Page 23 - 特种设备检验检测技术与质量管理研究

第一章 特种设备检验检测技术概述

长度，其中角度、长度是系统中线圈数量的函数。这些传感器提供了非常好的读
数，但是每次检测时，线圈都必须在现场缠绕在绳索上。这比较麻烦且费时，或

者转数有限，响应差。
第二，改进型线圈。为了避免将线圈缠绕在绳索上，线圈可以铰接，可以围
绕钢丝绳闭合。这一特征使其易于附着，尤其是对于环形绳索，但是由于伴随的
外部杂散磁通，铰接系统会导致读数异常，即一部分磁通由于铰接系统而离开并
进入传感器头。

第三，磁通门传感器。磁通门传感器测量总磁通量。它由一个被拾波线圈包
围的磁性材料芯组成。传感器位于磁体和钢丝绳之间的磁通路径中。它测量总通
量，可直接与金属横截面积相关联，从而与金属面积损失相关联。

第四，霍尔传感器。沿着传感器输入轴的磁场在传感器中产生输出电压。输
出电压是磁场强度的直接函数，用于检测断丝。使用电磁法的主要挑战之一是测
量的解释仍然高度依赖人工和主观判断，即结论高度依赖于解释专家的技能和经
验，以及由于例如绳索和传感器头之间的距离而产生的类似噪声的强烈变化。

（2）声波放射
声波放射是由材料内部结构变化引起的材料内部应力突然重新分布而产生的
应力织构。引起这些变化的各种原因包括裂纹的萌生和扩展、裂纹的张开和闭合

及腐蚀产物因素。应力波沿着材料高速传播，并且可以由压电换能器记录，通常
以高采样率记录。然后电信号被放大、调节（过滤）和存储，并使用不同的技术
进行分析。传感器不需要连接到绳索上来检测金属丝的断裂。钢丝绳断裂产生的
能量可以近似计算为 E=L2/dw。其中：E 为释放的能量，L 为断裂时的载荷，dw

为钢丝直径。因此，断线期间产生的机械能量与释放的声能和应变能成比例。释
放的大部分能量通常在 1kHz~1MHz 的范围内。钢丝绳断裂产生的波中的能量将
沿着钢丝绳传播，并在材料中衰减。钢丝绳中的载荷根据其结构分布在单根钢丝
上，而对于处于强张力下的钢丝绳，断裂期间的载荷很高，产生相对高能量的波，

很容易检测到。对于弯曲状态下的应用，由于疲劳导致的钢丝绳断裂可以在低负
载下进行，产生相对较小的能量波，不易检测。此外由于信号在空气中衰减明显，
因此记录仪必须靠近信号源放置。并且钢丝绳的断裂效应是不可逆的，因此需要
持续监控。

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