[發明專利]一種多檔位振弦式螺栓狀態監測裝置及其使用與識別方法

有效

• 申請號: 202010422312.7
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111521316B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 李萬潤;劉學智;蔣偉;周超杰;李剛剛;王海峰;郭賽聰;火茜;杜永峰
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24;G08B21/18
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

1.一種多檔位振弦式螺栓狀態監測裝置，包括電纜線（1），夾槽（2），外殼（3），振弦（4），吸塊（5），螺母卡環（6），承臺（7），磁鐵線圈（8），連桿（9），中軸（10），基座（11），彈簧（12），其特征在于外殼（3）上蓋板開有圓孔，電纜線（1）從圓孔中穿過與磁鐵線圈（8）連接，振弦（4）分為第一檔位弦（41）、第二檔位弦（42）、第三檔位弦（43）、第四檔位弦（44），連桿（9）分為第一連桿（91）、第二連桿（92）、第三連桿（93）、第四連桿（94），彈簧（12）分為第一彈簧（121）、第二彈簧（122）、第三彈簧（123）、第四彈簧（124），第一檔位弦（41）一端通過第一彈簧（121）與第一連桿（91）連接，另一端與中軸（10）連接，第二檔位弦（42）一端通過第二彈簧（122）與第二連桿（92）連接，另一端與中軸（10）連接，第三檔位弦（43）一端通過第三彈簧（123）與第三連桿（93）連接，另一端與中軸（10）連接，第四檔位弦（44）一端通過第四彈簧（124）與第四連桿（94）連接，另一端與中軸（10）連接，連桿（9）下端與承臺（7）連接，上端與夾槽（2）連接，承臺（7）與螺母卡環（6）通過螺紋連接，磁鐵線圈（8）固定于中軸（10），磁鐵線圈（8）分為激振線圈（81）和拾振線圈（82），激振線圈（81）位于第一檔位弦（41）、第二檔位弦（42）、第三檔位弦（43）第四檔位弦（44）上方，拾振線圈（82）位于第一檔位弦（41）、第二檔位弦（42）、第三檔位弦（43）第四檔位弦（44）下方，中軸（10）上端面與夾槽（2）的下端面固定連接，夾槽（2）與外殼（3）的上蓋板固定連接，基座（11）安裝于夾槽（2）中間；外殼（3）分為兩部分，兩部分通過凸臺（31）-U形滑槽（32）連接，凸臺（31）內部嵌有磁鐵，一半外殼為其他部件提供安裝、工作空間，另一半在安裝時取下來，待裝置與待監測螺栓安裝后裝配至原位置，外殼（3）通過吸塊（5）與待監測螺栓所連接的被連接件連接；

所述振弦（4）為彈性鋼弦，分為四個檔位，并對應第一彈簧（121）、第二彈簧（122）、第三彈簧（123）、第四彈簧（124），四根彈簧的彈性變形能力不同，四根弦相應的靈敏度也就不同，可針對不同重要程度和狀態閾值的螺栓，使用不同檔位的弦進行監測，隨著檔位的增加，彈簧剛度逐漸增大，則靈敏度也相應增大，被監測螺栓狀態的閾值也就相應的減小，針對具體應用背景的螺栓，實際監測時使用相應的檔位即可，所述振弦（4）在實際設計安裝時為防潮防塵并盡量減少溫度變化的作用應封裝在保護殼內，從而延長裝置的使用壽命，所述振弦（4）在安裝時不存在初始張力，在激勵線圈（81）激勵下能夠可靠起振，所述電纜線（1）外接電源后能夠為裝置供電，并能夠與外部單片機接口連接后實現信號傳輸功能。

2.根據權利要求1所述的多檔位振弦式螺栓狀態監測裝置，所述螺母卡環（6）下端面開有凹槽，槽口截面為正六邊形，規格與待監測螺栓相同，且能夠適應一定范圍大小的螺母尺寸，并且能夠根據所監測螺栓的大小和尺寸不同可更換不同的螺母卡環（6），上端與承臺（7）通過螺紋連接，從而能夠進行調節以適應不同的螺母厚度和螺桿高度；所述基座（11）安裝于夾槽（2）中間，能繞中軸（10）轉動，所述中軸（10）截面為圓形，內部為空心，能與螺桿連接；所述磁鐵線圈（8）分為激勵線圈（81）和拾振線圈（82），激勵線圈（81）構成弦的激勵器，采用連續激振方式對弦進行激勵，拾振線圈（82）作弦的拾振器，拾取振弦（4）的振動并產生由振弦（4）切割磁感線產生的感應電動勢，所述激勵線圈（81）及拾振線圈（82）與振弦（4）形成一個封閉磁回路，并且在弦轉過一定角度后仍能夠達到激振與拾振目的，使振弦（4）的振動信號轉換成與其固有頻率相等的電信號。

3.根據權利要求1所述的多檔位振弦式螺栓狀態監測裝置，所述吸塊（5）分為三塊環形磁鐵，吸塊（5）與外殼（3）固定連接，磁鐵內徑大于待監測螺母外接圓直徑，所述外殼（3）為透明圓柱薄壁外殼，分為兩個部分，一部分設置凸臺（31），另一部分設置有U形滑槽（32），兩部分通過凸臺（31）-滑槽（32）連接。