[發明專利]實時精確測量壓力的螺栓、測量系統和測量方法

在審

• 申請號: 202010380741.2
• 申請日: 2020-05-05
• 公開（公告）號: CN111693199A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 熊鵬文;熊昆;童小寶;何孔飛;周學婷;宋愛國;李建清
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24;G01M13/00
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 夏軍

1.一種用于實時精確測量壓力的螺栓，其特征在于，包括：

截面形狀為六邊形的螺栓主體；

所述螺栓主體的頂面內凹有第一凹槽；

所述第一凹槽內分布有用于測量第一壓力值的第一測力陣列；

所述螺栓主體的外周面內凹有第二凹槽；

所述第二凹槽內分布有用于測量第二壓力值的第二測力電橋；

所述螺栓主體的頂面中心開設有用于安裝光桿的通孔；

所述第二測力電橋與所述光桿連接。

2.如權利要求1所述的一種用于實時精確測量壓力的螺栓，其特征在于：

所述第一測力陣列為由多個彈簧測力計組成的彈簧測力陣列；

第二測力電橋為由多個應變片組成的電橋；

其中，各所述彈簧測力之間通過第一導線連接；各所述應變片之間通過第二導線連接。

3.如權利要求2所述的一種用于實時精確測量壓力的螺栓，其特征在于：

所述彈簧測力計的數量設置6個，且均勻分布在所述第一凹槽內；

所述應變片的數量設置4個，且均勻分布在所述第二凹槽內。

4.一種實時精確測量壓力的測量系統，適用于權利要求1至3任一項所述的用于實時精確測量壓力的螺栓，其特征在于：

包括權利要求1至3任一項所述的螺栓、均安裝在所述螺栓內部的無線傳輸模塊、單片機、以及顯示器；

所述螺栓與所述無線傳輸模塊電連接；

所述無線傳輸模塊與所述單片機處理模塊電連接；

所述顯示器固定安裝在所述螺栓上。

5.如權利要求4所述的一種實時精確測量壓力的測量系統，其特征在于：

所述無線傳輸模塊包括無線應變節點、以及無線網關；

所述無線應變節點接收所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號，并將所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號發送給所述無線網關；

所述無線網關接收所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號。

6.如權利要求5所述的一種實時精確測量壓力的測量系統，其特征在于：

還包括運算放大電路模塊、以及模數轉換電路；

所述運算放大電路模塊對所述無線網關接收的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號進行進行放大處理，得到放大后的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號；

所述模數轉換電路對所述放大后的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號進行模數轉換，得到放大后的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的數字信號。

7.如權利要求6所述的一種實時精確測量壓力的測量系統，其特征在于：

所述單片機接收所述放大后的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的數字信號，并對所述放大后的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的數字信號通過卡爾曼濾波算法進行融合濾波，得到所述螺栓的實際壓力值；

所述顯示器將所述螺栓的實際壓力值顯示出來。

8.一種實時精確測量壓力的測量方法，適用于權利要求7所述的一種實時精確測量壓力的測量系統，其特征在于：包括以下步驟：

S101：第一測力陣列測量第一壓力值；

S102：第二測力電橋測量第二壓力值；

S103：無線應變節點接收所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號，并將所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號發送給所述無線網關；

S104：所述無線網關接收所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號發送給運算放大電路模塊；

S105：所述運算放大電路模塊對所述無線網關接收的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號進行進行放大處理，得到放大后的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號；

S106：模數轉換電路對所述放大后的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的模擬信號進行模數轉換，得到放大后的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的數字信號；

S107：單片機接收所述放大后的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的數字信號，并對所述放大后的所述第一壓力值以及所述第二壓力值的數字信號通過卡爾曼濾波算法進行融合濾波，得到所述螺栓的實際壓力值；

S108：顯示器將所述螺栓的實際壓力值顯示出來。