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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。
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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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