本發(fā)明涉及檢測測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼絲繩測距、鋼絲繩無損檢測等距采樣方法。

背景技術(shù)：

鋼絲繩無損檢測領(lǐng)域中，為便于對缺陷進(jìn)行信號分析和定位，對信號的提取常用等距離采樣，因此距離傳感器是其很重要的一部分。目前常采用導(dǎo)向輪與編碼輪連接的方式，隨著鋼絲繩的運(yùn)行，導(dǎo)向輪與其摩擦轉(zhuǎn)動，與導(dǎo)向輪相連的編碼器產(chǎn)生等距離脈沖信號，利用該脈沖實現(xiàn)對鋼絲繩等距離采樣。導(dǎo)向輪與鋼絲繩接觸運(yùn)行過程中，容易產(chǎn)生空轉(zhuǎn)、打滑等現(xiàn)象，特別是當(dāng)檢測環(huán)境較為惡劣，鋼絲繩附著異物時尤為明顯，給信號采集帶來誤差。導(dǎo)向輪在與鋼絲繩長時間摩擦運(yùn)行，兩者都會有一定磨損，帶來累積誤差。

鋼絲繩獨特的按股繞制編織方式，股與股之間距離誤差極小，并且在鋼絲繩無損檢測過程中，鋼絲繩的每一股在磁檢測傳感器中都表現(xiàn)為相同的似正弦周期信號(以下簡稱“股波信號”)。該股波信號一般較弱，檢測時更多的是關(guān)注缺陷信號而忽略甚至刻意消除該股波信號的影響。由于單個磁檢測傳感器覆蓋范圍的有限，鋼絲繩無損檢測中常采用傳感器陣列的方式沿鋼絲繩周向排列。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鋼絲繩無損檢測等距采樣方法，基于鋼絲繩無損檢測裝置中磁檢測傳感器中的信號進(jìn)行處理，實現(xiàn)無位置傳感器鋼絲繩無損檢測及鋼絲繩測距。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種無位置傳感器鋼絲繩無損檢測等距采樣方法，包括：

直接利用鋼絲繩無損檢測裝置的磁檢測傳感器信號進(jìn)行處理得到與鋼絲繩位置相關(guān)的信號，對所述位置相關(guān)的信號進(jìn)行處理，得到股波方波信號；

對所述股波方波信號進(jìn)行計數(shù)，實現(xiàn)鋼絲繩測距；

實現(xiàn)鋼絲繩等距采樣，具體為：

采用鎖相環(huán)的方式進(jìn)行等距采樣：首先對所述股波方波信號進(jìn)行倍頻，用該倍頻信號對磁檢測傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，實現(xiàn)鋼絲繩無損檢測的等距采樣；

或者，利用股波方波信號對等時采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣/插值，實現(xiàn)等距采樣，具體為：

通過測量鋼絲繩股距S_strand、預(yù)估鋼絲繩最大運(yùn)行速度Vmax和最小運(yùn)行速度Vmin，帶通濾波器低頻截止頻率f_L≤V_min/S_strand，高頻截止頻率f_H≥V_max/S_strand；

通過前兩個股波方波信號預(yù)估下一個股波方波信號到來時間和頻率，用該信號檢驗下一個股波方波信號是否突變；

對突變的股波方波信號，采用當(dāng)前的預(yù)估股波方波信號對等時采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣/插值，避免了因鋼絲繩損傷造成的采樣不準(zhǔn)確。

進(jìn)一步地，采用鎖相環(huán)的方式進(jìn)行等距采樣，包括：

Step1：對磁檢測傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行信號處理得到股波方波信號；

Step2：采用鎖相環(huán)對股波方波信號進(jìn)行倍頻處理，得到的倍頻信號對磁檢測傳感器采樣實現(xiàn)等距采樣。

進(jìn)一步地，利用股波方波信號對等時采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣/插值實現(xiàn)等距采樣，包括：

Step1：對磁檢測傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行信號處理得到股波方波信號；

Step2：對磁檢測傳感器信號進(jìn)行等時采樣并存儲；

Step3：判斷信號處理后的股波方波信號是否為第一、第二個信號；如果是進(jìn)入Step5，如果不是則通過前兩個股波方波信號預(yù)估下一個股波方波信號；

Step4：對比當(dāng)前股波方波信號頻率和預(yù)估股波方波信號頻率，如果當(dāng)前股波方波信號頻率突變，則采用預(yù)估股波方波信號對等時采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣/插值，得到等距采樣數(shù)據(jù)；如果未突變，則進(jìn)入Step5；

Step5：當(dāng)前股波方波信號對等時采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣/插值，得到等距采樣數(shù)據(jù)；

Step6：判斷股波方波信號是否結(jié)束，如果結(jié)束則停止對等時采樣信號抽樣/插值，結(jié)束等距采樣，如果未結(jié)束，則重新進(jìn)入Step3。

進(jìn)一步地，采用鎖頻環(huán)和鎖相環(huán)相結(jié)合的方式，實現(xiàn)對突變信號的快速跟蹤。

進(jìn)一步地，采用帶直流偏置反饋電路的直流放大電路在對所述股波信號進(jìn)行放大的同時有效去除了所述股波信號中的直流分量。

進(jìn)一步地，當(dāng)單路磁檢測傳感器得到的股波信號較弱時，采用多路信號疊加能增強(qiáng)股波信號。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的方法替代了傳統(tǒng)的與鋼絲繩接觸運(yùn)行的導(dǎo)向輪和編碼輪的使用實現(xiàn)等距采樣，大大提高了鋼絲繩等距采樣的精確度；該方法對磁檢測傳感器信號進(jìn)行處理，得到股波方波信號，該股波方波信號與鋼絲繩當(dāng)前運(yùn)行速度和位置相關(guān)，通過計算股波方波信號個數(shù)實現(xiàn)鋼絲繩測距；采用鎖頻環(huán)與鎖相環(huán)相結(jié)合的方式對股波方波信號進(jìn)行倍頻，實現(xiàn)對突變信號的快速跟蹤；對磁檢測傳感器進(jìn)行等時采樣，在時間軸上不會丟失任何信息，用與速度和位置相關(guān)的股波方波信號對等時采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣/插值，得到準(zhǔn)確的等距采樣數(shù)據(jù)；對突變的股波方波信號，采樣預(yù)估股波方波信號對等時采樣數(shù)據(jù)抽樣/插值，避免了因缺陷對數(shù)據(jù)采集的影響。該方法不僅利用現(xiàn)有鋼絲繩無損檢測裝置中現(xiàn)有條件實現(xiàn)了鋼絲繩測距，同時也實現(xiàn)了無位置傳感器等距采樣，大大提高了等距采樣的精確度，更有利于鋼絲繩無損檢測缺陷的識別。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方法所采用的檢測裝置示意圖；

圖2是硬件電路處理框圖；

圖3是多路磁檢測傳感器的安裝示意圖；

圖4是實現(xiàn)等距采樣的過程示意圖；

圖5是實現(xiàn)等距采樣的方法流程圖。

具體實施方案

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明對鋼絲繩無損檢測多采樣電磁法檢測，即通過對鋼絲繩施加電磁激勵，鋼絲繩缺陷處的電磁特性和非缺陷處存在差異，使用磁檢測傳感器檢測對應(yīng)的電磁量差異而實現(xiàn)對缺陷的檢測，所采用的裝置如附圖1所示，其中，1為磁檢測傳感器、2為磁軌、3為永磁體，4為鋼絲繩。

選擇一路或多路鋼絲繩無損檢測裝置中的磁檢測傳感器信號進(jìn)行加減組合運(yùn)算(如果選擇一路磁檢測傳感器數(shù)據(jù)，則無需進(jìn)行加/減運(yùn)算)，此信號進(jìn)入帶有直流偏置反饋電路的直流放大電路中去除因背景磁場等帶來的直流偏置量的同時放大交流信號，通過帶通濾波器進(jìn)一步衰減信號中的低頻抖動信號和高頻噪聲信號，該信號經(jīng)比較器之后得到與鋼絲繩股距和運(yùn)行速度相關(guān)的方波信號(以下簡稱股波方波信號)，硬件電路處理框圖如附圖2所示。所得方波信號頻率f與股波信號頻率一致，并且通過該頻率能得出當(dāng)前鋼絲繩運(yùn)行速度V＝S_strand×f，通過計算該股波方波信號的個數(shù)n能得到鋼絲繩當(dāng)前運(yùn)行距離S＝n×S_strand(S_strand為鋼絲繩股距)，即實現(xiàn)了鋼絲繩測距。

多路磁檢測傳感器信號選擇原則為：若鋼絲繩外層繞制股數(shù)為Ns，那么對一周排布的傳感器陣列盡量選擇角度差為的傳感器相加能增強(qiáng)股波效果；選擇角度差為的傳感器相減也能增強(qiáng)股波效果；對這兩種角度差的磁傳感器進(jìn)行加/減組合運(yùn)算也能增強(qiáng)股波效果。

以鋼絲繩6股捻制為例，如附圖3所示，那么選擇角度差為θ1＝60×n(n＝1,2,…,Ns-1)的磁傳感器相加或選擇角度差為θ2＝30×(2n-1)(n＝1,2,…,Ns)的磁傳感器相減或選擇這兩種角度的傳感器進(jìn)行加減組合均可以增強(qiáng)股波效果。

對得到的股波方波信號，可以采用以下兩種方法實現(xiàn)等距采樣：

1)采用鎖相環(huán)對股波方波信號進(jìn)行倍頻，得到倍頻信號對磁檢測傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，實現(xiàn)鋼絲繩無損檢測的等距采樣；鎖相環(huán)采用鎖頻環(huán)與鎖相環(huán)相結(jié)合的方式，實現(xiàn)對突變信號的快速跟蹤，以克服因缺陷等原因造成的影響，得到精確等距采樣數(shù)據(jù)。

2)如附圖4所示，AD模塊采用等時采樣方式對磁檢測傳感器進(jìn)行采樣，得到等時采樣信號；對股波方波信號根據(jù)前兩個信號預(yù)估下一個股波方波信號(以下簡稱預(yù)估股波方波信號)，如果下一個股波方波信號頻率與預(yù)估股波方波信號一致，則采用當(dāng)前股波方波信號對等時采樣信號進(jìn)行抽樣或插值，如果下一個股波方波信號頻率與預(yù)估股波方波信號頻率差別較大，即該信號頻率突變(頻率突變一般是由于鋼絲繩缺陷導(dǎo)致)時，則采用預(yù)估股波方波信號對等時采樣信號進(jìn)行抽樣或者插值，這樣即可得到在距離軸上的等距采樣信號。當(dāng)股波方波信號頻率突變時，該信號將不用作接下來的股波方波信號預(yù)估，而由該信號前非突變的股波方波信號進(jìn)行預(yù)估。流程圖如附圖5所示。

本發(fā)明的方法替代了傳統(tǒng)的與鋼絲繩接觸運(yùn)行的導(dǎo)向輪和編碼輪的使用實現(xiàn)等距采樣，大大提高了鋼絲繩等距采樣的精確度；該方法對磁檢測傳感器信號進(jìn)行處理，得到股波方波信號，該信號與鋼絲繩當(dāng)前運(yùn)行速度和位置相關(guān)，通過計算股波方波信號個數(shù)實現(xiàn)鋼絲繩測距，該方法不僅利用現(xiàn)有鋼絲繩無損檢測裝置中現(xiàn)有條件實現(xiàn)了鋼絲繩測距，同時也實現(xiàn)了無位置傳感器等距采樣，大大提高了等距采樣的精確度，更有利于鋼絲繩無損檢測缺陷的識別。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。