钢丝绳在线检测说明书 - 图文

矿山安全生产新技术

ZSC127D钢丝绳在线自动化检测设备

使 用 说 明 书

济宁康华机电科技有限公司

济 宁 康 华 机 电 科 技 有 限 公 司

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公司简介

济宁康华机电科技有限公司是以中国矿业大学、山东科技大学、武汉大学、山东大学的技术为依托，联合研发、生产、销售钢丝绳在线自动化检测设备，钢丝绳检测仪标准检测试样，钢丝绳芯输送带在线检测装置，井下危险区域控测机器人等低碳产品的高新技术企业。公司占地面积26000平方米，其中生产车间是6000平方米，办公2600平方米。我公司拥有一支集电子、计算机、电器、机械、仪表等专业人才的研发团队，公司现有职工30余人，其中教授1人，博士生3人，硕士研究生6人，高级工程师3人，工程师2人，高级经济师2人，高级会计师1人，人员学历均为大专以上。本公司生产设备齐全，检验手段先进，产品技术领先，公司以ISO9001质量体系为管理基础，并获得了煤炭工业防爆合格证及国家煤炭安全标志办公室MA及工业生产许可证等质量认证，确保产品质量。注册商标为 CNDT R 。公司年生产能力为钢丝绳在线自动化检测设备300余套，钢丝绳芯输送带磁性探伤装置150余套，便携式钢丝绳探伤仪200余套，便携式钢丝绳芯输送带X射线检测仪150余台。

竭诚欢迎新老顾客来公司指导工作洽谈业务！

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摘 要

矿井提升钢丝绳在使用中易于出现磨损、锈蚀、疲劳及断丝等损伤，易造成安全隐患和人员伤亡。传统的钢丝绳安全策略是根据经验和传统的眼观、手摸、卡尺量的判断方法及钢丝绳定期实施定期更换的方式，但这样会增大成本投入，且在定期之内钢丝绳可能出现的突发破损异常变化可能会导致更大的突发安全事故。煤矿钢丝绳安全的确保与相关措施的实施会越来越受到重视！

中华人民共和国机械行业标准JB8516—1977《矿井提升机和矿用提升绞车安全要求》中指出“矿井提升机和矿用提升绞车在其寿命期间内，因物理性能及预订使用而在各阶段可能产生的危险之一：钢丝绳安全系数不足”；中华人民共和国煤炭行业标准MT716-2005《煤矿重要用途钢丝绳验收技术条件》中指出“钢丝绳不允许出现外观缺陷：断丝、跳丝、缺丝、钢丝交错、股或丝松紧不均、表面损伤、麻芯外露、明显缩颈”；劳动安全行业标准汇编《矿山提升系统安全技术检验报告书》中指出要有“钢丝绳的外观质量检验报告”；国家《煤矿安全规程》及国家标准GB/T21837-2008《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》指出钢丝绳要进行无损检测与安全评估。

随着国家对提升系统的安全越来越重视，较多的省、市安检部门明文规定钢丝绳提升系统必须采用钢丝绳在线检测系统，完成在役钢丝绳的寿命预测与安全评估，实现和谐的煤矿安全生产环境构建及节约型社会建设（节省定期换绳经费开支）的双保险！

本产品采用独特恒磁激励磁物理学技术（实施瞬时局部恒磁激励，扫描时无磁力作用）及PLC全自动控制技术，实现钢丝绳断丝、磨损、锈蚀、绳颈缩、变形、及松股等损伤状况的全自动远程精准检测、寿命预测与安全可靠评估；实现和谐的煤矿安全生产环境构建及节约型社会建设（节省定期换绳经费开支）的双保险。

本产品技术符合GB/T21837-2008 《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》与美国ASTME1571-2001《铁磁性钢丝绳电磁检测规范》标准要求。检测传感器与处理系统抗干扰能力强，检测判断精准。

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目 录

一、系统工作原理 二、主要技术特点 三、主要性能及技术指标 四、系统主要构成及其操作 五、检测软件系统操作 六、维护与保养 七、关于我们制造厂家

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一 系统工作原理

严格依据能量物质信息守恒这一普遍物理学规律，采用电磁能量激励获得载体信息状况，从中调制解调出被激励体异常波形信号。

恒磁激励信号机制

采用最新独创的局部瞬时恒磁激励被检测钢丝绳（无磁力作用），激发得到

详实的钢丝绳损伤状况信息输出，完成在役钢丝绳的寿命预测与安全评估，实现

和谐的煤矿安全生产环境构建及节约型社会建设（节省定期换绳经费开支）的双

保险。

磁能量激励输入口

检测调制信息输出口

被测状况输入口

被检测钢丝绳 钢丝绳恒磁激励检测原理

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二 主要技术特点

1．采用独特恒磁激励磁物理学技术（实施瞬时局部恒磁激励，扫描时无磁力作用），实现钢丝绳断丝、磨损、锈蚀、绳颈缩、变形、及松股等损伤状况的精准检测与寿命安全可靠评估。

2. 检测传感器与后处理系统抗干扰能力强（如手机、汽车、飞行器等其它磁源及提升机电磁噪声干扰），能适应大晃动绳的精准检测，信号输出信噪比高。

2. 采用PLC全自动控制系统，实现提升机钢丝绳的全自动远程在线监控（包括探伤监控和视频监控）。

3. 产品技术符合国家GB/T21837-2008 《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》与美国ASTME1571-2001《铁磁性钢丝绳电磁检查标准规范》标准要求。

4. 其它有：

a. 能够实时在线检测钢丝绳的内外部断丝、锈蚀、变形、松股、跳丝、材质变化等缺陷功能。

b. 能实时自动检测钢丝绳的外径磨损对比值、能准确判断钢丝绳的断丝数量、能及时提示钢丝绳的安全隐患。

c. 显示系统能够实时检测钢丝绳各部的伤情图像、实时同步分析钢丝绳的伤情信息、且实时显示钢丝绳的探伤信息及结果。

d. 实时统计备份钢丝绳的探伤显示图像、及时出报表。 e. 抗音速（飞机、汽车）、卫星转播及移动手机信号干扰。

f. 产品符合国家GB/T21837-2008《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》的要求，且与美国ASTME1571-2001《铁磁性钢丝绳电磁检查标准规范》相适应，能检测局部损伤（LF）和金属横截面积变化（LMA），并在报告中直读出两项结果。本设备符合煤炭行业标准MT/970-2005《钢丝绳（缆）在线无损定量检测方法和判定规则》。

g. 该钢丝绳在线检测设备符合国家GB/T21837-2008《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》中的 第10项“ 钢丝绳对比试样”的检测标准，且该钢丝绳检测仪标

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准检测试样发明专利号为2009102723979，实用新型专利为200920228822X。

h. 检测结果报告能满足不同行业的标准，同时具有断丝根数和断面与总断面积之比的形式显示。

i. 具有在线声光报警与实时显示结果功能，且控制柜一侧设置声光报警灯分绿（正常）、黄/蓝（断丝不超标可工作）、红（断丝超过安全规程标准停机换绳）三部分组成。

j. 实现断丝、锈蚀、磨损、松股、跳丝等定位数据的日、月、历史数据的对比及报表的打印，数据保存时间长达5年。

k. 传感器圆型结构、周向环绕、轴向磁化，将钢丝绳瞬间磁化到饱和状态。 l. 传感器采用合金铝外壳，具有防水、防尘、防震、防潮功能。 m. 工作稳定，性能可靠，检测精度高，抗干扰性能强，数据准确。 n. 软件适应Windows98/2000/xp/Vista 各种计算机操作系统。

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三 主要性能及技术指标

1、被测钢丝绳直径： ? mm

2、传感器与钢丝绳允许相对速度：0 ～ 10m/s（在线固定安装） 3、传感器导套与钢丝绳允许间隙：0 ～ 10mm

4、检测仪的灵敏度应符合下表规定:不可测区应小于钢丝绳总长度的2% 定性检测准确率不小于98% 断丝定量检测准确率不小于90%

缺陷类型 断 丝 金属截面积变化 检测仪灵敏度 ?30mm的钢丝绳，丝径≥1.5mm、断口间隙≥0.2mm的1 根最外层断丝 0.1% 轻微损伤实时检出率：＞90% 轻微损伤定量判准率：＞95% 常值损伤实时检出率：＞95% 常值损伤定量判准率：＞95% 危值损伤实时检出率：=100% 危值损伤定量判准率：＞95% 限值损伤实时检出率：=100% 限值损伤定量判准率：＞95% 金属截面积定量变化率（LMA）检测能力： 检测灵敏度重复性允许误差：±0.055% 检测精度示值允许误差：±0.5％

位置（L）检测能力：检测长度示值百分比误差：±0.3% 伤点轴向位置精度：0.5mm 轴向位置相对误差：1mm/m

局部损伤（LF）检测能力：锈蚀、断丝（断口间隙≥1mm）、变形、松股 系统工作电压：AC220V±20% /50Hz 防尘防水等级：IP54 工作环境温度：-20℃-+60℃ 系统功耗 ≤ 1 KW

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四 系统主要构成及其操作

1. 系统构成

本系统主要由ZSC127D恒磁检测传感器、S18-J2N400光电位置编码器、检测传感器动作摇臂浮动跟踪机构（多绳多套）、编码器动作摇臂浮动跟踪机构、检测工位动作机架、数据采集处理硬件系统（USB_DP/包括前置放大器、滤波器（多绳多套）及A/D转换器）、数据采集分析处理软件系统、PLC全自动控制软件系统、PLC全自动控制硬件系统、主电控柜、计算机信号处理系统（DAU）、视频监视系统以及数据电控信号电缆线等构成。

其具体配置列表如下：

名 称 配 置 S18-J2N400光电位置编码器 USB_DP/包括前置放大器、滤波器（多绳多套）及A/D转换器 0.8MPa气泵、电磁阀、流量阀等 含报警装置、打印机、工控机等 信号前置预处理器 数量 4 1 1 1 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 单位 套 套 套 套 套 个 套 套 套 套 套 套 套 套 块 套 套 套 套 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ZSC127D恒磁精准检测探头 高速光电位置编码器 检测传感器动作摇臂浮动跟踪机构 编码器动作摇臂浮动跟踪机构 检测工位动作机架（含地面导轨） 探头尼龙耐磨套 数据采集处理硬件系统 数据采集分析处理软件系统 PLC全自动控制软件系统 PLC全自动控制硬件系统 驱动动作驱动系统 主电控柜 视频监视设备 14 计算机信号处理系统（DAU） 32通道USB数据采集卡 软件 15 16 17 检测探头定位辅助机构 数据电控信号电缆线 配套维护工具 检测探头扶正设施和支架 常用五金工具 济 宁 康 华 机 电 科 技 有 限 公 司

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18 说明书等资料文档 1 套 各部分主要构件及其实物如下：

ZSC127D恒磁检测传感器直接与检测传感器动作摇臂浮动跟踪机构及检测探头定位辅助机构相耦合设计，能够适应大幅度摆动的钢丝绳，如下：

ZSC127D恒磁检测传感器

ZSC127D恒磁检测传感器的核心部件探头芯，只需在相应的位置用螺栓连接安装或者拆卸，使用维修更换方便，如下：

信号采集元件

4套ZSC127D恒磁检测传感器通过检测探头定位辅助机构、检测传感器动作摇臂浮动跟踪机构及气动硬件形成4套动作检测机构：

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S18-J2N400光电位置编码器通过编码器动作摇臂浮动跟踪机构形成一整体结构形式，使用时与提升机的提升信号相关联。

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检测探头安装在检测工位动作机架上，内置各种动作驱动硬件装置，可在地面导轨上自动移动，如下：

地面导轨平铺在提升机钢丝绳下方位置，如下：

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主控电柜安如下，内置数据采集系统、PLC控制系统及数据分析系统：

主控电柜上布置有启动、检测、复位及探头临时开合按钮，在检测时也可具有报警功能，报警装置如下：

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指示灯（绿、蓝、红）

启动开关

电源开关

整个检测系统硬件如下：

2. 检测流程

（1）、检测工位动作机架位于后退非检测工位，以方便提升机的维修，后退工位到检测工位通过按动电控柜上的检测按钮进行自动动作实现。

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此时，检测探头为张开状态，以便能伸进抱合住钢丝绳，如下：

（2）、检测工位动作机架自动移动到机架检测工位后，检测探头气动动作开始，将张开状态的检测探头举起伸到钢丝绳检测工位，如下图所示：

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此时，检测探头为张开状态如下：

（3）、随后，在PLC的自动控制下，探头开始抱合住被检测钢丝绳，如下：

（4）、此后就是钢丝绳检测过程，其中可能出现的检测信号如下：

（5）、钢丝绳检测完毕后，探头又自动张开，并且摇臂自动后退，机架自动后退到非检测工位，最终完成整个自动检测过程。

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五 检测软件系统操作

本软件为《钢丝绳在线无损检测系统》配套的应用软件。软件主要实现的功能有检测信号的采集，数据的实时处理，控制信号的输出及输入，各相关参数的手动及自动设置，系统设置，速度测试，通道测试，数据采集分析，其中包括数据的实时接收、处理、图形化显示，数据的存储，分析，自动校准，检测波形及报告的打印。

1 软件对使用环境的要求 计算机硬件的最低要求：P4 2.4G CPU，1GB内存，60G硬盘，至少两个USB2.0接口，运行时软件所在硬盘分区空间不小于10G；

计算机软件环境要求：Windows XP； 2 主程序软件安装 点击安装程序启动安装过程，会提示修改路径，输入用

户信息等，自动完成应用程序安装。

3 采集卡驱动安装

对于第一次使用本检测软件的用户，须安装硬件驱动程序，具体步骤如下： （1）将信号处理采集器用USB与计算机连接时，系统会提示增加新硬件，如图3.1；这时选择“从列表或指定位置安装（高级）”，点击“下一步”。

图3.1

（2）在图3.2所示的对话框中选择“在这些位置上搜索最佳驱动程序（S）”，并只勾选“在搜索中包括这个位置（O）”；然后点击“浏览”按钮，选择采集卡驱动所在的文件夹（默认在程序路径的Driver子目录下，如D:\\Program Files\\CNDT\\RopeDetect\\Driver），点击“下一步”。

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图3.2

（3）在弹出的对话框中点击“确定”，如图3.3所示。然后，再从“浏览”下拉框中选中钢丝绳检测软件所在文件夹里的usb8223.sys文件，点击“确定”，如图3.4所示。

图3.3

图3.4

（4）系统开始自动安装驱动程序，如图3.5。

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图3.5

（5）安装完成后系统自动弹出图3.6所示的对话框，并提示安装成功，点击“完成”，驱动安装完毕。

图3.6

4 软件启动与主菜单

计算机系统启动后，点击程序文件，进入软件主界面。首先弹出欢迎界面。

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图3.7

整个程序界面由菜单、工具栏、检测主界面、参数信息窗口和运行信息窗口等组成。

（1）系统组成框架

摄像头监控区域，点击能放大显示。

图3.8

（2）信号初始标定

“输入输出”菜单“基准信号”子菜单或是工具栏的“基准信号校准”点击后，进入基准校准界面。

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图3.9

当探头与钢丝绳接触并通电后，几路工作的钢丝绳的LF与LMA值均应在3070，也就是标尺在中间位置，LF的值通过调节电位器可以标定，LMA的值误差可能是探头或是信号处理盒的问题。

注意：工作点在3070左右才是正常，否则请检查对应的通道线路（探头-放大板-USB采集卡）。

（3）气动、信号灯调试

进行检测前，首先应用气动操作按钮使气缸动作令探头处于正确的位置。

图3.10

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（4）操作参数

通过操作参数设置界面，可以修改钢丝绳数量等使用参数，修改后，在右侧的参数信息栏中的信息也会发生相应变化。

系统参数能对采集卡相应参数通道标定值进行对应修改，同时，对于采集编码脉冲的串口可以进行选择。

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初始位置调整可以对检测起始位置进行修改。

帮助菜单给出基本信息

图3.11

5 数据采集与波形分析主对话框

数据采集与波形分析主对话框如下图所：

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图3.12

6 文件新建、打开及保存

默认文件后缀名为ior。新建、打开或是保存后，当前文件会在右侧参数信息终端记录文件给出。

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图3.13

7 检测标定

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图3.14

下图的通道信息设置给出了检测标准，通过点击表格参数，可进行标定修改。

图3.15

8 报表打印

检测后进行保存或是打开已保存文件，即可出现结果，同时可以进行结果预览及打印，打印报表如下图所示。

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图3.16

四、操作规程

（一）设备工位的选择

在用钢丝绳的运行路径中，选择适当的检测点安装本设备，才能完成工作状态下最大行程的实时检测。根据现场工况，将探头安装在导向轮下方，主罐下行时进行检测，状态如下图所示。

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运行方向 人工检测点

设备检测点

测距原点

主罐 副罐

图4.1 检测状态示意图

钢丝绳的运行速度对检测信号有影响，例：山东能源集团唐口煤矿根据现场测试，当钢丝绳以4m/s运行时，信噪比最合适。由于主导轮启动和停止需要一定的时间，这期间钢丝绳运行速度很慢，对于设备来说是检测盲区，估算加速区为10m，减速区为60m，故本设备最大的有效检测行程大约为586m。

（二）设备参数的标定

对于初次安装的设备或更换钢丝绳后的设备使用，需要进行标定，以确定相关参数。

首先，单击“参数设置”按钮，在“参数设置”对话框中，将通道的参数设为任意值，如60。

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图4.2

在待检钢丝绳上做一处模拟单根断丝损伤，用本设备去检测该损伤，观察得到的断丝信号，例如下图。

图4.3

从图中看到，断丝信号的幅值达到满屏，说明参数设置偏大。将通道参数重设为150，再观察断丝信号。此时，断丝信号幅值为屏幕的1/4，比列合适，可以将通道参数定为150。

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图4.4

在检测的过程中，断丝信号是根据预先设置好的门限（或阈值）值来区分的。进入“显示设置”对话框，双击“门限”设置，如图4.4所示。在弹出的门限参数设置对话框中，将门限值设为25，如图4.5。再返回信号显示界面，查看设置的门限是否合适，一般要求门限值略低于标定信号。从图4.6可看到断丝信号的峰值略高于门限，符合设置要求。

图4.5

图4.6

（三）检测流程

1．按下操作台上的“启动”按钮，相应的绿色指示灯亮，系统供电并处于准备工作状态。

2．按下操作台上的计算机启动按钮，启动计算机，进入操作系统后，钢丝绳检测软件会自动运行，进入初始界面，如图4.7。

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图4.7

3.首次运行时，点击基准信号校准，出现如下图形。

图4.8

等信号稳定后，点击确定按钮，系统自动记录下标定值。 4．单击数据采集与分析菜单下的“数据采集与波形分析”子菜单，如图4.8，进入到数据采集与波形分析主对话框，如图4.9。

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图4.9

图4.10

5．单击“新建文件”按钮，弹出窗口如图4.11所示,作为保存文件名开始检测项目。

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图4.11

6．检测完成后，点击“停止”按钮，检测数据就保存到当前文件。点击“打开文件”可以查看以前文件。如图4.12所示。

图4.12

点击“汇总报告”按钮，可以看到本次钢丝绳数据的检测报告，如图4.13所示。

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图4.13

7．按下操作台上的“复位”按钮，相应的绿色指示灯亮，励磁电源断电，钢丝绳检测探头停止工作。

8．退出钢丝绳检测软件并关闭计算机后，按下操作台上的“停止”按钮，系统断电，合上操作台防护罩。

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六 维护与保养

（一）注意事项

1．检测探头在安装和运输过程中一定要轻拿轻放，以免损坏。 2．注意设备强磁场对其它设备的影响。

3．计算机的维护与保养请参照计算机的使用说明书。

4．如油泥和粉尘多，所含污物腐蚀性大，为延长探头使用寿命，建议定期清洁检测探头。

5．每次检测完后，应该记得及时关闭励磁电源。

（二）一般故障及排除

1．某一个或多个通道信号异常或无信号 检查信号线是否接好。 探头损坏。

探头信号线断或破损。

检查信号处理采集器是否供电（指示灯亮），是否工作正常。 2．实时信号采集时采集速度太慢 信号处理采集器没有供上电。 采样速率设置太低。

3．实时信号采集时波形为一条直线 USB芯片未启动。

灵敏度设置太低或采集器没有供上电。 工作点值不对，或电位器工作在死区。 信号线没有接好

4．无法读取历史数据 输入文件名不对。

信号采集时文件无扩展名或与软件不对应。 5．检测信号严重偏离基准线 检测前没有进行信号校准。 某通道探头损坏。

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七 关于我们制造厂家

1、我们的科研技术支持平台

中国矿业大学、武汉大学是国家教育部直属的全国重点大学，是首批列入国家“211工程”重点建设和“985工程”建设的大学，是目前国内规模最大、水平一流的高等学府之一，历年在全国高校排名前十名之列。

2、我们的无损检测学科研究生产实力

我们从事钢丝绳无损探伤研究起步早，基础坚实，有着丰富的开发研究经验。钢丝绳无损检测与安全评估是在中国科学院院士杨叔子教授、博士生导师和武汉大学陈厚桂教授及中国矿业大学高毓麟、博士生导师主持，吴建曲博士参与下长期不断研究的项目。从1985年开始，先后承担了国家“七五”、“八五”、“九五”、“十五”、“十一五”、“十二五”科技攻关项目以及多项国家自然科学基金项目、近20项厂矿合作项目，获得专利近20项、软件著作权8项、出版专著3本、编写国家标准1项（“钢丝绳漏磁无损检测技术条件（编号：2001010504））、发表论文300多篇；培养博士研究生20多位。因此，自主研究的成果丰富。公司已销售手提式钢丝绳无损检测仪器累计1000台套，在线式钢丝绳无损检测设备六十余套，具有较强的市场开拓和技术服务能力。

三、我们的最新研究手段

对看不见摸不着的电磁激励能量信息我们采用多维软件建模及数值模拟仿真进行设计的理论分析及指导，从中发现新的磁能量激励及钢丝绳损伤信息获取优化机制。

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我们的计算机仿真分析研究手段

3、我们的最新且不断升级的传感器技术

没有最好的而只有更好的！我们不断的追求着我们的技术革新，让我们的更好的技术更好的服务于煤矿安全生产。

弱磁技术（也即剩磁技术） 经典磁轭式漏磁检测技术 积分开合式检测技术

恒磁检测技术 开环式检测技术

我们开发出的新式检测传感器，扫描时无磁力作用，抗干扰能力强，输出钢丝绳检测状况信号信噪比高。

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抗飞机电磁噪声！ 抗地磁场磁噪声！ 抗汽车磁噪声！ 我们的新型钢丝绳检测传感器抗干扰能力强！

抗手机电磁噪声！

抗钢丝绳绳股信号！

抗提升机电控磁噪声！

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4、部分应用案例

矿用钢丝绳在线无损检测系统已在全国煤矿大量应用，部分应用案例如下：

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6、我们的愿望

贯彻落实胡总书记在建党90周年重要讲话中提到的“坚持真理，在以真科学为基础的条件上努力创新”，以安全生产实用为首，将我们的更好的无损检测技术及其设备应用到矿用钢丝绳检测，促进煤矿和谐的安全生产，提高煤矿生产经济效益；

愿我们与矿山、港口、军工等企业良好的合作，形成共同发展进步的良好互动平台！！

Thanks a lot! （谢谢！）

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