[发明专利]一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统

说明书

本发明公开了一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统，包括超声波轴力测试仪通过信号线发出激励，采集螺栓的超声信号，再经超声换能器发射和接受超声信号；与超声波轴力测试仪相连接的温度传感器，用于采集螺栓温度信息；螺栓上设置有二维码，超声波轴力测试仪通过扫描设备扫描螺栓上二维码，根据二维码识别不同螺栓，不同螺栓的信息在数据库或云端中进行分类存储；超声波轴力测试仪将接收的超声信号及温度信息转换成数据传输给终端；计算螺栓拧紧前和拧紧后的差，并导出螺栓伸长量，从而计算螺栓轴力。本发明是将换能器内置于螺栓中，并以特殊材料进行保护，耐高低温、腐蚀、外力冲击能力较强，且加工周期、成本较低。

技术领域

本发明涉及超声波螺栓轴力技术领域，尤其涉及的是一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统。

背景技术

随着技术的发展，超声波应力检测越来越受到重视，已公开的专利公开号为207215437U“一种超声波应力检测装置”及公开号为2591600Y“一种超声螺栓紧固力测试仪”中，涉及力或应力的测量，包含压力传感器、数据采集器、超声波设备、示波器等机构只能单一采集螺栓轴力，功能单一，并且实时拧紧测试时，需借助外连传感器或者特制滑环套筒，需要较大工作空间，不适应紧凑环境下拧紧装配。现有技术中在单颗螺栓测试和多螺栓同时测试时，共用同一设备，且测试螺栓数量上限固定，无法更改，成本高，效率低；采集到的数据，根据测试先后排列，数据容易混淆，不宜分类管理，统计分析；采集到螺栓轴力后，需另用数据处理分类，进行数据处理分析，耗费时间较长，并且现有技术中采用信号线传输，只能现场测试或有限短距离间传输。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明提供一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统，所要解决的技术问题是可以对测试的多组数据进行统计分析，做到即测即分析，数据异常，发出报警信号，及时发现工艺所存在的问题。

本发明的技术方案如下：一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统，包括超声波轴力测试仪通过信号线发出激励，采集螺栓的超声信号，再经超声换能器发射和接收超声信号；与超声波轴力测试仪相连接的温度传感器，用于采集螺栓温度信息；螺栓上设置有二维码，超声波轴力测试仪通过扫描设备扫描螺栓上二维码，根据二维码识别不同螺栓，不同螺栓的信息在数据库或云端中进行分类存储；超声波轴力测试仪对采信的超声信号及温度信息转换成数据传输给终端；终端为笔记本计算机、平板电脑、手机或其他手持设备，用于接收转换超声波轴力测试仪发送来的数据并进行数据处理和分析，计算螺栓拧紧前和拧紧后的飞行时间差，并导出螺栓伸长量，从而计算螺栓轴力。

上述中，将超声换能器置于螺栓内，超声换能器为0.3毫米厚度，直径3毫米的圆片，在不影响螺栓性能的情况下，直接实时测试。

上述中，所述不同螺栓的信息在数据库或云端中进行分类存储，分类类型包括：按螺栓所在部件进行分类：发动机、变速箱、副车架部位的螺栓信息进行分类；或按大数据处理进行分类：按照不同规格、不同性能和/或等级或相同规格不同长度的螺栓进行分类。

上述中，还设置有其它配套设备连接端口，需要与其它设备连接配套使用时，此端口作为输出\输入信号端口。

上述中，所述采集螺栓温度信息，即采集到的螺栓拧紧前和拧紧后的温度信号，补偿螺栓因温度变化引起的微量伸长，采用以下两种方法之一：

方法a：根据材料的线膨胀系数，计算出因温度变化引起的螺栓的伸长或缩短的长度；△L＝L*al*△T，即螺栓的长度变化量等于原始长度*线膨胀系数*温度的变化量；

方法b：根据温度的变化修改超声波的传播速度，一般情况下，会进行提前标定，即不同温度下超声波的传播速度，计算时会根据对应温度下的超声传播速度进行计算。