[发明专利]一种螺栓应力的超声波双波高可靠性检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种螺栓应力的超声波双波的可靠性检测方法，包括：将第一、第二超声波双波换能器设置在被测螺栓的两端，第一超声波双波换能器用于发射和接收超声波横波或纵波，所述第二超声波双波换能器用于接收超声波横波或纵波，所述第一、第二超声波双波换能器之间具备发射或者接收的触发同步通讯功能；将第一超声波双波换能器产生的横波或纵波在被测螺栓内传播；对测量的数据进行校验，若第一超声波双波换能器收到的飞行时间与第二超声波双波换能器收到的相同模式的飞行时间的2倍相差不超过四分之一个发射周期T时，则测量的飞行时间通过验证，否则，不通过验证。可以校验得到的超声波飞行时间数据的可靠性，避免多种测量误差，测量精度高。

技术领域

本发明涉及超声波双波测量螺栓应力的技术领域，具体地涉及一种螺栓应力的超声波双波高可靠性检测方法及装置，尤其适用于螺栓应力可靠性和精度要求非常高的场景。

背景技术

超声波双波检测螺栓应力/拉力的原理以及方法已经有不少公开的文献，并且形成了一些行业标准，比如ASTM1685-20，GB/T38952-2020等等。这些文献主要规定了超声波探头放置在螺栓两个端面中的一个端面，利用脉冲反射法获取的超声波纵波和横波声时(飞行时间)数据来计算螺栓的拉力和应力。但是这些公开的文献中没有对获取的声时(飞行时间)数据进行校验，或者对数据可靠性做进一步的说明，只是通过对一些检测过程进行规范性来保证获得的声时(飞行时间)数据的有效性。

螺栓应力的超声波双波检测相关标准说明了螺栓应力与超声波的飞行时间成线性关系，但是不同的设备厂商在拉力机上校准的线性关系中的初值和斜率有可能不相同，这是由于各个设备厂商硬件软件相关的固有系统误差带来的，比如说设备的零点校准有错误，又比如在进行拉力机校准时一直错误地选择了一个错误的闸门内峰值。虽然如此，不同的超声波设备生产厂商一般都可以通过自己设备在拉力机上校准的螺栓拉力与飞行时间的线性关系，利用这些有可能不正确的校准参数测量出同批次其它螺栓正确的拉力值，不管校准时的线性关系中的斜率与初值是否为正确的数值；而这是符合螺栓拉力检测的相关行业标准的。但是一旦用这些带有设备系统误差的错误校准参数去测量在役状态的螺栓，有非常高的概率会造成数据不准确，得出错误的螺栓应力值。

对于有些高字体螺栓或者一些其中一个端面有凹面的螺栓，现有的超声波双波国际标准以及国家标准并没有具体的测量规范流程，这时候如果确实有现场测量的应用需求，超声波双波测量所用的参数是否可靠以及校验方法就变得尤为重要。

通常在役螺栓的种类非常繁多，不可能每种类型的螺栓都经过繁复的拉力机校准过程来得到超声波检测参数。这样，精确的螺栓拉力超声波检测参数数据库就非常重要，而建设这些精确的螺栓应力超声波检测参数数据库采用以往的方法并不能够保证其可靠性和应用精度。本发明因此而来。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供了一种螺栓应力的超声波双波高可靠性检测方法，在超声波双波检测螺栓应力的同时校验得到的超声波飞行时间数据的可靠性，极大地提高了超声波飞行时间测量的可靠性，从而可以得到可靠性高的螺栓应力，该方法可以一次性获得大量有效的数据，计算方法简单，效率高，可以避免多种测量误差，测量精度高。

本发明的技术方案是：

一种螺栓应力的超声波双波的可靠性检测方法，包括以下步骤：

S01：将第一超声波双波换能器设置在被测螺栓的一端，所述被测螺栓的另一端设置第二超声波双波换能器，所述第一超声波双波换能器用于发射和接收超声波横波或纵波，所述第二超声波双波换能器用于接收超声波横波或纵波，所述第一、第二超声波双波换能器之间具备发射或者接收的触发同步通讯功能；

S02：将第一超声波双波换能器产生的横波或纵波在被测螺栓内传播；分别测量第一超声波双波换能器和第二超声波双波换能器收到回波信号的飞行时间；