一種檢測閘門變形的裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測閘門變形的裝置與方法，屬于測量【技術(shù)領(lǐng)域】。裝置包括兩對厚度不同的電磁鐵、鋼絲弦線、探頭、鋼板、導(dǎo)線、系統(tǒng)電源、信息條例電路、單片機、數(shù)據(jù)采集器和功率放大器；本發(fā)明主要運用渦流檢測技術(shù)，通過測量探頭與鋼板之間的距離來檢測閘門表面是否發(fā)生變形；運用電磁鐵實現(xiàn)水下無人操作。兩對厚度不同的電磁體按對角線放置，使得固定在其上的鋼絲弦線處于異面位置，通過信息調(diào)理電路、單片機、數(shù)據(jù)采集器和功率放大器的運算處理，可以檢測出弦線間距離并與兩電磁鐵厚度之差做比較，能夠?qū)﹂l門變形進行較為精確的測量，實現(xiàn)了不停航狀態(tài)下的閘門變形檢測，有效地保障了船閘快速高效運行。
【專利說明】—種檢測閘門變形的裝置與方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種檢測閘門變形的裝置及方法，屬于測量【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】:
隨著水運事業(yè)的發(fā)展，船舶運量及船型均呈逐漸加大的趨勢，長期以來對于船閘的維護都是一項重要而艱巨的任務(wù)。閘門作為船閘中最重要的組成部分，在行船過程中容易受到船體的撞擊而變形，影響了閘門的正常使用，如果不加以重視，可能會帶來嚴重的后果。
[0003]現(xiàn)有工程中，對于閘門變形的檢測方法主要是通過在閘門四角設(shè)置相同高度的墊塊，在處于對角線位置的墊塊表面拉直線，看兩條直線能否平面相交。而這種方法由于無法遠距離判斷兩條直線是否相交，從而要求在檢測時一定要停航抽水，影響船閘正常運行，具有相當大的局限性。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述【背景技術(shù)】中存在的問題，提供一種檢測閘門變形的裝置及方法，能夠在船閘正常運行時較為精確地確定閘門變形的程度，同時為閘門后期的維修工作提供準確可靠的信息。
[0005]為實現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案:
一種檢測閘門變形的裝置，包括兩對厚度不同的電磁鐵、鋼絲弦線、探頭、鋼板、導(dǎo)線、系統(tǒng)電源、信息調(diào)理電路、單片機、數(shù)據(jù)采集器和功率放大器，其特征在于:電磁鐵吸附于閘門四角；弦線末端連接處于對角線上的兩對電磁鐵，所述厚度不同的電磁鐵包括IOcm厚度電磁鐵和15cm厚度電磁鐵,其中與IOcm厚度電磁鐵相連的弦線中心處放置光滑鋼板,與15cm厚度電磁鐵相連的弦線中心放置探頭；探頭位于鋼板正上方。
[0006]所述的與厚度為IOcm的電磁鐵相連的弦線不通電，中間與鋼板懸掛相連，使鋼板平面與弦線位于同一平面內(nèi)。
[0007]所述的電磁鐵置于閘門四角，厚度相同的電磁鐵對角放置，弦線連接處于對角線上的兩電磁鐵，此時弦線平行于閘門表面，靠近閘門表面的弦線中央懸掛有光滑鋼板，遠離閘門表面的弦線中央連接探頭，探頭通過鋼絲弦線、導(dǎo)線與控制箱體相連，形成通路，控制箱體內(nèi)，系統(tǒng)電源、信息調(diào)理電路、單片機、數(shù)據(jù)采集器和功率放大器依次用導(dǎo)線連接，與控制箱體外部形成回路。
[0008]所述的鋼絲弦線兩端固定于位于對角位置的電磁鐵上，通過調(diào)節(jié)電磁鐵上的纏繞器固定螺栓，確保鋼絲弦線拉直，探頭和鋼板均與相連接的鋼絲弦線在同一平面內(nèi)。
[0009]本發(fā)明的工作原理是通過渦流檢測技術(shù)來測試船閘閘門的變形情況。
[0010]所述的探頭包括兩個組成部分:激勵線圈和霍爾傳感器。當帶有交變電流的激勵線圈接近金屬導(dǎo)體材料時，激勵線圈中產(chǎn)生的交變磁場會在金屬導(dǎo)體中感應(yīng)出變化的感生渦流，變化的感生渦流又會產(chǎn)生與原磁場成反向作用的渦流磁場，通過測量檢測線圈中阻抗的變化或者磁敏傳感器中磁場強度大小的變化就可以間接地得到金屬導(dǎo)體中缺陷的有無情況?；魻杺鞲衅鲃t是把由激勵線圈產(chǎn)生的信號傳遞給信號調(diào)理電路。
[0011]所述的控制箱體內(nèi)含六個部分:系統(tǒng)電源、信號發(fā)生器、信息調(diào)理電路、單片機、數(shù)據(jù)采集器、功率放大器。其中，信號發(fā)生器負責發(fā)射脈沖信號，數(shù)據(jù)采集器負責接收信號并作分析。
[0012]所述的信號發(fā)生器包含MSP430單片機和功率放大電路。MSP430單片機在工作時可產(chǎn)生脈沖信號，脈沖信號通過數(shù)據(jù)采集器加以記錄后，輸入功率放大電路，通過電磁鐵、導(dǎo)線和探頭形成閉合回路。
[0013]所述的數(shù)據(jù)采集器采用PC機進行控制。
[0014]本發(fā)明還提出了一種檢測閘門變形的裝置的檢測方法，包括如下步驟:
步驟A，將信號發(fā)生器與數(shù)據(jù)采集器按次序連接好，如說明書附圖所示。
[0015]步驟B，安裝鋼板和探頭。鋼板一條對角線位置上的反對稱位置設(shè)有大小相同的圓孔，與其相連接的鋼絲弦線穿過圓孔系牢固定；同樣方法固定探頭。
[0016]步驟C，安裝鋼絲弦線和電磁鐵。將鋼絲弦線穿入電磁鐵鋼絲弦線卡槽內(nèi)，并纏繞至鋼絲弦線纏繞器；安裝電磁鐵時要分對沿閘門門板下方安裝，每對電磁鐵沿閘門對角線方向布置，接通電磁鐵電源，使電磁鐵吸附于閘門門板上，弦線兩端經(jīng)鋼絲弦線纏繞器后在閘門頂端固定，使得弦線拉緊，保證鋼板和探頭靜止穩(wěn)定且垂直正對。
[0017]步驟D，接通電源，探頭上的激勵線圈與信號發(fā)生器相連，激勵線圈中有脈沖信號，引起閘門表面產(chǎn)生渦流效應(yīng)，由于線圈耦合作用，檢測線圈中阻抗發(fā)生變化，通過霍爾傳感器傳送到信號調(diào)理電路中。
[0018]步驟E，觀察數(shù)據(jù)采集器上顯示的數(shù)據(jù)，即探頭底部與鋼板表面距離，與應(yīng)有距離相比較，判斷閘門變形情況。
[0019]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明靈敏度較高，能夠?qū)﹂l門變形情況進行較為精確的測量。
[0020]2、本發(fā)明機械自動化程度高，能夠迅速及時將閘門變形情況反饋到數(shù)據(jù)采集器中，具有很高的工作效率。
[0021]3、本發(fā)明對環(huán)境的適應(yīng)性高，解決了閘門變形必須在停航時檢測的條件制約問題，提高了工作效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明裝置的模塊連接示意圖；
圖3是本發(fā)明裝置電磁鐵部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明裝置控制箱體內(nèi)各部分結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明裝置探頭部分的工作原理圖。
[0023]圖中標號解釋:1、厚度為IOcm的電磁鐵,2、厚度為15cm的電磁鐵,3、鋼絲弦線,4、探頭，5、鋼板，6、導(dǎo)線，7、控制箱體，8、系統(tǒng)電源，9、信息調(diào)理電路，10、單片機，11、數(shù)據(jù)采集器，12、功率放大器，13、感應(yīng)電流，1-1、鋼絲弦線纏繞器，1-2、纏繞器固定螺栓，1-3、鋼絲弦線卡槽，3-1、激勵線圈。
具體實施方案
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案的實施作進一步的詳細描述:如圖1及圖4所示，本發(fā)明一種檢測閘門變形的裝置包括2個厚度為IOcm的電磁鐵1、2個厚度為15cm的電磁鐵2、鋼絲弦線3、探頭4、鋼板5、導(dǎo)線6、控制箱體7 ;控制箱體內(nèi)7包含系統(tǒng)電源8、信息調(diào)理電路9、單片機10、數(shù)據(jù)采集器11、功率放大器12、鋼絲弦線纏繞器1-1、纏繞器固定螺栓1-2、鋼絲弦線卡槽1-3。
[0025]在檢測閘門變形的工作中，先將控制箱體7安裝完畢，如圖4所示。再安裝電磁鐵I和電磁鐵2、鋼絲弦線3、鋼板5和探頭4，位置如圖1所示。鋼板5 —條對角線位置上的反對稱位置設(shè)有大小相同的圓孔，每直角區(qū)域兩個，與其相連接的鋼絲弦線穿過圓孔系牢固定；同樣方法固定探頭。電磁鐵I和電磁鐵2要分別安裝，沿閘門對角線方向，鋼絲弦線3端部穿入電磁鐵鋼絲弦線卡槽1-3內(nèi)，并纏繞至鋼絲弦線纏繞器1-1，如圖3所示；安裝電磁鐵1，2時要分對沿閘門門板下方安裝，電磁鐵1，2沿閘門對角線方向布置，接通電磁鐵1，2電源，使電磁鐵吸附于閘門門板上，鋼絲弦線3兩端經(jīng)鋼絲弦線纏繞器1-1后在閘門頂端固定，使得鋼絲弦線3拉緊，鋼板5和探頭4垂直正對。
[0026]若探頭4下方與其連接的鋼絲弦線3的距離為1cm，則對于未變形閘門，其探頭4
距離鋼板5的檢測距離應(yīng)為4cm。探頭4與鋼板5之間的距離可用如下方法檢測:探頭4靠
近閘門表面的一端設(shè)有感應(yīng)器，用來測量探頭4到閘門表面的距離，距離在一定范圍內(nèi)。距
離可以用如下公式計算
【權(quán)利要求】
1.一種檢測閘門變形的裝置，包括兩對厚度不同的電磁鐵、鋼絲弦線、探頭、鋼板、導(dǎo)線、系統(tǒng)電源、信息調(diào)理電路、單片機、數(shù)據(jù)采集器和功率放大器，其特征在于:電磁鐵吸附于閘門四角；弦線末端連接處于對角線上的兩對電磁鐵，所述厚度不同的電磁鐵包括IOcm厚度電磁鐵和15cm厚度電磁鐵，其中與IOcm厚度電磁鐵相連的弦線中心處放置光滑鋼板，與15cm厚度電磁鐵相連的弦線中心放置探頭；探頭位于鋼板正上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測閘門變形的裝置，其特征在于:與厚度為IOcm的電磁鐵相連的弦線不通電，中間與鋼板懸掛相連，使鋼板平面與弦線位于同一平面內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測閘門變形的裝置，其特征在于:電磁鐵置于閘門四角，厚度相同的電磁鐵對角放置，弦線連接處于對角線上的兩電磁鐵，此時弦線平行于閘門表面，靠近閘門表面的弦線中央懸掛有光滑鋼板，遠離閘門表面的弦線中央連接探頭，探頭通過鋼絲弦線、導(dǎo)線與控制箱體相連，形成通路，控制箱體內(nèi)，系統(tǒng)電源、信息調(diào)理電路、單片機、數(shù)據(jù)采集器和功率放大器依次用導(dǎo)線連接，與控制箱體外部形成回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測閘門變形的裝置，其特征在于:鋼絲弦線兩端固定于位于對角位置的電磁鐵上，通過調(diào)節(jié)電磁鐵上的纏繞器固定螺栓，確保鋼絲弦線拉直，探頭和鋼板均與相連接的鋼絲弦線在同一平面內(nèi)。
5.一種基于權(quán)利I所述的檢測閘門變形的裝置的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟A，將信號發(fā)生器與數(shù)據(jù)采集器按連接好； 步驟B，安裝鋼板和探，鋼板一條對角線位置上的反對稱位置設(shè)有大小相同的圓孔，與其相連接的鋼絲弦線穿過圓孔系牢固定；同樣方法固定探頭； 步驟C，安裝鋼絲弦線和電磁鐵，將鋼絲弦線穿入電磁鐵鋼絲弦線卡槽內(nèi)，并纏繞至鋼絲弦線纏繞器；安裝電磁鐵時要分對沿閘門門板下方安裝，每對電磁鐵沿閘門對角線方向布置，接通電磁鐵電源，使電磁鐵吸附于閘門門板上，弦線兩端經(jīng)鋼絲弦線纏繞器后在閘門頂端固定，使得弦線拉緊，保證鋼板和探頭靜止穩(wěn)定且垂直正對； 步驟D，接通電源，探頭上的激勵線圈與信號發(fā)生器相連，激勵線圈中有脈沖信號，引起閘門表面產(chǎn)生渦流效應(yīng)，由于線圈耦合作用，檢測線圈中阻抗發(fā)生變化，通過霍爾傳感器傳送到信號調(diào)理電路中； 步驟E，觀察數(shù)據(jù)采集器上顯示的數(shù)據(jù)，即探頭底部與鋼板表面距離，與應(yīng)有距離相比較，判斷閘門變形情況。
【文檔編號】G01B7/16GK103900461SQ201410057832
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】陳達, 周末, 范可, 汪嘯, 廖迎娣 申請人:河海大學