纱管振幅检测技术研究

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材料和外形都能得志其要求，其缺乏之处便是在使用激光位移传感器之前都需对其举行必要的校准和标定[8，9]，且其校准和标定过程较为繁琐。由于激光位移传感器优点突出，因此其被广泛用于各种管道的检测以及各种细小的位移检测等多方面的领域[10-11]。本文基于激光测量原理设计一种新的非接触式纱管振幅监测系统，纱管振幅数据评价算法，利用所得系统对不同磨损类型纱管举行振幅检测测验，为今后纱管振程检测机制供给技术支持，有助于提高纱管质量和生产效率。

1纱管振幅检测原理

本次纱管振幅检测测验中，考虑纱管外观特性选用直射式激光测量原理对纱管上部振幅举行检测，图1示出直射式激光位移传感器原理图。

激光位移传感器的工作原理为通过传感器内的激光放射器向被测物体的待测面放射一束激光束，由于散射或反射现象激光束照射到被测物体外观后返回到传感器内部的CMOS影像上，通过位移传感器的内部算法从而计算出被测物体外观到传感器的距离，并将位移显示在传感器的LED显示屏上，同时还输出相应位移的电压值并传送给数据采集卡，图2示出激光三角法测量模型图。

2纱管振幅数据处理算法

（1）紗管振幅均值

纱管振幅均值回响了振幅数据的集中趋势，其表达式为：

式中：N—采样数据点总数；

xi—第i个采样点。

（2）纱管振幅偏移率和积分变化率

纱管振幅偏移率是指在做纱管振幅检测测验时超出给定标准振幅片面检测个数占总体检测点个数的比例，利用纱管振幅偏移率来评价纱管，其表达式为：

式中：—设定的纱管振幅阈值，mm。

上述DR仅表示超过纱管振幅阈值点个数的比例，还可利用积分变化率（IDR（%））来评价纱管振幅超过阈值的程度，该参数回响了所检测的纱管振幅超过阈值的程度，且该值随着阈值的增大而减小。其计算公式如下：

3测验结果与分析

3.1系统组成及测验条件

纱管振幅检测系统的检测过程主要是通过激光位移传感器检测高速旋转纱管的上部垂直于激光束方向的摆头位移，并在传感器上显示位移大小，同时将相应的电压信号传递给数据采集卡，结果将采集到的电压信号显示在计算机上。图5示出纱管

振幅检测系统工作简图，图6示出纱管振幅检测总体测验平台。

图5纱管振幅检测系统

测验系统中，选用激光器位移传感器型号为松下公司的HG-C1030型，表2给出传感器的根本参数。测验中选用研华公司生产的PCI-1711数据采集卡，其工作原理主要是采集传感器对被测物体所检测的信号传送到上位机中举行分析和处理。本测验中数据采集卡主要是将激光位移传感器传送过来的模拟量信号传递给计算机，并通过相应的软件对采集信号举行显示。

图6纱管振幅检测测验平台

1-纱管2-激光位移传感器3-工作台4-PCI-1711I/O接口5-纱管增速装置6-数据采集软件系统

本次测验中，选择不同磨损类型的205纱管及相配套的锭子举行振幅检测，锭子转速为18000r/min，表3给出纱管的几种磨损类型，图7示出不同磨损类型纱管片面样本。

3.2检测系统标定

检测系统的标定实际上就是确定输入输出关系的函数表达式，此时通过操纵物体离传感器的位移变化值来输出相应的电压变化信号值，并且利用最小二乘拟合得出输入与输出的数学函数表达式，假设此时y表示位移，x表示相应的电压输出信号。经过标定测验和MTLAB最小二乘曲线拟合可得出其相应的线性拟合函数为：

图8示出系统标定的线性拟合直线图。

3.3测验结果与议论

根据表3所示的纱管不同磨损类型对纱管举行振幅检测测验，其中振幅阈值α根据新纱管振幅的评价标准适选中择0.3mm、0.4mm和0.5mm等三组举行测验，并列出各组纱管的振幅数据，得出相应的结果如下：

（1）上部完全接触下底口也接触良好

表4给出在该组测验下十支纱管振幅统计结果，图5-9示出1号纱管振幅曲线图，选择600个数据点作为样本点举行绘图。

由表4和图9可知：纱管不偏心且与锭子上部完全接触下底口也接触良好时纱管振幅的最大值、最小值和振幅均值都较小，由纱管振幅偏移率可知在振幅阈值为0.3mm时其振幅偏移率都较大，随着振幅阈值的增大，其振幅偏移率逐步减小，尤其在阈值为0.5mm时十支纱管的振幅偏移率均值为0.043%，根本接近0，说明此时纱管振幅摇摆大片面在其给定振幅标准阈值内；由振幅积分变化率均值从17.06%降低到0.004%可知其振幅积分变化率也随着振幅阈值的增大而减小甚至接近为0，说明此时振幅超过给定振幅阈值的程度随阈值的增大而减小。由三

（a）第1种磨损类型（b）第2种磨损类型（c）第3种磨损类型

（d）第4种磨损类型（e）第5种磨损类型（f）五种磨损类型纱管样本

图8系统标定拟合直线

个振幅偏移率均值可知振幅阈值选为0.3mm和0.4mm时其振幅偏移率均值分别为64.04%和22.68%都较大，而振幅阈值为0.5mm时其振幅偏移率均值为0.043%，其振幅根本在给定振幅阈值内摇摆，根本符合使用后纱管合格要求条件，因此可以提出访用后的纱管合格时振幅评价阈值应为0.5mm较适合。而实际检测出的振幅值比上章中同种接触处境下ADMAS仿真得出的振幅稍大一些，其主要理由是测验中使用的是使用后的纱管且无法完全操纵纱管的不偏心，以及一些其它影响因素也会影响其振幅值的大小，但二者振幅曲线根本类似，其振幅值都较小，变化也较平匀，符合测验预期结果。

（2）上部损坏下底口接触良好

表5给出在该组测验下十支纱管振幅统计结果，图10示出7号纱管振幅曲线图，选择600个数据点作为样本点举行绘图。

由表5和图10可知：纱管不偏心且与锭子上部接触损坏而下底口接触良好时其阈值为0.3mm、0.4mm和0.5mm的振幅偏移率均值分别为86.17%、61.14%和17.35%，与前一种测验处境下振幅偏移率均值64.04%、22.68%和0.043%相比明显增大，说明此时纱管振幅数据点超出其给定振幅阈值的数量增加，纱管振幅摇摆明显，其振幅积分变化率均值同样增加明显，此时振幅超过给定振幅阈值的程度增大。因此在此种接触条件下纱管振幅变化较大，其振幅值偏离程度明显增加。由三个振幅偏移率均值可知振幅阈值选为0.4mm以下时其超出振幅阈值的数据点比例到达60%以上，说明此时选用振幅阈值为0.4mm及以下并不适合，而当振幅阈值选为0.5mm时其振幅偏移率为17.35%，因此此时选择振幅阈值为0.5mm较为适合。由于测验中无法精确的操纵上部接触面的接触段数，因此并不能很好的模拟出上章中所分析的上部接触面的接触处境，但测验得出的结果与上章中所分析的上部接触面磨损会增加纱管振幅的结果相类似，验证了纱管与锭子上部接触面的磨损会增加纱管振幅的结论。

4结论

本文针对纱管振幅检测问题，利用激光位移传感器搭建纱管振幅检测测验平台，对不同磨损类型的纱管举行振幅检测，得出了各种测验条件下纱管振幅值；并利用本文提出的纱管振幅数据评价算法，求出各测验条件下振幅阈值分别为0.3mm、0.4mm和0.5mm时的振幅偏移率和积分变化率，最终可得出如下结论：

（1）振幅偏移率和积分变化率随着振幅阈值的增大而减小，通过比较各测验条件下的三个振幅偏移率均值和积分变化率均值可知振幅阈值选为0.4mm及以下时其超出振幅阈值的数据点比例较高，其振幅偏离程度也较为明显；而当振幅阈值选为0.5mm时其振幅偏移率较低振幅偏离程度也小，根本符合使用后纱管振幅检测合格要求，因此选用振幅阈值为0.5mm作为纱管振幅评价阈值较为合理。

（2）振幅阈值为0.5mm时，纱管不偏心且上下接触良好时振幅偏移率和积分变化率分别为0.043%和0.004%，而纱管偏心且上下接触良好时振幅偏移率和积分变化率分别为10.46%和2.55%，明显比不偏心时振幅要大，说明纱管的偏心现象会增加纱管的振幅。

（3）锭子与纱管结合面的磨损会增加纱管振幅偏移率和积分变化率，且随着磨损面积的增加纱管振幅偏移率和积分变化率也增加，所分析的锭子与纱管结合面磨损引起的