強噪聲背景下鋼絲繩損傷信號降噪方法

吳東， 張寶金， 劉偉新， 李光， 宮濤， 楊建華

(1.鞍鋼集團礦業有限公司 眼前山分公司， 遼寧 鞍山 114044； 2.中國礦業大學 機電工程學院， 江蘇 徐州 221116； 3.中國礦業大學 江蘇省礦山機電裝備重點實驗室， 江蘇 徐州 221116)

0 引言

鋼絲繩作為一種柔性強、吸收沖擊能力強的繩索類承載元件，在礦山、海港、船舶、橋梁等領域應用廣泛[1]。在礦山領域，鋼絲繩是礦井提升設備的關鍵承載部件，承載時變應力、載荷、扭矩等，在提升系統中有著十分重要的作用。但是鋼絲繩工作環境惡劣，常面臨潮濕、變載荷等工況，易發生磨損、斷絲等故障[2]。一旦鋼絲繩出現斷絲，會導致斷絲處承載能力差、抗疲勞能力減弱，極易發生鋼絲繩整體斷繩，造成大量經濟損失甚至人員傷亡。因此，開展鋼絲繩損傷檢測與識別研究十分必要。

目前最常用、最可靠的鋼絲繩損傷檢測方法為電磁檢測法[3]，其基本原理是利用靜磁場沿鋼絲繩軸向磁化鋼絲繩，出現斷絲的地方會產生向外擴散的漏磁，通過傳感儀器收集漏磁信息，將鋼絲繩斷絲漏磁信息與正常磁通量信息進行對比，實現鋼絲繩斷絲損傷識別。該方法對鋼絲繩損傷敏感，檢測效果好。但是，由于實際工況中鋼絲繩背景噪聲很強，對損傷特征提取結果造成一定干擾，損傷特征信號提取困難。因此，鋼絲繩損傷特征信號的降噪處理和特征提取成為亟待解決的難題。

鋼絲繩損傷信號是一種非平穩無周期性的沖擊信號，小波變換方法可以有效適應這種非平穩信號進而實現鋼絲繩損傷信號分解、降噪等，在鋼絲繩損傷信號處理中應用廣泛[4-8]。……