[发明专利]一种电容式螺栓预紧力的测量监测装置

说明书

本发明涉及螺栓联接状态测量技术领域，特指一种电容式螺栓预紧力的测量监测装置，包括上极板、支撑结构与下极板，上极板通过螺钉一联接和固定于支撑结构上部，下极板通过螺钉二联接和固定于支撑结构下部，上极板上固定有环形PCB板一，下极板上固定有环形PCB板二，环形PCB板一与环形PCB板二对应设置，支撑结构中间设有用于安装所监测螺栓的螺栓通孔。通过电容传感元件将螺栓预紧力作用下支撑结构的压缩变形导致电容器极间距发生改变，进而引起电容变化，通过测量电路转换成电信号，再由电信号数值经相关公式计算螺栓预紧力大小，可准确的测量出螺栓预紧力，或通过事先标定获得传感器所受螺栓预紧力与电信号之间的关系，实现螺栓预紧力的测量与监测。

技术领域

本发明涉及螺栓性能测量技术领域，特指一种电容式螺栓预紧力的测量监测装置。

背景技术

螺栓被广泛应用于制造行业中，螺栓作为主要的联接件和载荷传递件，它的安全直接关系到整个设备的安全性能。而预紧力是螺栓拧紧过程中需要测量的重要性能指标。在使用过程中，因螺栓装配预紧力控制偏差导致的事故时有发生。因此，在螺栓联接时需要对螺栓预紧力进行精确控制。现有螺栓预紧力测量装置通常采用粘贴应变片的方式进行测量，即通过在被测试物上粘贴应变片而获得螺栓或螺栓组的预紧力的方法。

例如，公告号为CN204085765U的中国实用新型专利，公开了“螺栓预紧力测量装置”，其通过在支撑结构四个凹槽处的上表面和下表面分别粘贴应变片的方式对预紧力进行测量。此种通过粘贴应变片的方式存在一定缺陷，该方法在实施过程中需要粘贴多个应变片，不仅繁琐，而且需要留出足够的空间放置应变片引线因而采用粘贴应变片的方式进行螺栓预紧力测量，存在测量装置结构复杂的问题，且采用粘贴的方式安装应变片，长时间监测时，应变片由于粘贴层发生蠕变等影响因素，影响测量精度，故不适合长时间监测。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种电容式螺栓预紧力的测量监测装置，有效克服现有技术中测量装置结构复杂的缺陷，有效测量螺栓的真实预紧力。

为了实现上述目的，本发明应用的技术方案如下：

一种电容式螺栓预紧力的测量监测装置，包括上极板、支撑结构与下极板，上极板通过螺钉一联接和固定于支撑结构上部，下极板通过螺钉二联接和固定于支撑结构下部，上极板上固定有环形PCB板一，下极板上固定有环形PCB板二，环形PCB板一与环形PCB板二对应设置，支撑结构中间设有用于安装所监测螺栓的螺栓通孔，螺栓通孔的尺寸可根据所监测螺栓的型号进行设计，形成系列。

进一步而言，所述环形PCB板一与环形PCB板二分别设于上极板与下极板相对的面上。

进一步而言，所述上极板与下极板的结构与材料相同，环形PCB板一与环形PCB板二的结构与材料相同。

进一步而言，所述环形PCB板一从内到外依次设有环形内等电位环、环形内绝缘环、环形导电电极、环形外绝缘环与环形外等电位环，环形内等电位环上设有接线柱二，环形导电电极上设有接线柱三，环形外等电位环上设有接线柱一，接线柱二、接线柱三与接线柱一之间通过电缆相连导通，并外接于测量电路。

进一步而言，所述上极板与下极板相对的面上成型设有便于电缆引出的矩形槽。

进一步而言，所述支撑结构的上部与下部分别设有凸台，上极板与下极板内分别设有与凸台对应设置的环形槽，凸台的台肩与环形槽的底部上分别设有螺孔。

进一步而言，所述环形PCB板一的环形导电电极与环形PCB板二的环形导电电极分别为电容式传感器的两个环形电极；PCB板一的环形内/外等电位环与环形PCB板二的内/外等电位环形成保护电位环，消除电容测量时的边缘效应。

进一步而言，所述环形PCB板一与环形PCB板二通过上极板、支撑结构与下极板之间的装配关系来保证位置平行对正，且使环形PCB板一与环形PCB之间存在间距。

本发明有益效果：