摘要：电磁检测是矿用钢丝绳缺陷可靠的检测手段之一。基于电磁法的矿用钢丝绳缺陷检测,目前存在缺陷与信号特性表征规律不明确的问题,定量识别时存在无关信号特性,影响识别准确性。采用三维磁偶极子理论计算、Maxwell模拟仿真与试验相互验证的方法,总结漏磁信号特性与缺陷变化之间的表征关系。首先建立磁场环境下的钢丝绳三维磁偶极子理论模型,应用模型对标准缺陷处进行磁场理论计算并进行Maxwell模拟仿真;分别提取理论值与仿真值的峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值、峰谷值宽度四项信号特性,进行缺陷与信号的表征分析;最后设计缺陷进行试验验证,得到试验数值的斯皮尔曼相关系数。试验结果表明:缺陷的宽度、深度与峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值3个信号特征值呈正相关,与峰谷值宽度无明显相关性;缺陷长度与峰/谷绝对值呈先上升后下降的趋势,与波宽、峰谷差值、峰谷值宽度呈正相关。并且发现宽度缺陷信号幅值最强,长度缺陷信号幅值最弱,深度信号幅值居中,峰谷差值和峰谷绝对值与缺陷相关性最高。该研究具有一定的工程指导价值。

摘要：在钢丝绳损伤检测中,探伤仪结构设计对钢丝绳损伤检测精度至关重要。针对现有基于电磁的钢丝绳探伤仪各结构参数及参数各种组合研究不充分的问题,提出了一种基于正交试验的钢丝绳探伤仪结构参数优化方法。基于径向磁环磁场分布的理论数学模型和等效磁路理论模型,分析得出影响钢丝绳探伤仪检测精度的结构参数有磁铁长度、磁铁厚度、衔铁厚度、衔铁长度和倒角参数。通过正交试验方法研究了各参数之间的影响等级及影响显著性:各参数对钢丝绳探伤仪检测精度的影响等级为磁铁厚度、磁铁长度、衔铁长度、衔铁厚度和倒角情况,磁铁厚度、磁铁长度和衔铁长度影响显著,在设计钢丝绳探伤仪时应优先考虑,衔铁厚度及倒角显著性不强,可以忽略;磁铁厚度和磁铁长度(<70 mm)的影响随着水平的增长整体呈正相关关系,随着磁铁厚度和磁铁长度的增大,检测精度会明显提升;而衔铁长度整体呈负相关关系,长度越长,检测精度越差。根据上述分析结果,确定了钢丝绳探伤仪各参数优化数值,并对优化前后的钢丝绳探伤仪的磁力线分布、磁场分布及径向、轴向各相位磁感应强度的分布进行对比验证。结果表明:基于正交试验优化后的钢丝绳探伤仪,磁力线分布均匀,对钢丝绳的励磁效果达到2 T以上,漏磁信号明显,不同相位下的损伤信号区别较大;与优化前的钢丝绳探伤仪相比具有磁感应强度大幅度提高、空域分布明显改善、对传感器位置(提离值)的要求相对宽泛的优势,径向检测精度提升了40%左右,轴向检测精度提高约80%,对钢丝绳损伤的感知效果明显提升。

摘要：漏磁通检测法是应用最广泛的矿用钢丝绳损伤检测方法,目前未有考虑磁通回路中磁噪声信号对钢丝绳损伤漏磁通检测信号影响的研究。基于钢丝绳损伤漏磁通检测原理,构建了漏磁通检测等效磁路模型,采用Ansoft Maxwell有限元软件对磁通回路的磁场分布进行仿真,结果表明除主磁通和钢丝绳损伤漏磁通外,磁通回路中还存在多处磁噪声回路,易对钢丝绳损伤漏磁通检测信号造成干扰,其中衔铁导磁路径的漏磁通和两侧永磁体与空气介质之间耦合漏磁通的影响最大。基于仿真分析结果,对磁通回路进行了优化设计:将衔铁与永磁铁接触部位由直角结构改为圆角结构,以减小该部位的漏磁通,增大衔铁导磁路径中的主磁通,进而增强钢丝绳损伤漏磁通检测信号;采用高导磁材料设计环形磁桥路屏蔽装置并安装在损伤漏磁通检测区域,引导两侧永磁体与空气介质之间耦合漏磁通的走向,减小耦合漏磁通对钢丝绳损伤漏磁通检测的影响。实验结果表明,磁通回路经优化后,钢丝绳损伤检测信号特征较优化前更加明显,采集信号由6.14 mV增大至18.59 mV,验证了优化方案可提高磁通回路传递效率,对损伤漏磁通有聚合增强效果,减小了永磁体与空气介质之间耦合漏磁通与钢丝绳损伤漏磁通的叠加效应,有利于提高钢丝绳损伤检测准确性。

摘要：针对目前井下人员、车辆、设备等移动目标位置精确管理存在的不足,本文对面向矿井动目标的定位算法与指纹定位模型进行研究。设计出一种基于改进粒子群优化SVR模型与Chan优化距离指纹匹配融合定位方法。首先,构建一种基于STM32 ARM主控制器和DWM1000的超宽带(UWB)核心节点模型,通过双边双向测距和飞行时间法(TOF)对传输距离数据进行计算。在此基础上,通过依次在特定点采集距离指纹,基于改进的PSO-SVR模型进行移动目标路线拟合,预测目标的移动路径。再将其与Chan指纹进行结合,拓展出优化距离指纹融合定位方法。实验结果表明,本文提出的指纹优化匹配融合定位方法能够较好地预测出移动路径,最大误差不超过20 cm,平均误差不超过1 cm。本文研究对矿井智能化建设及安全生产具有重要意义。

摘要：针对目前钢丝绳聚磁检测中存在的问题,把有限元分析技术用于矿用钢丝绳的聚磁检测中,研究基于霍尔元件的钢丝绳检测聚磁器结构,以及当选用霍尔元件时,应该遵从什么原则。研究结果表明:对基于霍尔元件的矿用钢丝绳检测,可研究设计一边分布4个聚磁柱的环形聚磁环,环绕钢丝绳周围一圈布置4片霍尔元件;在使用霍尔元件进行钢丝绳损伤检测时,应该选择感应面较宽的霍尔元件。

摘要：非牛顿流体流变特性复杂多样,测试原理有管流法、落球法、圆盘法、同轴旋转粘度计法等,相应的测试仪器也是多种多样。但针对同一种流动特性较差的非牛顿流体,若采用不同的方法和仪器进行测试,由于不同的测试状态被测流体的受力和运动状态不同,得出的流变特性及参数也是不同的。尤其是针对工业管道输送的流动性较差、流变特性又较难测试的非牛顿流体,如何准确测试被输送介质的流变特性,为管道工艺提供设计依据是亟待解决的问题。基于此,本文设计了加压管式流变测试系统,基于管流法的流变测试原理,通过氮气加压致使被测试物料流动,模拟管道输送的工况,测试流动性较差的非牛顿流体的流变特性,为管道工艺设计提供实验平台。

摘要：为保障钢丝绳运行安全,需要对钢丝绳进行定期无损检测。现有钢丝绳检测方法中,基于漏磁原理的电磁检测法是公认的最实用的检测方法。采用3D Maxwell仿真磁场信号,经过调整磁铁磁场强度、磁铁距离和提离值,验证圆周阵列检测方法,最后对钢丝绳漏磁进行动态仿真,记录运动全过程的漏磁信号。通过本论文的研究,得到了合适的钢丝绳探伤仪参数;对运动全过程的漏磁信号进行分析,可以得到Y方向漏磁信号对钢丝绳断丝的反应最为显著,为第二代探伤仪的设计提供了关键的数据参考。

摘要：针对目前煤矿安全人员定位管理和应急救援通信系统存在的不足,提出基于Mesh的灾害遇险人员生命体征远程监测技术研究。重点研究了人体体温、呼吸频率等人员生命体征信息测量技术,设计了无线Mesh网络结构,研究了无线Mesh网络技术。该研究对井下救护队员和受困人员安全,避免救护队员二次伤亡,最大限度的科学营救被困人员,提高救援效率,减少事故损失,具有重要意义。

摘要：为实现无人化掘进装备自主作业、完成既定任务,开展了截割轨迹规划及边界控制方法研究。通过分析煤岩硬度与截割臂摆速、截割电动机转速之间的数学关系模型,提出了基于多传感器参数判断的煤岩硬度环境信息描述方法;采用栅格法对环境模型进行建模,构建了栅格地图;针对截割的扫底、自动截割及自动扩帮3个过程,分别规划了截割轨迹;并提出边界控制方法,对规划后的轨迹进行精准自动控制。研究结果表明:提出的截割轨迹规划方法,可使截割头从任意起点躲避夹矸所在位置截割完整个断面,经过试验验证,设计的边界控制方法控制精度较高,可保证巷道边界成形质量,为实现整条巷道的自主定向掘进提供了重要技术基础。

摘要：为加快建设一流本科教育,以具有代表性的宾州州立大学工程图学为例,对教学模式进行了深入对比与新方法探索研究。国外在教学内容上重视三维构形,关注细节;教学实践上立足项目设计,理论与实践有机融合;教学手段能灵活综合运用胶片投影、多媒体和白板“三位一体”。根据宾州州立大学工程图学注重教学内容与设计思维相结合的思想,结合国内教学现状,潜心思索,进行了教学方法改革探索与实践。以装配图为引导,零件图为课程开展的思维导图,对教学内容进行了模块化编排;同时制作了三维虚拟教具,提升学生的三维形体库储备,强化读图能力;最后引导学生通过SolidWorks软件虚拟设计机械构件,并进行3D打印的延展实践教学应用。相较目前国内多所高校“细而全”的输入式教学模式,强化了学生的表达技能训练和主观能动学习,且学习成效显著,教学方法改革具有一定的有效性。