5.2AT89C52单片机简介

5.3数据采集系统硬件设计

5.3.1单片机主控模块

5.3.2A／D转换模块

5.3.3距离检测模块

5.3.4通信模块

5.3.5特征值检波模块

5.4数据采集系统软件设计

5.4.1主程序

5.4.2INTI拔中断服务程序

5.4.3T1中断服务程序

5.4.4读T1服务子程序

5.4.5读T0服务子程序

5.4.6多字节无符号数加法子程序

5.4.7A／D转换子程序

5.4.8单片机通信服务程序

5.5上位机数据通信程序

5.5.1引言

5.5.2VB通信机制及通信控件介绍

5.5.3通信初始化

5.5.4通道测试

5.5.5数据的发送和接收

第6章基于等效磁偶模型的钢丝绳LF型损伤定量分析

6.1引言

6.2等效磁偶模型的建立与分析

6.3非线性优化问题的求解方法

6.3.1单纯形法(Sireplex方法)

6.3.2高斯牛顿法(Gauss-Newton法)

6.3.3初始参数的确定

6.4利用理论波形的仿真修正优化算法

6.5检测实验

6.5.1实验装置

6.5.2实验方案

6.5.3实验结果及分析

第7章基于神经网络理论的钢丝绳损伤定量识别

7.1引言

7.2神经网络的基本概念与BP学习算法

7.2.1神经网络的基本概念

7.2.2BP学习算法

7.3BP神经网络的MATLAB实现

7.3.1MATLAB神经网络工具箱简介

7.3.2基于MATLAB神经网络工具箱的BP神经网络设计

7.4钢丝绳LF型损伤定量识别的ANN模型建立

7.4.1ANN模型输入参数选择及其归一化处理

7.4.2ANN模型输出参数的确定

7.4.3ANN模型的建立

7.5ANN模型的训练与检测实例

7.5.1输入、输出样本选择

7.5.2刚络训练

7.5.3检测实例及结果分析

第8章钢丝绳张力定量检测原理与方法

8.1引言

8.2非接触式钢丝绳张力定量检测原理

8.3钢丝绳张力与时间域计测值的关系

8.4钢丝绳张力检测实验及结果分析

第9章钢丝绳损伤检测信号的小波分析

9.1引言

9.2小波分析基本理论

9.3钢丝绳断丝损伤信号的预处理

9.3.1小波滤波原理

9.3.2基于小波变换的滤波消噪方法

9.4基于小波变换的钢丝绳断丝信号提取

9.4.1小波变换用于断丝识别原理

9.4.2钢丝绳断丝信号提取方法

9.5利用小波谱进行钢丝绳定量识别

9.5.1小波谱估计

9.5.2基于小波网络的钢丝绳断丝定量识别

第10章钢丝绳剩余强度实验研究与安全性评价

10.1引言

10.2钢丝绳金属截面积的磁桥路检测原理

10.3钢丝绳金属截面积检测装置

10.4钢丝绳金属截面积检测实验及结果分析

10.5钢丝绳剩余强度的实验研究

10.5.1实验装置与试件

10.5.2检测实验及结果分析

10.5.3钢丝绳剩余强度模型

10.6基于损伤与张力检测的钢丝绳安全性评价

第11章基于VB的钢丝绳安全检测虚拟仪器

11.1引言

11.2虚拟仪器概述

11.2.1虚拟仪器的概念

11.2.2虚拟仪器的特点

11.3钢丝绳安全检测系统虚拟仪器的设计

11.3.1虚拟仪器的构成形式

11.3.2虚拟仪器的设计

参考文献

　　本书是作者在总结多年从事钢丝绳安全检测研究成果的基础上撰写而成。在撰写过程中，力求主题突出、层次分明、逻辑清楚、透彻的原理分析与充分的实验研究有机结合，注重检测方法的实用性和可扩展性，形成了以钢丝绳损伤检测、张力检测、剩余强度推断、安全性评价与钢丝绳安全检测虚拟仪器开发技术为主线的钢丝绳安全检测与科学评价的完整体系。同时引入计算机技术、人工神经网络、小波分析、虚拟仪器等现代检测技术与方法，体现了钢丝绳安全检测研究的新内容、新进展和新方向。　　本书主要介绍了钢丝绳安全检测的原理、技术与方法。全书共11章，内容包括：钢丝绳安全检测的意义及历史与现状、钢丝绳的结构及其损伤模式分析、钢丝绳的磁化及励磁装置的设计、钢丝绳损伤的检测及其信号预处理、检测信号的数据采集与通信系统设计、基于等效磁偶模型的钢丝绳LF型损伤定量分析、基于神经网络理论的钢丝绳损伤定量识别、钢丝绳张力定量检测原理与方法、钢丝绳损伤检测信号的小波分析、钢丝绳剩余强度实验研究与安全性评价、基于VB的钢丝绳安全检测虚拟仪器。在撰写过程中，力求原理分析透彻、实验验证充分、检测方法实用，同时注重引入现代检测的新理论和新方法。　　本书可作为机械电子、现代检测技术、安全科学与工程、矿山机电等学科专业高年级本科生和研究生的参考书，也可供安全检测领域的工程技术与管理人员参考。