[發明專利]一種利用超聲測量螺栓載荷的方法在審

申請號：	202110634240.7	申請日：	2021-06-07
公開（公告）號：	CN113295318A	公開（公告）日：	2021-08-24
發明（設計）人：	張家梁;李文生;劉海濤;王川;夏斌宏;高偉;張文靜;徐昊	申請（專利權）人：	航天精工股份有限公司
主分類號：	G01L5/24	分類號：	G01L5/24;G01K1/14;G01K13/00
代理公司：	天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211	代理人：	李彥彥
地址：	300300***	國省代碼：	天津;12
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種利用超聲測量螺栓載荷方法
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【說明書】：

本發明提供了一種利用超聲測量螺栓載荷的方法，根據超聲傳播時間及溫度計算溫度校準因子，根據載荷及超聲傳播時間計算載荷比例因子，根據溫度校準因子、載荷比例因子建立螺栓荷載測量模型。本發明所述的方法通過溫度標定及載荷標定計算出溫度校準因子及載荷比例因子，對螺栓載荷測量模型進行修正，降低了溫度、安裝工藝對測量螺栓所受的軸向載荷的影響，提高了測量的精度，用于實現上述方法的測量裝置結構簡單，使用方便，溫度、載荷及超聲傳播時間等數據發送到處理器后，由處理器對數據進行分析處理，自動化程度高。

技術領域

本發明屬于螺栓監測技術領域，尤其是涉及一種利用超聲測量螺栓載荷的方法。

背景技術

工程上，對于螺栓的軸向載荷一直缺乏有效地測量手段，因此螺栓在裝配過程中便無法準確判斷螺栓是否安裝到位。目前，判斷螺栓是否安裝到位的一般做法是，通過力矩扳手得到力矩，進而依據經驗公式來估算預緊力。這種間接得到軸向預緊力的方法很不準確，極易受到連接材料、擰緊速度、潤滑條件等因素的影響，誤差在±30％左右。

超聲波是一種有效的工業測量用物理量，利用超聲測量螺栓軸向載荷是一種無損、快速的測量方法。根據聲彈性理論，傳播介質所受到的應力將引起超聲在其中傳播速度的變化，進而影響超聲在介質中的傳播時間。基于這一理論，可以在螺栓的端面設置超聲換能器來將超聲信號引入螺栓內部進行傳播，通過標定實驗可以建立起螺栓所受軸向載荷與超聲在介質內傳播時間的函數模型，只要測量超聲在介質內傳播時間便可以利用函數模型計算出此時螺栓所受到的軸向載荷。因此，建立有效的載荷與超聲傳播時間之間的函數關系是決定載荷測量精度的關鍵。

當前利用超聲測量螺栓軸向載荷的方法存在的主要問題在于：未考慮溫度因素對于螺栓長度以及超聲傳播時間的影響，測量設備不能實時測量螺栓當前溫度值，缺乏溫度修正手段，嚴重影響載荷測量精度；未考慮螺栓安裝參數對標定結果的影響，如夾層厚度、夾層材料等；標定過程中未能進行變量控制，導致標定結果不準確。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種利用超聲測量螺栓載荷的方法，以提高軸向載荷測量的精度。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種利用超聲測量螺栓載荷的方法，包括以下步驟：

(1)超聲波在螺栓一端面入射傳播至螺栓的另一端面后，會發生反射重新回到入射端面，從入射到反射回入射端面的總時間為超聲傳播時間(簡稱聲時)，根據聲時及溫度計算溫度校準因子，所述聲時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間；

(2)根據載荷及聲時計算載荷比例因子；

(3)根據溫度校準因子、載荷比例因子建立螺栓荷載測量模型。

優選地，步驟(1)的計算方法如下：

測量不同溫度下的聲時，根據溫度及聲時擬合得到溫度校準因子。

優選地，步驟(2)的計算方法如下：

根據步驟(1)得到的溫度校準因子對不同載荷下實測聲時進行修正至校準溫度下的聲時，之后根據載荷及修正后的聲時擬合得到載荷比例因子。