[发明专利]一种基于机电阻抗的法兰螺栓松动检测方法

权利要求书

1.一种基于机电阻抗的法兰螺栓松动检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、在待检测试件正面均匀安装压电陶瓷片，压电陶瓷片胶接安装在每两颗螺栓中间位置的法兰表面；并将待检测试件平稳放置在平坦面上；选取待检测试件上的一个压电陶瓷片作为标定压电陶瓷片，连接阻抗分析仪至该压电陶瓷片；

步骤2、寻找待检测试件的合适检测频段

(1)定义标定压电陶瓷片旁的两颗螺栓为近场螺栓，将两颗近场螺栓拧至预期预紧力，其余螺栓仍保持松开状态；

(2)定义分布在两颗近场螺栓左右两侧的螺栓为该标定压电陶瓷片对应的远场螺栓，将两颗远场螺栓分工况拧紧，共分为5种工况，工况1是远场螺栓完全松开；工况2是远场螺栓拧至预期预紧力的四分之一；工况3是远场螺栓拧至预期预紧力的二分之一；工况4是远场螺栓拧至预期预紧力的四分之三；工况5是远场螺栓拧至预期预紧力；每次拧紧后，对标定压电陶瓷片从低到高选择频段进行扫频，选择的频段应分布均匀，并且至少包含一个明显阻抗峰值，频率最高至5MHz，最后将扫描结果保存；

(3)将扫描结果进行处理，实现从低到高对比各个频段下不同工况的阻抗曲线，直到发现某一频段下远场螺栓的松动状态对标定压电陶瓷片的阻抗曲线无任何影响，认为在这一频段下标定压电陶瓷片对待检测试件的监测范围只包括近场螺栓，因此在该频段下进行法兰螺栓松动的检测，并将该阻抗曲线保存，标记为健康状态；

步骤3、标定

(1)将标定压电陶瓷片周围的两颗近场螺栓分别按工况松至指定预紧力，共分为4种工况，工况1是松至预期预紧力的八分之七；工况2是松至预期预紧力的八分之六；工况3是松至预期预紧力的八分之五；工况4是松至预期预紧力的二分之一；对于每个工况，分别获取检测频段下的阻抗曲线，并标记工况；标定过程根据需要调整，工况分类越细最终检测的结果越精确；

(2)对获得的阻抗曲线提取出特征：峰值频率位置偏移和RMSD值，建立不同预紧力分别与峰值频率位置偏移和RMSD之间的线性拟合方程，作为检测时的分类依据；

步骤4，模拟实验

随机拧松部分螺栓，模拟实际工作状况，并获取松动螺栓附近压电陶瓷片在检测频段下的阻抗曲线作为检测数据，标记为损伤曲线；

步骤5，数据分析

首先提取损伤曲线的特征，包括峰值频率位置偏移以及RMSD值；将该损伤曲线的特征带入线性拟合方程中，即获知该压电陶瓷片附近是否有螺栓发生松动，并给出松动程度的大小。

2.根据权利要求1所述的基于机电阻抗的法兰螺栓松动检测方法，其特征在于，所述的压电陶瓷片通过超声探头连接至阻抗分析仪的输入端，阻抗分析仪的输出端通过数据线连接至计算机。

3.根据权利要求1或2所述的基于机电阻抗的法兰螺栓松动检测方法，其特征在于，所述的平坦面为地面或柔软泡沫面。