[发明专利]一种能够实时精密测量压力的双头螺栓结构

权利要求书

1.一种能够实时精密测量压力的双头螺栓结构，其特征在于：

包括有测力双头螺栓(1)、第一压力测量模块、第二压力测量模块、无线传输模块和单片机模块，所述第一压力测量模块和第二压力测量模块均分别设置在测力双头螺栓(1)上，所述第一压力测量模块和第二压力测量模块均分别与无线传输模块电性连接，所述无线传输模块与单片机模块电性连接；

所述测力双头螺栓(1)包括有螺栓杆部(11)和螺母(12)，所述螺母(12)设置在螺栓杆部(11)的一端，所述螺栓杆部(11)和螺母(12)内部开设有贯穿连通的导线通孔(13)，所述螺母(12)内开设有螺母螺纹盲孔(14)和弹簧测力计通道(15)，所述弹簧测力计通道(15)环绕螺母螺纹盲孔(14)设置，所述导线通孔(13)贯穿螺母螺纹盲孔(14)；

所述第一压力测量模块包括有垫片(2)，所述垫片(2)靠近螺母(12)设置，所述螺栓杆部(11)贯穿垫片(2)，所述垫片(2)上设置有微型力传感器阵列(3)，所述第二压力测量模块包括有弹簧测力计阵列(4)，所述弹簧测力计阵列(4)设置在弹簧测力计通道(15)中，所述第一压力测量模块和第二压力测量模块相互贴合设置；

所述无线传输模块包括有无线网关、无线节点和导线，所述导线穿过导线通孔(13)，所述导线连接无线网关、无线节点、微型力传感器阵列(3)和弹簧测力计阵列(4)。

2.根据权利要求1所述的一种能够实时精密测量压力的双头螺栓结构，其特征在于：

所述微型力传感器阵列(3)由多个微型力传感器排列成三圈，包括有从里到外分别为四、八、十六个共二十八个微型力传感器。

3.根据权利要求2所述的一种能够实时精密测量压力的双头螺栓结构，其特征在于：

所述微型力传感器选用压电式或气压式力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种能够实时精密测量压力的双头螺栓结构，其特征在于：

所述第一压力测量模块还包括有第一保护垫圈(5)和第二保护垫圈(6)，所述第一保护垫圈(5)和第二保护垫圈(6)分别设置在垫片(2)的两侧。

5.根据权利要求1所述的一种能够实时精密测量压力的双头螺栓结构，其特征在于：

所述弹簧测力计阵列(4)包括有八个竖直设置的微型弹簧测力计，每个所述微型弹簧测力计通过导线相连，并将信号传给无线网关。

6.根据权利要求1所述的一种能够实时精密测量压力的双头螺栓结构，其特征在于：

所述单片机模块包括有单片机、A/D转换器、液晶显示器、数值设置按钮和报警器；

所述液晶显示器是用来显示单片机输出的压力值；

所述数值设置按钮是供用户根据实际情况设置测力双头螺栓所在装置所能承受的安全极限值；

所述报警器是当测力双头螺栓测得的数值大于用户设定的安全值时发出报警声。

7.一种通过双头螺栓结构实时测量压力的方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一所述的一种能够实时精密测量压力的双头螺栓结构，包括以下步骤：

步骤一：在垫片(2)上分布三圈微型力传感器阵列(3)，依次从里到外均匀间隔分布，每圈的系数分别设为k₁、k₂、k₃,每一圈测量的数值大小通过单片机处理得到加权平均值并乘以各自系数得到最终的测力结果；

步骤二：螺母(12)内部的微型弹簧测力计受到压力时，数值发生变化并输出数值差信号；

步骤三：导线将微型力传感器阵列(3)测得的信号与弹簧测力计阵列(4)产生的数值差信号通过无线网关传输给无线节点；

步骤四：运算放大器将单片机接收的微型力传感器阵列(3)和弹簧测力计阵列(4)两路原始信号放大到数据采集卡能够识别接收的电信号，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号；

步骤五：对微型力传感器阵列(3)进行加权平均算法处理，对弹簧测力计阵列(4)进行加权递推平均滤波处理，再对两者测量结果进行平均处理；

步骤六：液晶显示器显示单片机输出的压力值，实时将用户设定的安全初始值与双头螺栓的测量值进行比较并报警。