[发明专利]螺栓换能器

说明书

公开了一种确定紧固件(16)参数的方法，包括：向换能器装置(100)的超声换能器提供输入，其中，所述换能器附接至紧固件(16)上，而且所述输入使得超声波发射至所述紧固件内。接收换能器输出，该换能器输出表示所述超声换能器接收的反射超声波。将该换能器输出与所述参数的已知数据相比较，以确定所述紧固件的该参数是否处于预定范围内。

技术领域

本发明涉及一种螺栓换能器以及利用超声波感测螺栓特性的方法。

背景技术

在许多应用中，通过螺栓或其他紧固件构建各种类型的结构。此类螺栓和紧固件通常要求拧紧至预定转矩或张紧程度。一些应用要求进行定期或持续监测，以确定其是否脱离所允许的操作范围。

本发明的目的在于提供一种可用于确定紧固件的一种或多种物理特性或操作状况的换能器。

发明内容

本发明提供一种根据下附权利要求的确定紧固件参数的方法。

本文公开一种确定紧固件参数的方法，包括：向换能器装置的超声换能器提供输入，其中，所述换能器附接至紧固件上，而且所述输入使得超声波发射至所述紧固件内；由所述换能器接收反射超声波，并且提供换能器输出；以及将所述输出与所述参数的已知输出相比较，以判断所述紧固件的所述参数是否处于预定范围内。

该方法可进一步包括：提供表示所述紧固件的状况的输出信号，其中，所述紧固件的该状况与该紧固件是否处于所述预定范围内的判断相关。所述参数可以为所述超声波的飞行时间，或者可得自该飞行时间。

所述发射可以为第一超声波的发射。该方法可进一步包括：提供第二超声波发射，其中，所述参数为所述第一和第二超声波发射的飞行时间之比。所述第一超声波发射可包括压力波。所述第二超声波发射可包括剪切波。

所述已知输出可包括取自具有不同张紧长度的一个或多个紧固件的多个测量值。所述张紧长度可定义为所述螺栓处于张紧状态的部分，或者张紧部分的长度。所述张紧部分长度可对应于由所述紧固件一同螺栓固定的部件的厚度。因此，所述张紧部分长度可以为由所述螺栓头部以及在张紧时压抵被夹紧部件的张紧元件(如螺母)的相对夹紧面所限定的长度。所述多个测量值可包括与第一螺栓固定长度相对应的第一组测量值以及与第二螺栓固定长度相对应的第二组测量值。所述第一和第二组测量值当中的每组测量值可包括与所述紧固件的不同张紧程度相对应的多个测量值。

所述张紧部分长度可包括所发射超声波发生反射的所述紧固件端面与构成该紧固件一部分的螺母之间的紧固件长度。所发射超声波发生反射的所述表面可以为与所述换能器所安装的表面直接相对的主面。

所述已知数据可包括所述张紧部分长度与所述紧固件总长度之比。所述已知数据可包括所述总长度与远离所述螺母和所述紧固件张紧部分的暴露在外或未受力的螺纹长度之比。

该方法可进一步包括：获得所述已知数据。该已知输出可通过向一个或多个紧固件分阶段施加负载而以经验方式确定。该已知输出可包括紧固件的历史数据。

所述换能器可包括在所述紧固件的一部分上排列成阵列的多个换能器单元。该方法可进一步包括：由每一所述换能器单元发射输入波；由所述换能器单元接收反射超声波；以及根据所接收的反射超声波，确定所述紧固件的应力分布。

由每一所述换能器单元发射输入波可包括：由每一所述换能器单元同时发射输入波。所述应力分布可以为径向应力分布。确定应力分布可包括：比较任何两个所接收的反射超声波的飞行时间。

该方法可进一步包括：确定响应包络的持续时间。该响应包络可包括每一所述换能器单元的每一发射输入波所产生的接收反射超声波。

所述应力分布可包括轴向截面。该方法可进一步包括：利用断层摄影技术，确定所述轴向截面。

由所述换能器单元接收所述反射超声波可包括：由每一所述换能器单元接收所述换能器单元的每一输入所产生的反射超声波。