[發(fā)明專利]一種利用超聲測量螺栓載荷的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110634240.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN113295318A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張家梁;李文生;劉海濤;王川;夏斌宏;高偉;張文靜;徐昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天精工股份有限公司
• 主分類號(hào): G01L5/24
• 分類號(hào): G01L5/24;G01K1/14;G01K13/00
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 李彥彥

1.一種利用超聲測量螺栓載荷的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據(jù)超聲傳播時(shí)間及溫度計(jì)算溫度校準(zhǔn)因子，所述超聲傳播時(shí)間為超聲波在螺栓一端入射傳播至螺栓的另一端后反射重新回到入射端的總時(shí)間；

(2)根據(jù)載荷及超聲傳播時(shí)間計(jì)算載荷比例因子；

(3)根據(jù)溫度校準(zhǔn)因子、載荷比例因子建立螺栓荷載測量模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)的計(jì)算方法如下：

測量不同溫度下的超聲傳播時(shí)間，根據(jù)溫度及超聲傳播時(shí)間擬合得到溫度校準(zhǔn)因子。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)的計(jì)算方法如下：

根據(jù)步驟(1)得到的溫度校準(zhǔn)因子對(duì)不同載荷下實(shí)測超聲傳播時(shí)間進(jìn)行修正至校準(zhǔn)溫度下的超聲傳播時(shí)間，之后根據(jù)載荷及修正后的超聲傳播時(shí)間擬合得到載荷比例因子。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，實(shí)測超聲傳播時(shí)間、修正后的超聲傳播時(shí)間、溫度及溫度校準(zhǔn)因子的關(guān)系如式1或式2所示：

其中，T_korr為修正后的超聲傳播時(shí)間，T為實(shí)測超聲傳播時(shí)間，t為測量時(shí)螺栓材料的溫度，t₀為校準(zhǔn)溫度，C₁、C₂為溫度校準(zhǔn)因子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，載荷、超聲傳播時(shí)間及載荷比例因子的關(guān)系如式3或式4所示：

F＝k₁·ΔT＝k₁·(T_F-T_B) 式3

F＝k₁·ΔT＝k₂ΔT²＝k₁·(T_F-T_B)+K₂·(T_F-T_B)² 式4

其中，F(xiàn)為螺栓在軸向上所受的載荷，T_B為螺栓在無載荷時(shí)的超聲傳播時(shí)間，T_F為螺栓在載荷條件下的超聲傳播時(shí)間，k₁、k₂為載荷比例因子。

6.一種用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一所述的方法的測量裝置，其特征在于，包括：超聲換能器，所述超聲換能器用于發(fā)出超聲波并接收反射回的超聲波；

超聲感應(yīng)模塊，所述超聲感應(yīng)模塊用于發(fā)出超聲激發(fā)信號(hào)和處理反射回的超聲波；

溫度感應(yīng)模塊，所述溫度感應(yīng)模塊用于測量螺栓的溫度；

處理器，所述處理器與超聲換能器、超聲感應(yīng)模塊、溫度感應(yīng)模塊電性連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量裝置，其特征在于：還包括裝夾機(jī)構(gòu)，所述裝夾機(jī)構(gòu)包括上夾頭及下夾頭，上夾頭及下夾頭相鄰的一面均開有通孔，上夾頭內(nèi)設(shè)有上工裝，下夾頭內(nèi)設(shè)有下工裝，螺栓穿過上夾頭及通孔與下夾頭螺紋連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量裝置，其特征在于：所述超聲感應(yīng)模塊包括超聲測量探頭及超聲測量裝置，所述超聲測量裝置與超聲測量探頭電性連接，所述溫度感應(yīng)模塊包括溫度探頭及溫度測量裝置，所述溫度測量裝置與溫度探頭電性連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量裝置，其特征在于：還包括顯示模塊及存儲(chǔ)模塊，所述顯示模塊及存儲(chǔ)模塊均與處理器電性連接。