對(duì)絲繩測(cè)定儀器評(píng)定中樣本制作的研討
1本文結(jié)合我國(guó)鋼絲繩無損檢測(cè)儀器標(biāo)準(zhǔn)的研究成果，提出兩種斷絲斷口寬度配置方案，分析了兩種方案的優(yōu)點(diǎn)和局限性，最后提出了優(yōu)選鋼絲繩試樣的方法。
2斷絲檢測(cè)技術(shù)及其檢測(cè)能力
磁化器軸向磁化鋼絲繩，使其處于穩(wěn)定的飽和磁化狀態(tài)；表面或內(nèi)部存在的斷絲引起鋼絲繩局部磁場(chǎng)變化，產(chǎn)生漏磁場(chǎng)；磁場(chǎng)測(cè)量器件測(cè)量磁場(chǎng)，將漏磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；信號(hào)處理部分對(duì)初始信號(hào)進(jìn)行濾波等初步處理；處理后的信號(hào)通過計(jì)算機(jī)接口進(jìn)入計(jì)算機(jī)，分析軟件對(duì)獲得的信息進(jìn)行分析，給出結(jié)論。電信號(hào)也可以通過圖表記錄儀或者其他顯示設(shè)備顯示出來。
分析表明，影響斷絲準(zhǔn)確識(shí)別的主要因素有：1）磁化能力。儀器的磁化器能否提供穩(wěn)定的磁場(chǎng)是檢測(cè)的關(guān)鍵，如果磁化器設(shè)計(jì)不合理，造成整個(gè)測(cè)量磁路的不穩(wěn)定，后續(xù)的處理將非常困難。
2）磁場(chǎng)的測(cè)量方法。常用測(cè)磁方法和元件有：感應(yīng)線圈、霍耳元件和磁通門等，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，如果處理不當(dāng)，將會(huì)遺漏斷絲信號(hào)或增加不必要的干擾。
3）信號(hào)處理能力。
4）信號(hào)識(shí)別算法。由于鋼絲繩結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，準(zhǔn)確的識(shí)別方法是檢測(cè)儀器的核心。
為了評(píng)價(jià)每種儀器和每臺(tái)儀器的性能，采用標(biāo)準(zhǔn)試樣對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試，因而，標(biāo)準(zhǔn)試樣上斷絲的配置尤為重要，它影響測(cè)試的規(guī)范、一致和公正。
3等相對(duì)差鋼絲繩試樣配置方法
優(yōu)先數(shù)系是一種科學(xué)和工程中廣泛采用的數(shù)值制度，它適合于各種數(shù)值的分級(jí)，是國(guó)際上統(tǒng)一的數(shù)值分級(jí)制度。它由一些十進(jìn)制等比數(shù)列構(gòu)成，代號(hào)為R r，相應(yīng)的公比代號(hào)為q r，R代、10、20、40或80等數(shù)值。
該集合有以下特征：1）斷絲寬度增加的相對(duì)差不變；2）任意項(xiàng)元素的乘積仍屬于該集合；3）元素可以分解為任意項(xiàng)元素的乘積。低一級(jí)的斷絲配置在對(duì)元素細(xì)化后可以得到高一級(jí)的配置方案，高一級(jí)的配置方案在對(duì)元素抽取后可以獲得低一級(jí)的配置方案。
當(dāng)n = 0時(shí)，σ= 1 ；當(dāng)n→∞時(shí)，σ= 0.選擇σ可以確定試樣斷絲分布的精細(xì)程度，并且確定評(píng)估精度。
4等絕對(duì)差鋼絲繩試樣配置方法
等相對(duì)差的方法雖然使評(píng)估比較清晰，但是在斷口寬度不斷增大的同時(shí)，評(píng)估的絕對(duì)誤差也相應(yīng)增大，當(dāng)儀器的檢測(cè)極限寬度比較大時(shí)，評(píng)估精度將下降。為此，可以使用等絕對(duì)差的斷絲寬度配置方法。
定義斷絲寬度的分布區(qū)間為< w 1，w n + 1 > ，則等絕對(duì)差方法的斷絲寬度全集為：W 2 = { w j | w j = w 0 + （j - 1） ？Δw }式中：j = 1 ，2 ，3 ，…；w 0為斷絲寬度數(shù)列的首項(xiàng)；Δw為相鄰斷絲寬度差。
該集合有以下特征：1）斷絲寬度的相對(duì)增加量不變；2）任意項(xiàng)元素之和仍屬于該集合；3）元素可以分解為任意項(xiàng)元素之和。
利用等絕對(duì)差方法配置的試樣所獲得的儀器的檢測(cè)極限可以表示為：w inf = w n±σ式中：w inf為儀器的最小斷絲檢測(cè)寬度；w n為儀器最小檢測(cè)寬度的測(cè)量值；σ為絕對(duì)評(píng)估精度。
σ=Δw反映了測(cè)量精度與試樣斷絲配置之間的關(guān)系。當(dāng)n = 1時(shí)，σ= w n + 1 - w 1；當(dāng)n→∞時(shí)，σ→0.通過選擇σ可以確定試樣斷絲分布的精細(xì)程度，并且確定評(píng)估精度。
5兩種試樣比較和試樣選擇方法
511兩種配置方法的比較
兩條曲線在k點(diǎn)相交。在k點(diǎn)左側(cè)區(qū)域，等相對(duì)差法制作的試樣優(yōu)于等絕對(duì)差法制作的試樣；在k點(diǎn)的右側(cè)，等絕對(duì)差法制作的斷絲試樣優(yōu)于等相對(duì)差法制作的斷絲試樣。
512評(píng)估中的鋼絲繩試樣選擇方法
在規(guī)范化儀器性能評(píng)估的操作中，需要按照不同的評(píng)估等級(jí)建立鋼絲繩試樣庫(kù)。由于前述的兩種試樣制作方法各有優(yōu)劣，實(shí)際評(píng)估時(shí)需要進(jìn)行選擇。評(píng)估時(shí)由于無法預(yù)知儀器的最小斷絲檢測(cè)寬度的分布規(guī)律，不能事先確定最優(yōu)的斷絲試樣。根據(jù)兩種試樣在評(píng)估精度和效率方面的差異，提出優(yōu)選鋼絲繩試樣的方法：
1）確定斷絲寬度配置區(qū)間< w 1，w n + 1 >、分段數(shù)n以及等相對(duì)差法的數(shù)值項(xiàng)系列數(shù)r。
2）繪制冗余系數(shù)曲線，如所示，確定兩種曲線的相交點(diǎn)k.在k點(diǎn)左側(cè)，等絕對(duì)差法制作的試樣評(píng)估精度和效率高；在k點(diǎn)右側(cè)，等絕對(duì)差法制作的試樣評(píng)估精度和效率高。
3）計(jì)算k點(diǎn)對(duì)應(yīng)的斷絲寬度，據(jù)此制作一處斷口。
4）用被評(píng)估儀器檢測(cè)該單根斷絲。
5）如果斷絲能被儀器識(shí)別，說明儀器的真實(shí)極限檢測(cè)寬度落在k點(diǎn)左側(cè)，應(yīng)該選用等相對(duì)差法制作的斷絲試樣。
6結(jié)論
鋼絲繩無損檢測(cè)儀的檢測(cè)精度對(duì)于鋼絲繩的安全狀況評(píng)估極其重要，需要對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化評(píng)估。
其意義不僅在于有益于檢測(cè)儀器市場(chǎng)的規(guī)范化，而且對(duì)于鋼絲繩無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展具有指導(dǎo)性作用，可以為儀器的研究和制作提供可靠的依據(jù)。
鋼絲繩試樣的斷絲制作是儀器檢測(cè)能力評(píng)估中的重要環(huán)節(jié)，決定了評(píng)估的一致性和公正性。是制定相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。
等相對(duì)差法用等比數(shù)列作為斷絲配置的基礎(chǔ)，評(píng)估結(jié)果的相對(duì)誤差固定，評(píng)估結(jié)果表述清晰，對(duì)于高精度定性儀器的評(píng)估精度和效率高；等絕對(duì)差法用等差數(shù)列作為斷絲配置的基礎(chǔ)，評(píng)估結(jié)果的絕對(duì)誤差固定，對(duì)于低精度定性儀器的評(píng)估精度和效率高。
在選擇試樣時(shí)，首先根據(jù)評(píng)估精度初步確定極限斷絲寬度區(qū)間、區(qū)間分段數(shù)和等比數(shù)值項(xiàng)系列數(shù)；然后計(jì)算冗余系數(shù)并繪制曲線圖，根據(jù)該圖制作一處斷絲；最后根據(jù)儀器對(duì)該斷絲的檢測(cè)情況確定評(píng)估中需要使用的試樣。
鋼絲繩試樣制作是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，它涉及鋼絲繩理論、磁性無損檢測(cè)理論以及儀器設(shè)計(jì)理論等領(lǐng)域。本文僅從一定角度初步探討了試樣中的斷絲配置方法，還有許多問題，例如鋼絲繩結(jié)構(gòu)對(duì)斷絲配置的影響、斷絲配置對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響等以及如何劃分評(píng)估精度等級(jí)，將是下一步需要研究的問題。
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