一种矿用振动筛磁记忆检测装置与方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种矿用振动筛安全检测装置及检测方法，具体是一种矿用振动筛磁 记忆检测装置与方法，属于煤矿安全与设备技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，煤炭资源在我国能源消费中占据主导地位。随着我国经济的快速发展，为了 满足人们生活和工业发展需求，对煤炭资源的开采量会不断增大，对煤炭原料的分类也更 加的精细。随着开采的不断深入，开采出的原煤中混有大量的矸石、灰分、末煤及粉煤，且含 水量也逐渐增加，致使原煤质量不断下降，导致燃烧不充分和浪费运力资源等问题。
[0003] 原煤的筛选分拣是提高煤炭质量和燃烧效率的有效途径之一，而振动筛则是筛分 工艺中最关键的设备，其提高了分拣效率，节约了大量的人力资源。现今，随着对煤炭需求 量的增加以及对煤炭质量要求的不断提高，振动筛的使用量大幅增加，并且要求振动筛的 处理能力越来越大，进而对振动筛的可靠性要求也更高。
[0004] 然而，在振动筛长时间、高负荷运作一段时间后，其侧板、横梁和支撑构件等受力 部位容易出现疲劳断裂、变形和焊缝接口处开裂等安全性问题，这些问题可能导致非计划 性停产及不必要的人员伤亡，给企业造成巨大的经济损失。
[0005] 现有的疲劳裂纹无损检测方法主要有超声检测方法、射线检测方法和涡流检测方 法等三种方法。超声法需要耦合剂，并且需要对材料表面进行清洁等预处理；射线检测方法 的裂纹缺陷检出率受到透照角度的影响，当裂纹面与射线近于垂直时很难检测出问题；涡 流检测方法不适用于形状复杂的零件，且受集肤效应限制。
[0006] 振动筛构件的疲劳失效分为裂纹萌生、裂纹扩展和断裂失效三个阶段。常规无损 检测方法（超声波检测、射线检测和涡流检测）可以有效的检测出各种宏观缺陷，但是对引 发疲劳失效的微观缺陷难以实施有效诊断。磁记忆检测方法对铁磁性材料表面应力集中部 位很敏感，而应力集中区往往也是裂纹萌生部位，因此，磁记忆检测方法可用于检测振动筛 疲劳裂纹特别是萌生阶段的早期裂纹。
[0007] 磁记忆检测技术是一种新型无损检测技术，由俄罗斯学者杜波夫提出。磁记忆检 测技术的原理是铁磁性材料在地磁场环境下受到外加应力作用时在应力和变形区会发生 磁致伸缩性质的磁筹组织定向和不可逆的重新取向，在变形和应力集中区形成磁异常，并 在表面形成漏磁场，且外加载荷消失后这种状态仍然能够保持。该漏磁场在应力集中区分 布特征是：切向分量具有最大值，法向分量的极性改变且存在过零点，漏磁场的法向分量梯 度在应力集中区具有最大值，切向分量梯度在应力集中区过零点且有极性的变化。
【发明内容】
[0008] 针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种矿用振动筛磁记忆检测装置与方 法，能够对可能产生裂纹的位置以及产生的早期微小裂纹进行准确诊断，并及时发现可能 存在缺陷的位置，减少因振动筛失效引起的非计划性停产及不必要的人员伤亡，降低或避 免由此导致的经济损失。
[0009] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种矿用振动筛磁记忆检测装置， 它包括：
[0010] 探头、滑移小车、信号调理电路、STM32F103C8芯片以及计算机；
[0011] 所述的探头固定于滑移小车之上，与信号调理电路相连，再通过STM32F103C8芯 片与计算机相连；
[0012] 其中，所述的探头检测到振动筛引起的磁场信号变化，并将采集的磁场信号变化 转化为电信号，经过信号调理电路和STM32F103C8芯片输入计算机中进行分析。
[0013] 所述的探头由磁敏电阻传感器、置位/复位电路、置位/复位电路控制电路以及电 源供电稳压电路组成；且磁敏电阻传感器固定于探头顶端、由高导磁材料制成的外壳封装。
[0014] 所述的磁敏电阻传感器为HMC1022型号的磁敏电阻传感器。
[0015] 所述的信号调理电路包括滤波电路、放大电路和A/D转换电路；
[0016] 其中，滤波电路包括两个0PA735,第一 0PA735的第1引脚通过第二电阻R2接地， 通过第四电阻R4接第4引脚；第一 0PA735的第2引脚通过第三电阻R3接第一电阻R1再 接信号调理电路输入端，通过第二电容C2接地；第一电阻R1和第三电阻R3之间接第一电 容C1与第一 0PA735的第4引脚相连；第一 0PA735的第3引脚接地；第一 0PA735的第5引 脚接+5V电源；第一 0PA735的第4引脚通过第三电容C3接第四电容C4再接第二0PA735 的第2引脚；
[0017] 第二0PA735的第2引脚通过第六电阻R6接地，第三电容C3和第四电容C4之间 接第五电阻R5与第二0PA735的第4引脚相连；第二0PA735的第3引脚接地；第二0PA735 的第1引脚通过第七电阻R7接地，通过第八电阻R8与第二0PA735的第4引脚相连；第二 0PA735的第5引脚接+5V电源。
[0018] 所述的滑移小车包括设置在弯板两侧的支撑侧板及光电编码器；支撑侧板上刻有 刻度并且设有夹紧旋钮以进行支撑侧板与弯板之间的高度精确调节，并且支撑侧板底部设 有四个转动小轮，光电编码器通过牙盘与滑移小车的轮轴连接；
[0019] 其中，探头通过夹持扣夹紧固定在弯板的中部。
[0020] 所述的滑移小车由铝合金非铁磁性材料制成。
[0021] 本发明还公开了一种矿用振动筛磁记忆检测方法，包括以下步骤：
[0022] 1)取与振动筛经相同工艺处理的材料制作试件，通过实验测得矢量合成漏磁切向 分量梯度跃变阈值1和K A，将其输入计算机作为判断损伤存在与否的信号阈值；
[0023] 2)设被测振动筛横梁或者侧板有η条检测轨迹，在每条检测轨迹上设有检测点 Χι, Χ2, χ3......Xm，相邻点间隔为2mm，η值由振动筛的横梁和侧板大小决定；
[0024] 3)利用上述的磁记忆检测装置检测轨迹1中位置Xl，χ2, χ3......x"处的2个相互 垂直的漏磁切向分量得 Hp (xj、Hq (X》、Hp (x2)、Hq (x2)、Hp (x3)、Hq (x3)......Hp (xm)、Hq (xm);
[0025] 4)将检测轨迹1中位置Xl，x2, x3......Xni处的2个漏磁切向分量进行矢量合成， 得至丨J Hpq (X!)、Hpq (x2)、Hpq (x3)......Hpq(xn)；
[0026] 5)计算检测轨迹1中相邻点间矢量合成漏磁切向分量之差
[0027] Δ Hpq (X) = Hpq (xj _Hpq 匕！），2 彡 i 彡 m，得到 Δ Hpq (χ12)、Δ Hpq (χ23)、Δ Hpq (x34)...... A Hpq (X(m l)m)，
[0028] 6)将检测轨迹1中的矢量合成漏磁切向分量之差ΔΗμ(χ12)、ΔΗ μ(χ23)、 A Hpq (χ34)……Λ Hpq (Χ〇111)Π1)除以测点间距2mm，可得漏磁切向分量梯度 C ^ ·
[0029] 7)若检测轨迹1中漏磁切向分量梯度无零点或者出现极性的变化，则可判定被测 振动筛轨迹1正常，振动筛轨迹1检测结束，跳转到步骤10);
[0030] 若漏磁切向分量梯度有零点或者出现极性的变化，则可判断零值点为可能存在裂 纹的位置；
[0031] 8)取出漏磁切向分量梯度最大值K_和漏磁切向分量梯度最小值K_，取两最值 之差得 ΔΚ = Kmax_Kmin;
[0032] 9)将Δ K与设定的矢量合成漏磁切向分量梯度跃变阈值心和K A进行比较；
[0033] 若矢量合成漏磁切向分量梯度跃变幅值△ K大于设定阈值&时，则判定在漏磁切 向分量梯度零点位置就是裂纹部位；
[0034] 若矢量合成漏磁切向分量梯度跃变幅值△ K小于设定阈值&大于阈值1^