钢丝绳LMA型损伤磁桥路检测法的研究
【摘要】本文研究了基于磁桥路原理的钢丝绳LMA型损伤的无损检测方法。构建了基于单层永磁体结构的磁桥路检测模型，并通过等效磁路模型分析和钢丝填充实验等方法研究了磁桥路中磁通密度和钢丝绳横截面积之间的线性关系。
【关键词】钢丝绳；LMA；磁桥路
钢丝绳是由铁磁性材料捻制而成的螺旋式构件，因其具有承重能力强、弯曲性能好、运行平稳无噪声、整根不会骤然折断等优点，而在煤矿、冶金、交通运输、机械等领域得到广泛使用。
在当前的研究中，钢丝绳的损伤主要分为两种[1]：其一为局部缺陷型损伤（LF，Local Fault），主要表现为断丝；其二为截面损伤（LMA，Loss of Metallic Area），主要表现为横截面积损耗。其中，LMA型损伤是关乎钢丝绳使用安全性的重要指标，对其进行有效的检测具有十分重要的作用和意义。
在本论文中，笔者研究了基于磁桥路原理的钢丝绳LMA型损伤的无损检测方法。构建了基于单层永磁体结构的磁桥路检测模型，并通过等效磁路模型分析和钢丝填充实验等方法研究了磁桥路中磁通密度和钢丝绳横截面积之间的线性关系，实现了钢丝绳LMA型损伤的定量检测。
1.磁桥路检测法的基本原理
线性霍尔元件是钢丝绳损伤电磁检测法中的敏感元件，在基于漏磁检测法的钢丝绳LF型损伤的检测中应用广泛。但由于霍尔元件本身的特性所致，当把霍尔元件放置在磁通密度较大的主磁路或回磁路中时，由于磁路中的磁通密度较大（1～1.2T），远远超出了霍尔元件的线性区间，它的输出信号饱和，对微小的磁场变化不敏感[2]。因此传统上，对于钢丝绳LMA型损伤的检测主要采用主磁通检测法，利用感应线圈和积分电路对钢丝绳轴向的主磁通变化进行检测，但此种方法在检测速度不均匀时，传感器的输出信号会发生畸变，极低速时无法输出，检测精度有待提高[3]。
因此，为了能够利用霍尔元件进行钢丝绳LMA型损伤的检测，可将霍尔传感器放置于磁桥路中央的空气间隙中，以测量磁通密度在平衡点处的微小变化。该处的磁通密度约为0.1T量级，已经完全处在霍尔元件的线性区间内，保证了线性霍尔元件检测的灵敏度。在本文的研究中，笔者对单层永磁体结构的磁桥路检测法进行了模型分析，并验证了在单层永磁体结构中磁桥路检测法的有效性。钢丝绳LMA型损伤磁桥路检测的原理如图1所示。
通过永磁体励磁机构，将钢丝绳和主磁路励磁到饱和状态。由于在方向上，钢丝绳和主磁路关于磁桥路对称，且铁磁性材料的磁导率远...
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