【摘要】：鋼絲繩具有重要的社會經(jīng)濟效益,如何正確安全的檢測鋼絲繩是一個難題。曳引鋼帶作為鋼絲繩的一種主要應用,其內(nèi)部是數(shù)根鋼絲繩并排在一起,外殼用以聚氨酯為材料的橡膠皮包裹著。本文主要研究的就是應用于電梯上的曳引鋼帶的無損檢測。本次課題所設計的基于微電容測量的鋼絲繩無損檢測,通過利用測量出曳引鋼帶表面及外部的電容值,通過與工作正常下的曳引鋼帶進行比較,根據(jù)電容值的差值變化和電容值的變化量趨勢來判斷出曳引鋼帶的損傷情況。針對鋼絲繩無損檢測的實際情況和鋼絲繩的物理特性,本文提出了一種同面八電極電容傳感器用來檢測電梯曳引鋼帶上的損傷情況。通過數(shù)學方式建立了該微電容傳感器的數(shù)學模型,從理論的角度證明了使用電容法來測量曳引鋼帶電容值的可行性。利用ANSYS仿真軟件建立該微電容傳感器模型,并根據(jù)實際曳引鋼帶出現(xiàn)的各種損傷情況進行故障損傷仿真,將模擬各種損傷下的曳引鋼帶的電容值記錄下來,并判斷出不同電梯曳引鋼帶故障類型的電容值及其變化趨勢的區(qū)別,對該微電容傳感器進行靈敏度分析,通過優(yōu)化各種電極板,屏蔽層的參數(shù)提高該微電容傳感器的靈敏度,使該傳感器的應用能夠具有更好的準確性和時效性。通過仿真得出一系列參數(shù)后,利用AD7746芯片和MK60單片機設計了一款微電容測量曳引鋼帶傳感器,在設計該電容傳感器時,通過提出一種新型AD7746應用電路使得該電容傳感器的可測得量程增大,保證了在測量曳引鋼帶時能夠準確測量出電容值,在微電容傳感器的PCB設計時對于電路中的雜散電容等問題進行一系列的處理。電容傳感器設計好后通過測量定制電容和固定長度的電梯曳引鋼帶來確定了電容傳感器可以正常工作。在測試中,使用電容傳感器對不同故障類型的電梯曳引鋼帶進行電容值的測量,并根據(jù)電容值的變化來判斷出電梯曳引鋼帶的不同損傷類型。利用LABVIEW軟件設計一款微電容調(diào)試系統(tǒng)上位機,通過該上位機可以實時監(jiān)測電容傳感器采集的電容值,并以折線圖形式將采集的電容值表示出來,直截了當?shù)酶鶕?jù)電容變化量及趨勢判斷出所測量的曳引鋼帶的故障類型。
【圖文】：

空氣和待測曳引鋼帶的電容值等參數(shù)，并進行仿真計型中，雖然電極板的厚度為毫米級，遠小于八塊電極在傳感器優(yōu)化設計當中，因為涉及到電場強度和等電將電極板厚度這一指標加入考慮。在此次仿真中曳引所示。表 3-1 電容傳感器仿真模型參數(shù)繩數(shù)極板長度(mm)極板寬度(mm)電極板間距(mm)屏蔽 40 30 10 仿真中，將這十根鋼絲繩整合成一根鋼絲繩進行測試以較容易的分析出電容的變化和曳引鋼帶的哪部分缺二是因為在 ANSYS 仿真中，若采用十根鋼絲繩進行了計算量，且結果對分析曳引鋼帶內(nèi)部故障幾乎沒有在仿真模型中最里面部分代表著曳引鋼帶內(nèi)部的鋼絲為材料的橡膠包裹著，最外層部分代表著為絕緣層，區(qū)域即代表待測區(qū)域的空氣部分。

傳感器有限元分析導的微電容測量曳引鋼帶傳感器數(shù)學模型，使用 AN微電容傳感器模型后，開始對微電容傳感器仿真模型。首先要把同面多電極電容傳感器測量鋼帶時候，同和空氣區(qū)域進行有元分析中的網(wǎng)格剖分。如圖 3-3 所就是把曳引鋼帶和空氣這一整塊區(qū)域的連續(xù)場剖分成形為形狀的單元和以矩形為形狀的網(wǎng)格單元，選擇三盡最大可能的將該區(qū)域進行有效的劃分，，然后通過使元和長方形的網(wǎng)格單元頂點上的數(shù)值解去逼近該曳引域和鋼帶區(qū)域連續(xù)電場中電容的真實解。針對于該二維電勢解精度更高，在對網(wǎng)格進行剖分時，任意網(wǎng)格單比例應小于四分之一，因此針對微電容傳感器的網(wǎng)格是三角形的用節(jié)點數(shù)目為七的來剖分微電容測量曳引鋼帶本體的橫斷面[42]。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM934.2

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本文編號：2702573