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第1章 绪论1

1.1 钢丝绳安全检测的意义1

1.2 钢丝绳损伤及张力检测研究的国内外发展与现状3

1.2.1 钢丝绳损伤检测的国内外研究概况3

1.2.2 钢丝绳张力检测的国内外研究概况6

1.3 钢丝绳安全检测研究的主要内容8

第2章 钢丝绳的结构及其损伤模式分析10

2.1 引言10

2.2 钢丝绳的结构10

2.3 钢丝绳的损伤模式与特征12

第3章 钢丝绳的磁化及励磁装置的设计16

3.1 引言16

3.2 钢丝绳的磁化方式16

3.2.1 同轴磁化方式17

3.2.2 极间磁化方式17

3.3 励磁磁路设计20

3.3.1 励磁磁路结构的确定20

3.3.2 励磁磁路中磁性材料的选择21

3.3.3 多回路周向均布励磁磁路的结构参数分析23

3.3.4 δ、Lm对极靴间漏磁场分布的影响25

3.3.5 多回路周向均布励磁磁路参数计算27

3.4 励磁装置的性能测试与磁场特性的实验分析29

3.4.1 钢丝绳与励磁装置相对运动方向对磁场分布的影响29

3.4.2 励磁装置磁化能力检验31

3.4.3 钢丝绳损伤信号信噪比检验32

第4章 钢丝绳损伤的检测及其信号预处理33

4.1 引言33

4.2 基于霍尔元件的钢丝绳损伤漏磁检测33

4.3 钢丝绳损伤的全磁通检测法36

4.3.1 检测原理36

4.3.2 检测实验及结果分析37

4.4 漏磁检测信号与全磁通检测信号的关系分析39

4.5 检测器设计原则及其输出信号的预处理42

4.5.1 检测器中霍尔元件的布置与数量选择原则42

4.5.2 霍尔元件输出信号的处理42

4.5.3 检测器中感应线圈的结构44

4.5.4 感应线圈输出信号的处理45

4.6 检测信号的等空间采样48

4.6.1 空间域信号的采样原理及误差分析48

4.6.2 空间域信号等空间间隔采样方法的实现50

4.7 钢丝绳损伤数字信号预处理51

4.7.1 数据压缩技术51

4.7.2 检测信号中异常数据区的自动分离52

4.7.3 检测信号中趋势项的去除53

第5章 数据采集与通信系统56

5.1 引言56

5.2 AT89C52单片机简介56

5.3 数据采集系统硬件设计56

5.3.1 单片机主控模块56

5.3.2 A/D转换模块58

5.3.3 距离检测模块59

5.3.4 通信模块60

5.3.5 特征值检波模块61

5.4 数据采集系统软件设计65

5.4.1 主程序66

5.4.2 INT1中断服务程序66

5.4.3 T1中断服务程序68

5.4.4 读T1服务子程序68

5.4.5 读T0服务子程序71

5.4.6 多字节无符号数加法子程序71

5.4.7 A/D转换子程序72

5.4.8 单片机通信服务程序72

5.5 上位机数据通信程序77

5.5.1 引言77

5.5.2 VB通信机制及通信控件介绍78

5.5.3 通信初始化80

5.5.4 通道测试80

5.5.5 数据的发送和接收80

第6章 基于等效磁偶模型的钢丝绳LF型损伤定量分析84

6.1 引言84

6.2 等效磁偶模型的建立与分析84

6.3 非线性优化问题的求解方法86

6.3.1 单纯形法（Simplex方法）86

6.3.2 高斯-牛顿法（Gauss-Newton法）87

6.3.3 初始参数的确定88

6.4 利用理论波形的仿真修正优化算法89

6.5 检测实验93

6.5.1 实验装置93

6.5.2 实验方案95

6.5.3 实验结果及分析96

第7章 基于神经网络理论的钢丝绳损伤定量识别102

7.1 引言102

7.2 神经网络的基本概念与BP学习算法102

7.2.1 神经网络的基本概念102

7.2.2 BP学习算法105

7.3 BP神经网络的MATLAB实现107

7.3.1 MATLAB神经网络工具箱简介107

7.3.2 基于MATLAB神经网络工具箱的BP神经网络设计108

7.4 钢丝绳LF型损伤定量识别的ANN模型建立111

7.4.1 ANN模型输入参数选择及其归一化处理112

7.4.2 ANN模型输出参数的确定114

7.4.3 ANN模型的建立114

7.5 ANN模型的训练与检测实例115

7.5.1 输入、输出样本选择115

7.5.2 网络训练116

7.5.3 检测实例及结果分析119

第8章 钢丝绳张力定量检测原理与方法121

8.1 引言121

8.2 非接触式钢丝绳张力定量检测原理122

8.3 钢丝绳张力与时间域计测值的关系125

8.4 钢丝绳张力检测实验及结果分析126

第9章 钢丝绳损伤检测信号的小波分析131

9.1 引言131

9.2 小波分析基本理论131

9.3 钢丝绳断丝损伤信号的预处理134

9.3.1 小波滤波原理134

9.3.2 基于小波变换的滤波消噪方法135

9.4 基于小波变换的钢丝绳断丝信号提取138

9.4.1 小波变换用于断丝识别原理138

9.4.2 钢丝绳断丝信号提取方法140

9.5 利用小波谱进行钢丝绳定量识别141

9.5.1 小波谱估计141

9.5.2 基于小波网络的钢丝绳断丝定量识别143

第10章 钢丝绳剩余强度实验研究与安全性评价147

10.1 引言147

10.2 钢丝绳金属截面积的磁桥路检测原理147

10.3 钢丝绳金属截面积检测装置148

10.4 钢丝绳金属截面积检测实验及结果分析149

10.5 钢丝绳剩余强度的实验研究152

10.5.1 实验装置与试件152

10.5.2 检测实验及结果分析153

10.5.3 钢丝绳剩余强度模型154

10.6 基于损伤与张力检测的钢丝绳安全性评价160

第11章 基于VB的钢丝绳安全检测虚拟仪器162

11.1 引言162

11.2 虚拟仪器概述162

11.2.1 虚拟仪器的概念162

11.2.2 虚拟仪器的特点163

11.3 钢丝绳安全检测系统虚拟仪器的设计164

11.3.1 虚拟仪器的构成形式164

11.3.2 虚拟仪器的设计164

参考文献170