一种基于磁记忆信号的钢丝损伤检测实验平台的制作方法

1.本发明属于钢丝检测技术领域，特别是涉及一种基于磁记忆信号的钢丝损伤检测实验平台。


背景技术：

2.现有对钢丝的检测方式多采用x射线、超声波、磁粉、涡流、γ射线、渗透、漏磁等方法，但这些方式存在一定的缺点，例如：需要专门的磁化装置，需要对表面进行清洁处理；需要采用耦合技术；无法快速且准确检测出应力集中部位；无法有效检测出钢丝缺陷，无法预测未来将会发生的缺陷。
3.当前对于钢丝的损伤检测还没有一个完整的实验平台，用于检测钢丝的损伤程度和损伤位置。由于钢丝的服役环境都是在一定的拉力条件下进行，收集钢丝的磁记忆信号并处理，在磁记忆信号的收集处理过程中，现有装置不能严格控制传感器与钢丝的距离和传感器的移动速度，保证磁记忆信号收集的严谨性。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提出了一种基于磁记忆信号的钢丝损伤检测实验平台，通过本装置进行拉力和磁记忆信号的通过检测，快速且高效的获得钢丝损伤判断数据；能够快速且有效的检测钢丝损伤，实现磁记忆传感器关于钢丝磁记忆信号收集的完整性和严谨性，减少因距离和速度因素造成的实验误差。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于磁记忆信号的钢丝损伤检测实验平台，包括支撑架、拉力传感组件、左拉伸夹具组件、滑动磁记忆传感探头组件、右拉伸夹具组件和拉力施加组件，在所述支撑架上依次设置拉力传感组件、左拉伸夹具组件、滑动磁记忆传感探头组件、右拉伸夹具组件和拉力施加组件；
6.所述拉力传感组件连接左拉伸夹具组件，所述右拉伸夹具组件连接拉力施加组件，钢丝的两端分别夹在左拉伸夹具组件和右拉伸夹具组件上，所述滑动磁记忆传感探头组件游走于左拉伸夹具组件和右拉伸夹具组件之间，且所述滑动磁记忆传感探头组件的探头对向钢丝。
7.进一步的是，所述支撑架包括底板、左端板和右端板，所述左端板和右端板立于底板的两端，所述拉力传感组件、滑动磁记忆传感探头组件设置在底板上，所述拉力施加组件设置在右端板上。支撑架采用钢结构骨架保证能够承受足够大的荷载。
8.进一步的是，所述拉力传感组件包括拉力传感器支撑座、拉力传感器和连接支撑座，拉力传感器支撑座底部和连接支撑座的底部依次固定在支撑架上，所述拉力传感器置于拉力传感器支撑座上，拉力传感器的感应端通过连接支撑座支撑后连接左拉伸夹具组件。拉力传感器支撑座搭载拉力传感器的支撑座，实验过程拉力传感器会被施加足够大的拉力，左侧支撑座是拉力传感器的固定装置，以保证拉力传感的精确性；拉力传感器将承受的拉力物理信号转变为可测量的电信号的输出装置，传输进入操作终端，已获足够精准的
拉力值，便于开展试验；连接支撑座既用于配合左侧拉力传感器支撑座固定拉力传感器，又用于搭载拉伸夹具。
9.进一步的是，所述左拉伸夹具组件包括左拉伸夹具和左拉伸夹具托块，所述左拉伸夹具托块两端分别连接连接支撑座和左拉伸夹具。左拉伸夹具托块保持固定，并能承受较高强度的荷载。左拉伸夹具通过夹具夹持钢丝，通过该装置可以对被测钢丝施加加持力，并因为通过施加加持力可以使试件获得拉力传输给拉力传感器。
10.进一步的是，所述滑动磁记忆传感探头组件包括上磁记忆传感探头、下磁记忆传感探头、探头架、滑块和滑轨，所述上磁记忆传感探头和下磁记忆传感探头上下对应设置在探头架上，钢丝置于上磁记忆传感探头和下磁记忆传感探头之间，所述探头架底部安装滑块，所述滑块与滑轨滑动连接，所述滑轨设置在支撑架上。探头架：搭载上磁记忆传感探头和下磁记忆传感探头，并可以调节两个上下探头的位置，实现观察探头不同距离对探测精度的影响；滑块：搭载探头架，通过下方滑块的滑动实现移动；采用上下探头搭载两个磁记忆传感器，保证探测精度。
11.进一步的是，在所述滑块通过传动组件连接至电机，所述电机的操控端通过信号线与操控终端连接。通过电脑终端控制电机转动速度实现探头水平移动距离和速度的控制，所述传动组件可采用常规的螺杆和齿轮的配合方式。
12.进一步的是，所述右拉伸夹具组件包括右拉伸夹具和右拉伸夹具托块，所述右拉伸夹具托块两端分别连接连接右拉伸夹具和支撑架和拉力施加组件。通过右拉伸夹具夹持钢丝另一端，通过该装置可以通过拉力施加组件带动对被测钢丝施加加持力，并通过施加加持力可以使试件获得拉力传输给拉力传感器，并可以通过拉力施加组件对其施加拉力。
13.进一步的是，所述拉力施加组件包括拉力支撑座、螺杆和螺母，所述拉力支撑座固定在支撑架上，所述螺杆穿过拉力支撑座，所述螺杆的内侧端部连接右拉伸夹具托块，所述螺杆的外侧上设置有螺母。为实现对夹持钢丝的拉力，通过人力用扳手旋转螺母，带动螺杆拉紧钢丝端部以实现拉力的加持，保证试件施加拉力的人工可调性获得需要的拉力值。
14.采用本技术方案的有益效果：
15.由于铁磁性金属材料在加工和运行时，由于受载荷和地磁场共同作用，在应力和变形集中区域会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后不仅会保留，还与最大作用应力有关。金属构件表面的这种磁状态“记忆”着微观缺陷或应力集巾的位置，即所谓的磁记忆效应。当处于地磁场环境中的铁磁性构件受到外部载荷作用时，在应力集中区域会产生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，该部位会出现磁畴的固定节点，产生磁极，形成退磁场，从而使该部位铁磁金属的导磁率最小，在金属表面形成漏磁场。这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后依然保留记忆下来。本发明利用钢丝具有上述磁状态，本发明增加了钢丝施加拉力条件下，对其进行磁记忆信号的收集与处理。通过固定装置拧螺丝夹紧磁记忆传感器，确保磁记忆传感器与钢丝的提离值不变。通过滑动磁记忆传感探头组件控制磁记忆传感器沿钢丝一端向另一端移动的距离和速度，实现磁记忆传感器关于钢丝磁记忆信号收集的完整性和严谨性，减少因距离和速度因素造成的实验误差。
16.本发明建立磁记忆传感器的移动搭载平台，采用电机使搭载传感器的装置水平移动，避免了装置一开始的加速度影响和装置移动到停止过程中的惯性影响，也避免了移动
过程中因为移动速度不稳造成的传感器晃动进而影响磁记忆传感器的信号收集的问题。
17.本发明不需要专门的磁化装置；不需要对表面进行清洁处理；不需要采用耦合技术；可快速、准确检测出应力集中部位；即可检测出现有缺陷，亦可根据内应力变化预测未来将会发生的缺陷。
附图说明
18.图1为本发明的一种基于磁记忆信号的钢丝损伤检测实验平台的立体结构示意图；
19.图2为本发明的一种基于磁记忆信号的钢丝损伤检测实验平台的俯视图；
20.图3为本发明的一种基于磁记忆信号的钢丝损伤检测实验平台的正视图。
21.其中，1是支撑架，2是拉力传感器支撑座，3是拉力传感器，4是连接支撑座，5是左拉伸夹具托块，6是左拉伸夹具，7是探头架，8是滑块，9是滑轨，10是上磁记忆传感探头，11是下磁记忆传感探头，12是右拉伸夹具，13是右拉伸夹具托块，14是拉力支撑座，15是螺母，16是钢丝，17是螺杆。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
23.在本实施例中，参见图1
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图3所示，本发明提出了一种基于磁记忆信号的钢丝损伤检测实验平台，包括支撑架1、拉力传感组件、左拉伸夹具6组件、滑动磁记忆传感探头组件、右拉伸夹具12组件和拉力施加组件，在所述支撑架1上依次设置拉力传感组件、左拉伸夹具6组件、滑动磁记忆传感探头组件、右拉伸夹具12组件和拉力施加组件；
24.所述拉力传感组件连接左拉伸夹具6组件，所述右拉伸夹具12组件连接拉力施加组件，钢丝16的两端分别夹在左拉伸夹具6组件和右拉伸夹具12组件上，所述滑动磁记忆传感探头组件游走于左拉伸夹具6组件和右拉伸夹具12组件之间，且所述滑动磁记忆传感探头组件的探头对向钢丝16。
25.作为上述实施例的优化方案，所述支撑架1包括底板、左端板和右端板，所述左端板和右端板立于底板的两端，所述拉力传感组件、滑动磁记忆传感探头组件设置在底板上，所述拉力施加组件设置在右端板上。支撑架1采用钢结构骨架保证能够承受足够大的荷载。
26.作为上述实施例的优化方案，所述拉力传感组件包括拉力传感器支撑座2、拉力传感器3和连接支撑座4，拉力传感器支撑座2底部和连接支撑座4的底部依次固定在支撑架1上，所述拉力传感器3置于拉力传感器支撑座2上，拉力传感器3的感应端通过连接支撑座4支撑后连接左拉伸夹具6组件。拉力传感器支撑座2搭载拉力传感器3的支撑座，实验过程拉力传感器3会被施加足够大的拉力，左侧支撑座是拉力传感器3的固定装置，以保证拉力传感的精确性；拉力传感器3将承受的拉力物理信号转变为可测量的电信号的输出装置，传输进入操作终端，已获足够精准的拉力值，便于开展试验；连接支撑座4既用于配合左侧拉力传感器支撑座2固定拉力传感器3，又用于搭载拉伸夹具。
27.作为上述实施例的优化方案，所述左拉伸夹具6组件包括左拉伸夹具6和左拉伸夹具托块5，所述左拉伸夹具托块5两端分别连接连接支撑座4和左拉伸夹具6。左拉伸夹具托
块5保持固定，并能承受较高强度的荷载。左拉伸夹具6通过夹具夹持钢丝16，通过该装置可以对被测钢丝16施加加持力，并因为通过施加加持力可以使试件获得拉力传输给拉力传感器3。
28.作为上述实施例的优化方案，所述滑动磁记忆传感探头组件包括上磁记忆传感探头10、下磁记忆传感探头11、探头架7、滑块8和滑轨9，所述上磁记忆传感探头10和下磁记忆传感探头11上下对应设置在探头架7上，钢丝16置于上磁记忆传感探头10和下磁记忆传感探头11之间，所述探头架7底部安装滑块8，所述滑块8与滑轨9滑动连接，所述滑轨9设置在支撑架1上。探头架7：搭载上磁记忆传感探头10和下磁记忆传感探头11，并可以调节两个上下探头的位置，实现观察探头不同距离对探测精度的影响；滑块8：搭载探头架7，通过下方滑块8的滑动实现移动；采用上下探头搭载两个磁记忆传感器，保证探测精度。
29.优选的，在所述滑块8通过传动组件连接至电机，所述电机的操控端通过信号线与操控终端连接。通过电脑终端控制电机转动速度实现探头水平移动距离和速度的控制，所述传动组件可采用常规的螺杆17和齿轮的配合方式。
30.作为上述实施例的优化方案，所述右拉伸夹具12组件包括右拉伸夹具12和右拉伸夹具托块13，所述右拉伸夹具托块13两端分别连接连接右拉伸夹具12和支撑架1和拉力施加组件。通过右拉伸夹具12夹持钢丝16另一端，通过该装置可以通过拉力施加组件带动对被测钢丝16施加加持力，并通过施加加持力可以使试件获得拉力传输给拉力传感器3，并可以通过拉力施加组件对其施加拉力。
31.作为上述实施例的优化方案，所述拉力施加组件包括拉力支撑座14、螺杆17和螺母15，所述拉力支撑座14固定在支撑架1上，所述螺杆17穿过拉力支撑座14，所述螺杆17的内侧端部连接右拉伸夹具托块13，所述螺杆17的外侧上设置有螺母15。为实现对夹持钢丝16的拉力，通过人力用扳手旋转螺母15，带动螺杆17拉紧钢丝16端部以实现拉力的加持，保证试件施加拉力的人工可调性获得需要的拉力值。
32.下边通过具体实施例对本装置的试验过程进行说明：
33.对一根全新、无缺陷的7mm规格的单根镀锌钢丝16进行测试时，在整个钢丝16轴向检测出其磁场强度完全是均匀分布的，没有明显的凸起和凹陷。而当我们选择任一位置将钢丝16的某个部位部分损伤或直接拉断，其断丝处由于磁阻增大将产生漏磁场，从而我们平台上的2个测量传感器距离断丝最近的传感器其输出信号，在其对应位置将会有明显的凸起和凹陷。且凸起和凹陷的高度、宽度与断丝程度紧密相关。在损伤集中区域产生缺陷部位，会出现磁畴的固定节点，产生磁极，形成退磁场，从而使该部位铁磁金属的导磁率最小，在金属表面形成漏磁场。从而通过本装置进行拉力和磁记忆信号的检测，快速且高效的检测出钢丝16损伤判断数据。
34.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。