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钢丝绳损伤检测及测量系统分析

作　者: 窦志娟
导　师: 王敏华
学　校:
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 钢丝绳小波滤波神经网络 MSA
分类号: TP274.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

钢丝绳作为牵引、承载构件，因具有良好弯曲性能及结构多样等优点，被广泛应用于交通运输、港口、煤炭等多个领域。钢丝绳在运行中产生的如断裂、磨损、腐蚀等各类损伤，会造成重大的安全事故。因此，准确检测运行中钢丝绳的损伤状态，及时维修或报废问题钢丝绳，对保障人员生命安全、保证生产具有重大意义。本文采用虚拟仪器技术，在信号处理及定量识别算法研究的基础上，设计钢丝绳损伤检测系统，并验证系统的可行性。首先，对钢丝绳常见损伤及产生原因、断丝分类及断口特征进行分析，研究了钢丝绳损伤检测的几种方法并重点对漏磁检测法原理、方法及应用现状进行了研究。在此基础上，针对钢丝绳断丝信号的特点，研究采集信号的处理及定量识别算法，并通过仿真模拟，确定了检测系统的最终算法。针对传统消噪方法的弊端，研究小波消噪的应用；建立改进的BP神经网络模型，实现损伤信号的定量识别。综合以上研究，提出了检测系统的总体设计方案，并分别进行了硬件和软件设计。根据设计方案，完成硬件平台搭建以及基于LabVIEW的检测软件开发，实现数据采集、信号去噪、定量识别、结果显示与保存四大功能模块。最后，采用新设计的检测系统检测样本钢丝绳，记录并分析数据，判定测量系统的可接受性。通过计算计数型测量系统分析评定指标Kappa值，对评价者自身及评价者与标准之间的一致性进行评定，并根据MSA手册规定的相关指标，判断测量系统可否接受。实验结论表明检测系统达到了设计目标。论文结尾对所做内容及结论进行了总结，提出了检测系统仍存在的问题，展望了以后的改进及研究方向。

全文目录

致谢  6-7
摘要  7-8
Abstract  8-10
目次  10-13
图清单  13-15
表清单  15-16
1 绪论  16-23
  1.1 论文背景、研究目的及意义  16-17
    1.1.1 论文研究背景  16
    1.1.2 论文研究目的及意义  16-17
  1.2 钢丝绳损伤检测技术研究现状及发展趋势  17-20
    1.2.1 钢丝绳损伤检测技术概述  17-18
    1.2.2 钢丝绳损伤检测技术国内外研究现状  18-19
    1.2.3 钢丝绳损伤检测信号定量处理技术研究现状  19-20
  1.3 本文主要研究内容及技术路线  20-22
    1.3.1 主要研究内容  20-21
    1.3.2 论文技术路线  21-22
  1.4 本章小结  22-23
2 钢丝绳损伤状态检测理论基础  23-28
  2.1 钢丝绳相关理论  23-24
  2.2 钢丝绳漏磁检测原理及方法分类  24-27
    2.2.1 钢丝绳漏磁检测原理  24-25
    2.2.2 钢丝绳漏磁检测分类  25-27
  2.3 本章小结  27-28
3 钢丝绳损伤检测信号处理及定量识别算法研究  28-45
  3.1 信号处理及定量识别算法研究方案  28-30
  3.2 钢丝绳损伤信号的消噪  30-33
    3.2.1 传统的信号消噪方法  30-31
    3.2.2 基于小波变换的信号消噪方法  31-33
  3.3 钢丝绳断丝定量识别算法研究及仿真  33-44
    3.3.1 常见定量分析算法  33
    3.3.2 人工神经网络理论基础  33-38
    3.3.3 钢丝绳损伤定量识别神经网络模型的建立与仿真  38-44
  3.4 本章小结  44-45
4 钢丝绳损伤检测系统设计  45-67
  4.1 系统设计要求分析及主要技术指标  45
  4.2 检测系统总体设计方案  45-46
  4.3 系统硬件选择与设计  46-55
    4.3.1 霍尔电压传感器的选型及排列  47-48
    4.3.2 位置编码器的选择及工作原理  48-49
    4.3.3 数据采集卡的选型及参数设置  49-55
  4.4 系统软件设计  55-66
    4.4.1 系统软件开发平台介绍  55-56
    4.4.2 系统软件功能介绍及整体设计方案  56-57
    4.4.3 软件主界面  57-59
    4.4.4 信号采集模块  59-60
    4.4.5 信号处理模块  60-61
    4.4.6 信号特征值提取模块  61-62
    4.4.7 信号定量识别模块  62-64
    4.4.8 数据保存与读取模块  64-66
  4.5 本章小结  66-67
5 实验及检测系统分析  67-78
  5.1 实验及数据记录  67-68
  5.2 测量系统分析  68-77
    5.2.1 测量系统评定法则  68-69
    5.2.2 定性测量系统分析  69-74
    5.2.3 定量测量系统分析  74-77
  5.3 本章小结  77-78
6 总结与展望  78-80
  6.1 全文总结  78-79
  6.2 工作展望  79-80
参考文献  80-83
附录 A 定性测量系统分析报告  83-84
附录 B 定量测量系统分析报告  84-85
附录 B 定量测量系统分析报告（续）  85-86
作者简历  86

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