發(fā)布時(shí)間：2020-06-08 04:56

【摘要】：鋼絲繩具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,如何正確安全的檢測(cè)鋼絲繩是一個(gè)難題。曳引鋼帶作為鋼絲繩的一種主要應(yīng)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(yīng)用于電梯上的曳引鋼帶的無損檢測(cè)。本次課題所設(shè)計(jì)的基于微電容測(cè)量的鋼絲繩無損檢測(cè),通過利用測(cè)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(jìn)行比較,根據(jù)電容值的差值變化和電容值的變化量趨勢(shì)來判斷出曳引鋼帶的損傷情況。針對(duì)鋼絲繩無損檢測(cè)的實(shí)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(cè)電梯曳引鋼帶上的損傷情況。通過數(shù)學(xué)方式建立了該微電容傳感器的數(shù)學(xué)模型,從理論的角度證明了使用電容法來測(cè)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(shí)際曳引鋼帶出現(xiàn)的各種損傷情況進(jìn)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(shì)的區(qū)別,對(duì)該微電容傳感器進(jìn)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(yīng)用能夠具有更好的準(zhǔn)確性和時(shí)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(jī)設(shè)計(jì)了一款微電容測(cè)量曳引鋼帶傳感器,在設(shè)計(jì)該電容傳感器時(shí),通過提出一種新型AD7746應(yīng)用電路使得該電容傳感器的可測(cè)得量程增大,保證了在測(cè)量曳引鋼帶時(shí)能夠準(zhǔn)確測(cè)量出電容值,在微電容傳感器的PCB設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于電路中的雜散電容等問題進(jìn)行一系列的處理。電容傳感器設(shè)計(jì)好后通過測(cè)量定制電容和固定長(zhǎng)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(cè)試中,使用電容傳感器對(duì)不同故障類型的電梯曳引鋼帶進(jìn)行電容值的測(cè)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(shè)計(jì)一款微電容調(diào)試系統(tǒng)上位機(jī),通過該上位機(jī)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(dāng)?shù)酶鶕?jù)電容變化量及趨勢(shì)判斷出所測(cè)量的曳引鋼帶的故障類型。
【圖文】：

空氣和待測(cè)曳引鋼帶的電容值等參數(shù)，并進(jìn)行仿真計(jì)型中，雖然電極板的厚度為毫米級(jí)，遠(yuǎn)小于八塊電極在傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)中，因?yàn)樯婕暗诫妶?chǎng)強(qiáng)度和等電將電極板厚度這一指標(biāo)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(zhǎng)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(jìn)行測(cè)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?yàn)樵?ANSYS 仿真中，若采用十根鋼絲繩進(jìn)行了計(jì)算量，且結(jié)果對(duì)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(cè)區(qū)域的空氣部分。

傳感器有限元分析導(dǎo)的微電容測(cè)量曳引鋼帶傳感器數(shù)學(xué)模型，使用 AN微電容傳感器模型后，開始對(duì)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(cè)量鋼帶時(shí)候，同和空氣區(qū)域進(jìn)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(chǎng)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(jìn)行有效的劃分，，然后通過使元和長(zhǎng)方形的網(wǎng)格單元頂點(diǎn)上的數(shù)值解去逼近該曳引域和鋼帶區(qū)域連續(xù)電場(chǎng)中電容的真實(shí)解。針對(duì)于該二維電勢(shì)解精度更高，在對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行剖分時(shí)，任意網(wǎng)格單比例應(yīng)小于四分之一，因此針對(duì)微電容傳感器的網(wǎng)格是三角形的用節(jié)點(diǎn)數(shù)目為七的來剖分微電容測(cè)量曳引鋼帶本體的橫斷面[42]。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM934.2

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本文編號(hào)：2702573