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基于DSP的钢丝绳在线检测系统设计

作 者: 王星
导 师: 徐巧玉
学 校: 河南科技大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: 弱磁检测 DSP IIR滤波 人机界面
分类号: TP274
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 13次
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内容摘要


钢丝绳作为牵引、承载的重要部件,广泛的应用于国民经济的多个行业和部门,一旦发生断绳事故将会造成重大财产损失和人员伤亡。但是由于钢丝绳复杂的股结构以及恶劣的运行环境,使得检测钢丝绳缺陷变得非常困难,因此迫切需要开发出能有效的识别钢丝绳局部缺陷(LF)和金属截面积损失(LMA)的钢丝绳无损检测系统,实现对钢丝绳在线监测,保障钢丝绳安全运行。本文提出了基于DSP的钢丝绳在线检测系统方案,采用弱磁检测原理对钢丝绳进行损伤识别。首先,介绍了钢丝绳弱磁检测原理,以及钢丝绳损伤识别方法。接着对检测系统的硬件系统进行了设计,硬件系统包含了传感器及编码器输入部分、基于DSP的数据处理部分和基于LCD液晶屏的数据输出部分。弱磁传感器采集的钢丝绳损伤信息经过A/D转换后,DSP对其进行处理,然后通过LCD液晶屏显示检测结果,行程编码器提供损伤位置信息。本文完成了DSP电路、电源模块、信号采集模块、SD卡数据存储、USB通信接口、行程编码器、键盘输入、LCD液晶显示模块等电路设计。与同类产品比较,所设计的硬件系统小巧、功能强大、便于携带,完全满足钢丝绳在线检测系统对硬件的要求。其次本文编写了检测系统的软件系统,移植了FatFs文件系统,编写了GUI图形库,实现了钢丝绳检测结果实时地在LCD液晶屏上显示。根据钢丝绳检测现场使用的需求,把软件系统分为“检测记录查询”、“系统状态设置”、“在线检测”、“软件系统信息”四个功能模块,各个功能模块相互独立,软件系统结构清晰,方便了用户的操作,提高了人机交互性。最后,为了验证本文设计的钢丝绳检测系统对损伤的识别能力,本文进行了钢丝绳无损探伤实验。实验表明,该检测系统能够有效检测钢丝绳的局部缺陷(LF)和金属截面积损失(LMA),检测结果和实际损伤相吻合,达到了设计的要求,实现了预期的目标。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第1章 绪论  7-13
  1.1 课题研究的目的及意义  7-8
  1.2 钢丝绳无损检测技术国内外研究综述  8-11
    1.2.1 钢丝绳无损检测技术国内外研究  8-10
    1.2.2 钢丝绳弱磁检测技术综述  10-11
  1.3 本课题的主要研究内容  11-13
第2章 钢丝绳在线检测系统总体设计  13-25
  2.1 钢丝绳在线检测系统组成及原理  13-14
  2.2 钢丝绳弱磁检测技术原理  14-18
    2.2.1 弱磁技术概述  14-15
    2.2.2 空间磁场矢量合成原理  15-18
  2.3 钢丝绳的损伤及识别  18-25
    2.3.1 钢丝绳损伤类型  18-19
    2.3.2 IIR 滤波数字滤波器设计  19-23
    2.3.3 钢丝绳损伤识别方法  23-25
第3章 钢丝绳在线检测系统硬件设计  25-43
  3.1 硬件系统总体方案设计  25-26
  3.2 检测系统主板结构  26-37
    3.2.1 DSP 电路  26-27
    3.2.2 电源模块  27-30
    3.2.3 信号采集模块  30-35
    3.2.4 SD 数据存储  35-36
    3.2.5 USB 通信接口  36-37
  3.3 行程编码器  37-38
  3.4 键盘输入  38-39
  3.5 LCD 液晶显示模块  39-43
第4章 钢丝绳在线检测系统软件设计  43-57
  4.1 软件系统总体设计  43-45
  4.2 文件系统的移植及 GUI 的实现  45-48
    4.2.1 文件系统的移植  45-46
    4.2.2 GUI 的实现  46-48
  4.3 检测记录查询  48-51
  4.4 系统状态设置  51-52
    4.4.1 行程自检  51-52
    4.4.2 传感器自检  52
    4.4.3 参数设置  52
  4.5 在线检测  52-55
    4.5.1 标定  52-54
    4.5.2 检测  54-55
  4.6 软件系统信息  55-57
第5章 实验分析  57-63
  5.1 实验平台  57-58
  5.2 实验步骤  58-59
  5.3 钢丝绳检测数据分析  59-63
第6章 结论  63-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间的研究成果  68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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