[发明专利]一种基于改进时间反转法的螺栓预紧力矩超声导波监测方法

摘要

本发明涉及一种基于改进时间反转法的螺栓预紧力矩超声导波监测方法，改进了时间反转法，在监测过程中采用了唯一的标准时反重发射信号，使得对信号相位的比较成为可能，进而提高了对螺栓预紧力矩的监测范围和准确度。

主权项

1.一种基于改进时间反转法的螺栓预紧力矩超声导波监测方法，其特征在于步骤如下：步骤1：离线建立参考数据库：步骤1.1：在连接结构上胶粘两片压电陶瓷PZT A和PZT B元件，分别处于待测螺栓两侧，螺栓中心以及两片PZT元件的主形变方向共线；步骤1.2：采用数显力矩扳手将待测螺栓拧紧到螺栓的额定预紧力矩；步骤1.3：由任意波形发生器输出一个汉宁窗调制正弦脉冲信号，中心频率根据连接结构的频厚积选择；汉宁窗调制正弦脉冲信号经功率放大器放大后作用在作为激励器的PZT A元件电极两端，所述的功率放大器放大后的信号脉冲峰峰值为50～100V；步骤1.4：在螺栓处于额定扭距时，采集作为传感器的PZT B元件两端电极的电压信号，对电压响应信号进行高通滤波，并多次采集取平均值，得到一个滤波后的平均响应信号；步骤1.5：将得到的平均响应信号在时域进行翻转，然后储存在信号发生器中，作为时反重发射信号，记为V_r；步骤1.6：将V_r作为激励信号对PZT B进行激励，反向传播后，采集PZT A电极两端的响应信号；得到响应信号中时反聚焦波包的最大幅值，记为A₀，并采用过零检测法计算时反聚焦波包的到达时间，记为T₀；步骤1.7：彻底松动螺栓，而后均匀选择若干个小于额定扭矩值的螺栓预紧力矩；对于每个螺栓预紧力矩值，重复n次步骤1.6，得到n组该螺栓预紧力矩值对应的时反聚焦波包的最大幅值A_i和到达时间T_i，i＝1,2..,n；计算标准化特征参量TI_A和TI_t：TI_t＝T_i‑T_o然后，依次计算每个螺栓预紧力矩值下测得的n组标准化特征参量的均值和方差，根据均值和方差，划分出95％置信区间不重叠的参考工况，得到由预紧力矩参考工况和特征参量置信区间组成的参考数据库；步骤2：在线监测螺栓预紧力矩：波形发生器按照设定的时间间隔重复将V_r以脉冲形式输出，而后监测PZT A两端电极的电压信号；计算特征参量TI_A′和TI_t′；将得到的特征参量与参考数据库比较，得到螺栓预紧力矩的估计值。