基于声-超声技术的钢丝绳强度检测方法的研究
一种基于共振声学原理的无损检测技术
一种基于共振声学原理的无损检测技术Gail R Stultz、Richard W Bono、Mark I Schiefer 著嘉兆科技王健、陈闪译摘要快速发展的汽车制造行业对粉末金属件和铸造件的机械加工要求日益提高，客户和主机厂对产品质量的高要求已经不能容忍几个PPM的不合格率，因此在整个供应链中，产品的零缺陷率已经是大势所趋。
为了达到产品零缺陷的要求，制造厂家希望在产线中投入在线无损检测设备，这种在线无损检测设备需要有精度高、可靠性高和检测速度快等特点。
基于共振声学原理的NDT系统（简称RAM-NDT）正是基于上述需求开发的一套无损检测系统。
NASA 对构成飞行器部件的每一个零件进行质量检测，RAM-NDT系统的检测目的就是对部件进行100%地测试和筛选。
基于结构动力学和静力学特性，RAM-NDT是一项已被实验室证实、成熟、稳定且性价比高的无损测试技术。
1.典型案例同其他粉末金属部件供应商一样，ABC公司已经开始对生产过程中的部件分批次进行磁粉无损检测。
问题源于一个客户-汽车生产商遭遇了现场故障，导致ABC公司需要承担部分责任并且支付全部客户现场检测费用。
为避免损坏公司名誉，丢失现有客户和新客户，ABC 开始对部件进行大批量磁粉探伤检测，对全套生产线进行三遍视觉检测，即三名技术人员分别对每个部件进行视觉检测。
所有可以从其他岗位调来的员工都被拉来应对这场危机。
为确保质量，必须对产品进行100%出厂检测；传统的无损检测技术，如磁粉技术，液体渗透，涡流，X射线，或纯粹的目视检测都是非常辛苦的主观人工检测方法。
因此，这种费神费力的全检手段很少能够持续下去，进而导致“缺陷部件轮盘赌”的恶性循环。
基于共振声学原理的无损检测技术简称RAM-NDT，该技术可以为生厂商的大批量产品提供安全可靠的产品检测以及定量、客观的检测结果。
其特点是简单直接、吞吐量大、成本低，可以轻松的消除人为因素引起的误差，而对生产的影响微乎其微。
低合金钢钢筋的超声波和射线探伤技术研究
低合金钢钢筋的超声波和射线探伤技术研究摘要:低合金钢钢筋广泛应用于建筑结构中，其质量和安全性对结构的承载能力和耐久性具有重要影响。
因此，研究低合金钢钢筋的探伤技术对于确保建筑结构的稳定和安全具有重要意义。
本文主要研究低合金钢钢筋的超声波和射线探伤技术，分析其原理、优缺点以及在实际应用中的效果。
研究结果表明，超声波和射线探伤技术是一种可靠、无损的方法，可用于检测低合金钢钢筋的内部缺陷和杂质，以确保其质量和可靠性。
1. 引言低合金钢钢筋作为建筑结构中必不可少的材料之一，其质量对于保障结构的安全具有至关重要的意义。
钢筋的内部缺陷和杂质可能会导致结构的强度降低、腐蚀加剧和损耗加快，从而给建筑物的使用寿命和安全性带来潜在风险。
因此，开展低合金钢钢筋的探伤技术研究十分必要。
2. 超声波探伤技术超声波探伤技术是一种常用的无损检测方法，通过超声波在材料中传播的声波信号来检测材料的内部缺陷。
对于低合金钢钢筋，它的原理是利用超声波在材料中传播的速度和反射来判断材料的质量。
探头将超声波信号发送到钢筋中，当超声波遇到缺陷或杂质时，会发生反射，通过检测反射信号的强弱和时间来确定缺陷的位置和类型。
超声波探伤技术具有以下优点：1) 高准确性：超声波探伤技术可以检测钢筋中最小的缺陷和杂质，提供精确的缺陷位置和尺寸信息。
2) 高灵敏度：超声波探伤技术可以检测到微小的缺陷和内部结构变化，提前预警可能出现的问题。
3) 无损检测：超声波探伤技术不会对被测材料产生损伤，保持了钢筋的完整性和可靠性。
4) 快速高效：超声波探伤技术采用实时检测，可以快速扫描大量的钢筋，并且数据处理简便。
然而，超声波探伤技术也存在一些局限性：1) 需要专业人员操作：超声波探伤技术对操作人员的专业知识和技术要求较高，需要经过专门的培训。
2) 深度限制：超声波探伤技术的有效深度受到材料密度和声波传播速度的限制。
3) 受材料和形状的影响：某些材料和复杂形状的钢筋可能会使超声波的传播受到干扰和阻碍，影响检测效果。
钢丝绳无损检测技术的研究与应用
钢丝绳无损检测技术的研究与应用钢丝绳是目前工业和建筑业中应用最广泛的一种结构材料，其重要性不言而喻。
在工业生产、航海运输、矿山勘探等领域，钢丝绳的表现直接关系到整个工程的成功与否。
但是由于钢丝绳的使用环境和工作负载较为严苛，使得其易产生断裂和断裂弯曲等问题，威胁到了设备的安全性和工作效率。
如何对钢丝绳的质量进行可靠、准确的检测，成为了工程师们长期以来所关注的课题。
近年来，随着技术的发展，钢丝绳无损检测技术引起了广泛的关注。
它能够不破坏钢丝绳的表面和结构，快速准确地判断出钢丝绳的质量和安全状况，为工程师们提供了巨大的帮助。
一、无损检测技术的介绍无损检测技术是利用电磁、声学、光学、热学等原理，通过检测待检测材料的电磁、声波、光线等物理信号，从而对材料的缺陷、裂纹、变形等进行检测和诊断的一种技术。
它是在不破坏待检测材料的前提下，通过检测材料的物理参数变化来达到检测目的的一种检测方式。
二、钢丝绳无损检测的方法目前，钢丝绳无损检测技术主要有三种方法：1、磁粉法磁粉法主要是利用钢丝绳的磁性来进行检测，在钢丝绳的表面撒上一层磁性粉末，然后通过磁场调节，使粉末集中在钢丝绳存在表面缺陷处集聚，从而能够观察到缺陷的位置和规格大小。
磁粉法适用于钢丝绳的表面缺陷检测。
2、涡流法涡流法主要是利用钢丝绳的电磁特性来进行检测。
在涡流法的检测过程中，将待检钢丝绳置于变化的磁场中，通过测量涡流感应电流的大小和相位变化，来对钢丝绳的质量进行评估。
涡流法适用于钢丝绳中的内部缺陷检测。
3、超声波法超声波法是通过钢丝绳中声波传播的速度和传播路径的变化，来诊断钢丝绳内部的缺陷和弯曲情况。
具体操作中，将超声波探头放置在钢丝绳的表面，超声波片在钢丝绳的内部产生反射，通过探头来接受返回的信息，从而诊断内部缺陷。
超声波法适用于整个钢丝绳的检测。
三、钢丝绳无损检测技术研究的现状目前，在钢丝绳无损检测技术中，超声波法最为成熟。
国内外众多高校和科研机构致力于钢丝绳无损检测技术的研究与应用。
电磁超声导波技术在钢丝绳检测中的应用
摘
要： 由于钢丝绳本身结构 以及使用环境 的不 同 ， 检测较 困难 。介绍 了电磁超声 导波检 测技术及其 原理 ， 通过试 验对
钢丝绳 电磁超声导波 检测 技术 进行 了验证 。利用超声波在钢 丝绳 中导 波模式传 播 ， 可快速提取 钢丝绳 中缺陷 的超 声信
的位 置和 反射 波幅 度 。
Ｊ
ｆ 前 置放大器
＋ ｌ ＋
２ 钢丝绳 Ｅ ＭＡ Ｔ检测 系统
钢丝 绳 材 质是 铁 磁 性 的 ， 利用 其 自身 的磁 致 伸 缩 效 应 可 以 直 接激 励 和 接 收 导 波 ， 检测原理如图 １ 所 示 。激励 线 圈 、 检 测 线 圈和 提 供 偏 置 磁场 的磁 化
０ 引言
在 役钢 丝 绳 的 损伤 情 况 和 承载 能 力 ， 与 设 备 和 人身 安全 紧密 相关 。断 丝 、 磨 损 和 锈 蚀 是钢 丝 绳
可 以采 用 电磁或 永磁 方式 加 载 ， 其 方 向沿轴 线方 向。 偏 置磁 场 的 主 要 作 用 是 提 高磁 能 与 声 能 的换 能 效 率， 以及 选 择 导 波 模 态 Ｊ 。进 行 检 测 时 ， 为 了 产 生
缺 陷的超声 信 号 ， ． 并且 克服 电磁 检测 的盲 区 ， 以达 到 对钢 丝绳 长距 离快 速 检 测 的 目的 ， 研 制 出一套 电磁 超 声 导波 （ Ｅ ＭＡ Ｔ ） 检测 系 统 。本文 通 过 对 不 同规 格 的钢 丝绳进 行 检测 试 验 ， 研 究 电磁 超 声 导 波检 测 技 术 在 钢丝绳 检测 中的应 用 。
号， 克服电磁检测的盲区 ， 实现对钢丝绳的长距离 、 快 速检测。 关键词 ： 钢 丝绳 ； 电磁超声导波 ； 导波检测系统 ； 小波分析 中图分类号 ： Ｔ Ｇ ８ ７ 文献标 志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ４—１ ９ ５ １ （ ２ ０ １ ６ ） １ ２— ０ ０ ０ ９— ０ ３
钢丝绳无损检测信号处理算法进展
钢丝绳具有柔韧性能好，抗拉强度高和负载传递距离长等优点，在提升、承载以及牵引等过程中有着无可替代的作用，在矿山提升、港口起重、索道运输、电梯、吊桥等行业广泛应用。
钢丝绳无损检测方法包括电磁、视觉、声发射、射线和涡流等检测法。
其中，视觉、声发射、射线和涡流等检测法因环境恶劣、成本较高以及抗干扰能力低，在工程应用中受到限制，仍处于理论和实验室阶段。
而基于电磁检测法的仪器逐渐在市场上得到应用。
1钢丝绳无损检测方法钢丝绳具有良好的导磁性，因此电磁检测方法也成为检测的首选方法，也是国际标准ISO 4309:2017《起重机绳索维护和保养，检修和报废》中公认的标准工业方法。
依据励磁强度，电磁检测法可以分为强磁检测法和弱磁检测法。
强磁检测法研究起步早、技术较为成熟，而弱磁检测法研究起步较晚，大致分为金属磁记忆检测法和弱磁场激励检测法。
金属磁记忆检测法无需外加激励磁场，通过测量铁磁材料表面的弱磁信号，来实现对铁磁材料应力集中处的定位、早期损伤识别和损伤程度评估。
弱磁场激励检测法基于Jiles-Atherton磁机效应理论模型，表面弱磁场激励在力-磁耦合作用下对磁记忆信号有增强作用。
传统电磁检测方法主要包括主磁通检测法、回路磁通检测法和漏磁检测法等。
近年来新出现的检测方法主要包括剩磁检测法、不饱和励磁检测法和金属磁记忆检测法等。
以上方法检测原理示意如图1所示。
图1 钢丝绳电磁检测方法原理示意上述钢丝绳检测原理中，主磁通检测法、回路磁通检测法、剩磁检测法、不饱和励磁检测法和金属磁记忆法多用于钢丝绳金属横截面积损伤的检测。
漏磁检测法多用于钢丝绳断丝和腐蚀损伤的检测。
剩磁检测法是新开发的一种钢丝绳检测技术，有待进一步的跟踪研究和应用验证；不饱和励磁检测法是基于剩磁检测法提出的，相较于剩磁检测法，其不需要先对钢丝绳励磁一遍后再进行检测，且其设备结构更加简单、体积更小和质量更轻。
金属磁记忆检测法无需外加磁场，钢丝绳在地磁场和工况载荷的共同作用下会产生磁状态的变化，通过传感器测量钢丝绳表面的弱磁信号来实现对钢丝绳损伤的检测，但该方法目前研究尚不成熟且容易受到外磁场干扰，对外部环境要求较高。
电梯钢丝绳的检测技术与维护措施
电梯钢丝绳的检测技术与维护措施摘要：电梯作为现代社会的常用运输工具，广泛应用于办公楼、居民住宅、商场等人口密集、流动频繁的场合，必须有很高的安全性和可靠性，一旦出现事故，牵涉范围广、影响严重。
本文将对电梯钢丝绳的检测技术进行探讨，同时给出其维护措施。
关键词：电梯钢丝绳检测维护1、概述根据我国《特种设备安全监察条例》的要求，电梯是属于《特种设备安全监察条例》的特种设备．应当对其进行必要的安全检验检测。
由于电梯广泛应用于居民楼、办公楼、商场等人口密集，流动频繁的场所，通过加强电梯的检验检测，确保电梯安全性能，对维护社会稳定，保护人人民的生命财产安全具有重大意义。
当前，外观检查是电梯的目视检测主要手段，主要工具是经过计量部门检验校准的量具，如游标卡尺、钢直尺、卷尺和塞尺等。
目前钢丝绳目视检测存在的主要问题有：(1)检测智能化程度低，检测人员主观因素直接影响检测结果的可靠性；(2)提供的检测结果信息缺陷，很难对钢丝绳的强度损失作出完整的估计和预测2、电梯钢丝绳的常用检测技术2.1漏磁检测技术所谓的漏磁检测法即，将钢丝绳内穿过永久磁铁，通过感应线圈或霍尔元件等传感器获取漏磁场的信号变化，检测结果经过滤波放大等处理电路后由计算机进行判别。
这种检测方法要求在检测前获得与被检钢丝一致的标准试样钢丝的参数。
漏磁检测法的早期仪器主要是用于检测钢丝绳断丝等局部缺陷的LF检测法，LF法的缺陷是不能检测钢丝绳的磨损和锈蚀。
20世纪80年代后，金属截面积损失检测法，又称LMA法开始得到应用，这种方法弥补了LF检测法的不足，但对小断口断丝和变形等局部缺陷检测灵敏度低。
由于上述两种检测方法存在的不足，LF和LMA双功能检测仪器被广泛应用，弥补了LF法和LMA法的自身不足。
2.2超声波检测法超声波检测法是一种新生的电梯钢丝绳检测方法，系统主要由超声波发射系统、声发射接收系统、控制处理系统构成，其系统结构如图l所示。
图1超声波检测系统结构图把超声波能量注入钢丝绳中，相当于用一个锤子轻轻的敲打钢丝绳，激励钢丝绳振动，然后检测出钢丝的缺陷。
基于声音信号的钢材材质检测及试验研究
基于声音信号的钢材材质检测及试验研究作者：秦志英齐康花董桂西赵月静刘尧来源：《河北科技大学学报》2016年第03期摘要：铁塔加工过程中需要对角钢进行夹紧、冲孔、剪切等操作，不同材质的角钢加工时会发出不同的声音，因此提出利用声音信号检测Q235和Q345两种常用角钢材质。
利用传感器和采集仪搭建试验系统，采集声音信号的连续波形，并提取单个冲孔周期声音信号的波形作为后续判别的依据。
针对单个周期的声音信号，提取美尔频率倒谱参数（MFCC）作为特征参数，并利用动态时间规整（DTW）方法计算待测模板与Q235和Q345两种标准模板之间的距离，距离小者判定为该种角钢材质。
试验分别采集了4种型号角钢的2组样本，验证了上述方法识别材质的有效性。
关键词：应用声学；声音信号；MFCC；DTW；材质检测中图分类号：TP39 文献标志码：A文章编号：1008-1542（2016）03-0275-08doi：10.7535/hbkd.2016yx03010Abstract：In the machining process of iron tower， the angle steel needs to be operated through clamping， punching， shearing， etc， and different material produces different sound， so it is advised to use sound signal to detect steel materials Q235 and Q345. Experiment system is constructed by using the sound sensor and signal acquisition system， so the continuous sound signal is acquired， and the sound wave of single punching cycle is exacted for the follow-up judgement. For the sound signal in one cycle， MFCC（Mel Frequency Cepstrum Coefficient） parameters are extracted as characteristic parameters， and the distances between the being measured template and the two standard templates of Q235 and Q345 are computed by the DTW （Dynamic Time Warping） method. As a result， which distance is smaller determines the template. In the experiment， two sets of samples for four kinds of angle steels are acquired， respectively， which proves the validity of the method for steel material detection.Keywords：applied acoustics； sound signal； MFCC； DTW； material detection角钢是组成铁塔的必备原料，若不同材质的钢材混用，将对铁塔的使用产生很大的影响。
钢丝绳探伤检测原理
钢丝绳探伤检测原理钢丝绳探伤检测原理1. 介绍•钢丝绳在工程领域中广泛应用，承载着重要的载荷任务。
•为了确保钢丝绳的安全可靠性，需要进行定期的探伤检测。
2. 钢丝绳探伤方法•目前，常用的钢丝绳探伤方法包括磁粉探伤、超声波探伤和涡流探伤等。
•本文将重点介绍超声波探伤方法的原理和应用。
3. 超声波探伤原理•超声波探伤是一种以声速较高的超声波在材料中传播、被反射、散射、折射等现象进行检测的方法。
•探伤仪器会将超声波通过探头发送到钢丝绳内部，然后接收并分析返回的超声波信号。
•根据信号的改变，可以判断钢丝绳的缺陷类型、位置、尺寸和严重程度。
4. 超声波探伤过程•发射超声波：探头通过电磁或压电效应产生超声波信号，并将其发送到钢丝绳中。
•超声波传播：超声波在钢丝绳中传播时，会遇到不同的声阻抗变化，导致部分能量散射、反射或透射。
•信号接收：探头接收散射、反射或透射的信号，并将其转化为电信号。
5. 超声波探伤仪器•超声波探伤仪器主要由发射器、探头、接收器和信号处理器组成。
•发射器负责产生和调节超声波信号的频率和幅度。
•探头负责发送和接收超声波信号，其形状和频率可以根据探伤需要选择。
•接收器将探头接收到的信号转化为电信号，并进行放大和滤波处理。
•信号处理器可以对接收到的信号进行分析、显示和记录。
6. 超声波应用于钢丝绳探伤的优势•非破坏性：超声波探伤不会对钢丝绳造成损害，可以进行多次重复检测。
•敏感度高：超声波可以探测到微小的缺陷，提供准确的探伤结果。
•实时性强：超声波探伤仪器可以实时显示和记录探测到的信号，方便工程师及时判断。
7. 结论•超声波探伤是一种常用、可靠的钢丝绳探伤方法。
•它通过超声波的传播、反射和散射，对钢丝绳的内部进行检测，提供重要的安全保障。
注意：本文所述为一般钢丝绳探伤原理，实际应用中应根据具体需求进行选择合适的探伤方法。
8. 探伤结果分析•探伤仪器将接收到的信号分析并显示出来，工程师需要根据信号的特征来进行结果分析。
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★来稿 日期 ：０ ９ ０ — ８ － ２ ０ — ９ ２ ｋ基金项 目： 湖南省自然科学基金 （７Ｊ０ ９ ， ０Ｊ６９ ）湖南科技大学研究生创新基金（０ ０ ０ ） Ｓ ８ １５
； ｅｐ ｒ ｎ．ｔｏｕｅ ｎｉ ｙｔ ￡ ｐ ｉｃ ｌ ａｄｔｅ ｘ ｉａ ｏ ｅｈｄ ｘ ｅｉ ｔＩｆｃ ｓｄｏ ｓ ｓ ｍ， ｅ ｍ ｔｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｎ ａ ｎ ｔ ｎｍ ｔｏ． ｎｐ ｈ ｅｍ ｉ
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中图分类 号 ：Ｈ１ 。 Ｐ ７ ． 文献标 识码 ： Ｔ ６Ｔ ２４ ３ ５ Ａ
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目前 钢丝 绳检 测存 在 的 主要 问题 是 ： （ ） 测 的智 能化 程度 低 ， １检 检测 结果 缺 乏 客观性 ；
２研究 现状
声一 声技 术在 很 多领 域 已经 取得 ｒ 些成 果 。韩 国某 大学 超 一 机 械 工程 系的 科技 人 员利 用各 种 无 损 检 测方 法 如 Ｃ ｉＴ ｐ ｉｇ ｏ ａｐｎ ， ｎ
声一 超声检测 目前被人们视为评定复合材料或近似复合材料 （ Ｕ 技术能提供缺陷部化更详细的信息［ Ａ ） ２ １ 。英国的 Ｒｃａ ｉ ｒ ｈ ｄ等人 结构损伤的一种有效的方法… 但是声一 。 超声榆测钢丝绳 尚处于理 利用声发射与声一 超声技术对航空 飞机结构 、 复合材料、 风机涡轮 论研究阶段 ， 还有许多问题有待解决， 如钢丝绳 的疲劳损失 、 强度 叶片进行 ｒ 健康检测的研究 ， 确定 了结构不连续的部位和发现了 与应力波 因子之 间的关 系； 应力波形信号处理与特征提取 ； 钢丝 活动缺陷 ， 最终建立 ｒ结构缺陷与强度之问的关联程度ｔ１ ３。国内 １ ４ 绳强度降低与判费标准等等。 本文针对 目前钢丝绳检测方法的不 声一 超声技术研究 与 应用刚刚起步 ， 无损检测等杂志偶有报道。 原
ａ Ｏ Ｓ ｉ— Ｉ ａ ０ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｃ Ｕ ｔ ｕｔ Ｓ ｎＣｔ ｃ ｎ ｌｇ Ｃ ｒ
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（ ｌ ｔｃｌ ｎ ｃ ａｉａ Ｃ ｌ ｇ ， ｎ ｎＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｉ ｇ ｎ４ ０ ， ｈｎ ） Ｅｅ ｒ ａ ａ ｄＭｅｈ ｎｃｌ ｏｌ ｅＨｎ ａ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｉ ｅ ｄＴ ｃｎ ｌ ｙ Ｘａ ｔ １ ２ １Ｃ ｉａ ｃｉ ｅ ｅ ｉ Ｓ ｎ ａ ｏ ｎａ ｌ
（） ２提供的钢丝绳损伤信息不完 整， 无法对钢丝绳 的强度损 Ｕｔ ｓｎｃ ，Ｕ， Ｅ Ｈｏ ｇａｈ ，ｈｒ ｏｒｐ ｙＲ ｄｏｒｐｙ等 对 ｌａｏ ｉ Ａ Ａ ， ｌ ｒｐｙＴ ｅｍ ｇａｈ ， ａｉ ａｈ ｒ ｓ ｏ ｇ 失作出完整的估计和评价 。
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袁 方 胡斌Байду номын сангаас梁 周知进
（ 湖南科技大 学 机 电工程学 院 ， 湘潭 ４ ０ ） １２ １ １
Ｅｘ ｍｉａ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｆ ｔ ｅ ｒ ｔ ｎ ｉ ａ ｅ Ｎ ｔ ｅ ａ ｎ ｔ ｔ ｏ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ １ ｅ ｉ ｅ ｓｔ ｂ ｓ ｄ Ｏ ｈ ｏ ｓ ｗｉ ｎ ｙ
机 械 设 计 与 制 造
１４ ０
文章 编 号 ：０ １３ ９ （ ００）７ ０ ０ — ２ １０ — ９ ７ ２ １ ０ — １４ ０
第 ７期
２１ ０ ０年 ７月
Ｍ ａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｉ ｅｙ ｓｇ
＆
Ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆｃｕｅ
基 于声一 超声技 术的钢丝绳强度检测方法的研 究 术
：
【 摘
要】 简述了 钢丝绳检测 目 前存在的一些问题 ， 了声一 介绍 超声检测的发展及现状， 出了基于 ： 提
÷
÷ 声一 超声检 测技 术和拉断试验 来推 断钢丝绳破 断拉 力的方法 ， 着重介绍其 系统 、 原理及检测方法。
！
；
：
关 词： 丝 声 超 检测； 度 测；力波 子 键 钢 绳；一 声 强 检 应 因