[发明专利]一种螺栓预紧力监测设备、方法及装置

权利要求书

1.一种螺栓预紧力监测设备，其特征在于，包括处理器、设置于被连接件上靠近螺栓头部位置的超声波发射器和超声波接收器，所述超声波发射器发射端和所述超声波接收器的接收端均指向所述螺栓轴线、且所述超声波发射器和所述超声波接收器的连线经过所述轴线；

所述超声波发射器，用于发射超声波检测信号；

所述超声波接收器，用于接收所述超声波检测信号通过所述螺栓后的超声波接收信号；

所述处理器，用于依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及预设计算方法得到所述螺栓当前的预紧力，所述预设计算方法包括与预紧力和特征参数log(I)相关的第一计算关系式，所述其中，s_bi为电压检测基准信号的第i个采样点，s_ci为电压检测信号的第i个采样点，为电压检测基准信号的平均值，为电压检测信号的平均值，N为信号采样点总数量。

2.根据权利要求1所述的螺栓预紧力监测设备，其特征在于，所述处理器，具体用于依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及预先建立的第一计算关系式计算出所述螺栓当前的预紧力；其中：

所述第一计算关系式的建立过程为：

预先确定出螺栓的基准预紧力，及在所述基准预紧力下的螺栓对应的电压检测基准信号；

通过改变所述螺栓的预紧力，得到不同预紧力下的电压检测信号；

依据所述电压检测基准信号及各个所述电压检测信号，得到不同预紧力下的特征参数；

根据各组预紧力与特征参数进行二次曲线拟合，得到预紧力与特征参数相关的第一计算关系式。

3.根据权利要求2所述的螺栓预紧力监测设备，其特征在于，所述处理器，具体用于根据所述螺栓类型确定出预先建立的、与所述螺栓类型对应的第一计算关系式，并依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及所述第一计算关系式计算出所述螺栓当前的预紧力。

4.根据权利要求1所述的螺栓预紧力监测设备，其特征在于，所述超声波发射器为第一压电陶瓷片，所述超声波接收器为第二压电陶瓷片。

5.一种螺栓预紧力监测方法，应用于如权利要求1所述的螺栓预紧力监测设备，其特征在于，所述方法包括：

获取超声波接收器接收到的超声波接收信号，所述超声波接收信号为超声波发射器发送的超声波检测信号通过螺栓后形成的；

依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及预设计算方法得到所述螺栓当前的预紧力，所述预设计算方法包括与预紧力和特征参数log(I)相关的第一计算关系式，所述其中，s_bi为电压检测基准信号的第i个采样点，s_ci为电压检测信号的第i个采样点，为电压检测基准信号的平均值，为电压检测信号的平均值，N为信号采样点总数量。

6.根据权利要求5所述的螺栓预紧力监测方法，其特征在于，所述依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及预设计算方法得到所述螺栓当前的预紧力为：

依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及预先建立的第一计算关系式计算出所述螺栓当前的预紧力；其中：

所述第一计算关系式的建立过程为：

预先确定出螺栓的基准预紧力，及在所述基准预紧力下的螺栓对应的电压检测基准信号；

通过改变所述螺栓的预紧力，得到不同预紧力下的电压检测信号；

依据所述电压检测基准信号及各个所述电压检测信号，得到不同预紧力下的特征参数；

根据各组预紧力与特征参数进行二次曲线拟合，得到预紧力与特征参数相关的第一计算关系式。

7.根据权利要求6所述的螺栓预紧力监测方法，其特征在于，所述依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及预先建立的第一计算关系式计算出所述螺栓当前的预紧力的过程为：

根据所述螺栓类型确定出预先建立的、与所述螺栓类型对应的第一计算关系式；

依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及所述第一计算关系式计算出所述螺栓当前的预紧力。

8.一种螺栓预紧力监测装置，应用于如权利要求1所述的螺栓预紧力监测设备，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取超声波接收器接收到的超声波接收信号，所述超声波接收信号为超声波发射器发送的超声波检测信号通过螺栓后形成的；

计算模块，用于依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及预设计算方法得到所述螺栓当前的预紧力，所述预设计算方法包括与预紧力和特征参数log(I)相关的第一计算关系式，所述其中，s_bi为电压检测基准信号的第i个采样点，s_ci为电压检测信号的第i个采样点，为电压检测基准信号的平均值，为电压检测信号的平均值，N为信号采样点总数量。