一种基于磁记忆效应的螺栓联接件损伤在位监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于磁记忆效应的螺栓联接件损伤在位监测装置，属于无损检测领域中磁记忆检测技术范畴。监测装置由螺栓、双螺母、压紧弹簧、探头保护壳、阵列传感器与联接件组成。阵列传感器位于探头保护壳中，通过探头保护壳进行保护；压紧弹簧与探头保护壳接触连接，用于压紧阵列传感器探头；双螺母用于固定压紧弹簧，进而控制阵列传感器与联接件的距离；螺栓依次穿过双螺母、压紧弹簧、探头保护壳、阵列传感器和联接件。该装置能够实时、在线监测螺栓连接部位疲劳损伤的出现，以及能够对联接件的损伤断裂位置进行预测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于磁记忆效应的螺栓联接件损伤在位监测装置，属于无损检测领域中磁记忆检测技术范畴。
技术介绍
磁记忆检测是尚处于成长期的一种磁性无损检测方法，它在早期疲劳损伤评估方面极具潜力。该技术基于磁机械效应原理，通过表面磁场分布及其强度的变化，不仅能够检测出铁磁材料的塑性变形及宏观缺陷，更能有效探测出铁磁材料的早期应力集中。在工程应用中，由于该技术具有不需要磁化装置对被测工件进行人工磁化，并且不用对被测表面进行特殊处理和打磨等优点，已被广泛应用于石油、化工、电力、铁路、桥梁等领域。螺栓联接结构在实际工程中应用十分广泛，其联接状态直接关系到整个设备或结构工作的安全性和可靠性。由于螺栓孔易受交变载荷作用，常会出现疲劳裂纹，进而发生断裂等灾难性事故。尽管磁粉探伤可以较好地检测裂纹，但该方法无法预测未出现裂纹时的早期损伤，并且只能在机械检修时将带螺栓孔的工件分解下来进行静态检测。监测是指测量系统不离开被测结构，对在役的易损机械结构件实时、在线监控，及时掌握结构件的状态，以确保机械设备工作的安全性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种螺栓联接件损伤的在位监测装置，该装置可以有效解决在役螺栓联接件损伤监测的问题，能够对联接件螺栓孔附近损伤状态进行实时、在线监测，为结构件的安全、可靠运行提
供了重要依据。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。一种基于磁记忆效应的螺栓联接件损伤在位监测装置，由螺栓、双螺母、压紧弹簧、探头保护壳、阵列传感器与联接件组成。阵列传感器位于探头保护壳中，通过探头保护壳进行保护；压紧弹簧与探头保护壳接触连接，用于压紧磁传感器探头；双螺母用于固定压紧弹簧，进而控制阵列传感器与联接件的距离；螺栓依次穿过双螺母、压紧弹簧、探头保护壳、阵列传感器和联接件。所述阵列传感器由多个巨磁阻芯片和硬件电路组成，巨磁阻芯片围绕螺栓孔组成环孔阵列结构；硬件电路采用AD620与UA741对信号进行二级放大处理，并设计低通无源滤波器进行滤波。所述巨磁阻芯片的数量至少为8个。工作过程：将联接件装卡于疲劳拉伸机上，并将阵列传感器安装于螺栓孔处，连接测量设备并完成调试；启动在位监测装置和疲劳拉伸机，拉伸到预定循环次数后，关闭拉伸机并卸载，使联接件处于不受力状态；将阵列传感器测量得到的各通道输出信号存储于计算机中，并做相应的信号处理；再次启动疲劳拉伸机，直至试件断裂；根据循环前期对不同循环次数时磁记忆信号梯度绝对值的变化，可以有效判断联接件损伤及将要断裂的位置。有益效果1.本专利技术的一种基于磁记忆效应的螺栓联接件损伤在位监测装置，可以实现重要零部件表面损伤的在位监测，为此类技术研究提供了一种新的方法和工具。2.本专利技术属于磁记忆无损检测技术，该技术利用的是地磁场和工作载荷作用下的天然磁化信息，不需要专门的磁化设备对被测工件进行人工磁化，使监测设备得到显著简化。3.本专利技术不仅可以对螺栓联接件进行在位监测，其技术思想对焊接、铆接等多种情况皆适用，可通过适当调整监测装置结构对其他联接方式进行在线监测。附图说明图1为在位监测装置示意图；图2为信号处理电路原理图；图3为敏感元件位置分布图；图4为联接件实物图；图5为加载方式；图6为磁记忆信号分布图；图7为磁记忆信号梯度绝对值分布图；图8为断裂试件。图中，1-螺栓，2-双螺母，3-压紧弹簧，4-探头保护壳，5-阵列传感器，6-联接件。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1一种基于磁记忆效应的螺栓联接件损伤在位监测装置，如图1所示，由螺栓1、双螺母2、压紧弹簧3、探头保护壳4、阵列传感器5与联接件6组成。阵列传感器5位于探头保护壳4中，通过探头保护壳4进行保护；压紧弹簧3与探头保护壳4接触连接，用于压紧磁传感器探头；双螺母2用于固定压紧弹簧3，进而控制阵列传感器5与联接件6的距离；螺栓1依次穿过双螺母2、压紧弹簧3、探头保护壳4、阵列传感器5和联接件6。硬件电路采用AD620与UA741对信号进行二级放大处理，并设
计低通无源滤波器进行滤波，如图2所示。首先采用AD620对信号进行初级放大，放大倍数为1000倍左右；采用二阶低通无源滤波器对无用信号进行滤波，其滤波截止频率为5Hz；使用典型芯片UA741对滤波后的信号进行二级放大处理，放大倍数为10倍左右。所述阵列传感器5由多个巨磁阻芯片和硬件电路组成，巨磁阻芯片围绕螺栓孔组成环孔阵列结构，如图3所示。所述巨磁阻芯片的数量至少为8个。螺栓联接结构主要由螺栓与联接件组成。其中螺栓由45#钢经淬火处理后制备，而联接件由含中心孔件的Q235钢板材制成，其尺寸为长220mm×宽50mm×厚3mm，如图4所示。工作过程：将联接件6装卡于疲劳拉伸机上，并将阵列传感器5安装于螺栓孔处，连接测量设备并完成调试；启动在位监测装置和疲劳拉伸机，依照正弦加载方式进行疲劳拉伸，即在正弦曲线上按照等时间间隔进行加载和卸载，如图5所示，至预定循环次数后卸载，使联接件处于不受力状态；将阵列传感器测量得到的各通道输出信号存储于计算机中，并做相应的信号处理；再次启动疲劳拉伸机，直至试件断裂；计算不同循环次数时磁记忆信号梯度绝对值的变化。磁记忆信号随疲劳循环次数分布图如图6所示，对磁记忆信号求梯度，得到磁记忆信号梯度绝对值分布图，如图7所示。当裂纹类损伤出现时，按照磁记忆检测方法判别标准，应有较大的梯度信号，为该信号设定经验阈值，即可判定螺栓联接件中已出现或将要出现损伤的位置，从而实现了螺栓联接件损伤的在位监测。由图7可以看到，变化最剧烈的地方是巨磁阻芯片4和8所在位置，磁信号波动程度最大，这和此前磁记忆信号检测研究中，金属材料濒临破坏前，信号会产生剧烈变化的结论一致。随后的观察证明，疲劳裂纹出现在这些位置上，如图8所示。这说明该装置能够实时、在线监测螺栓连接部位疲劳损伤的出现，以及能够对联接件的损伤断
裂位置进行预测。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁记忆效应的螺栓联接件损伤在位监测装置，其特征在于：由螺栓(1)、双螺母(2)、压紧弹簧(3)、探头保护壳(4)、阵列传感器(5)与联接件(6)组成；阵列传感器(5)位于探头保护壳(4)中，通过探头保护壳(4)进行保护；压紧弹簧(3)与探头保护壳(4)接触连接，用于压紧阵列传感器探头；双螺母(2)用于固定压紧弹簧(3)，进而控制阵列传感器(5)与联接件(6)的距离；螺栓(1)依次穿过双螺母(2)、压紧弹簧(3)、探头保护壳(4)、阵列传感器(5)和联接件(6)。

【技术特征摘要】
1.一种基于磁记忆效应的螺栓联接件损伤在位监测装置，其特征在于：由螺栓(1)、双螺母(2)、压紧弹簧(3)、探头保护壳(4)、阵列传感器(5)与联接件(6)组成；阵列传感器(5)位于探头保护壳(4)中，通过探头保护壳(4)进行保护；压紧弹簧(3)与探头保护壳(4)接触连接，用于压紧阵列传感器探头；双螺母(2)用于固定压紧弹簧(3)，进而控制阵列传感器(5)与联接件(6)的距离；螺栓(1)依次穿过双螺母(2)、压紧弹簧(3)、探头保护壳(4)、阵列传感器(5)和联接件(6)。2.如权利要求1所述的一种基于磁记忆效应的螺栓联接件损伤在位监测装置，其特征在于：所述阵列传感器(5)由多个巨磁阻芯片和硬件电路组成，巨磁阻芯片围绕螺栓孔组成环孔阵列结构；硬件电路采用AD62...

【专利技术属性】
技术研发人员：高玄怡，张瑞蕾，邱忠超，曹新愿，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11