一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统，包括超声波轴力测试仪通过信号线发出激励，采集螺栓的超声信号，再经超声换能器发射和接受超声信号；与超声波轴力测试仪相连接的温度传感器，用于采集螺栓温度信息；螺栓上设置有二维码，超声波轴力测试仪通过扫描设备扫描螺栓上二维码，根据二维码识别不同螺栓，不同螺栓的信息在数据库或云端中进行分类存储；超声波轴力测试仪将接收的超声信号及温度信息转换成数据传输给终端；计算螺栓拧紧前和拧紧后的差，并导出螺栓伸长量，从而计算螺栓轴力。本发明专利技术是将换能器内置于螺栓中，并以特殊材料进行保护，耐高低温、腐蚀、外力冲击能力较强，且加工周期、成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统
本专利技术涉及超声波螺栓轴力
，尤其涉及的是一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统。
技术介绍
随着技术的发展，超声波应力检测越来越受到重视，已公开的专利公开号为207215437U“一种超声波应力检测装置”及公开号为2591600Y“一种超声螺栓紧固力测试仪”中，涉及力或应力的测量，包含压力传感器、数据采集器、超声波设备、示波器等机构只能单一采集螺栓轴力，功能单一，并且实时拧紧测试时，需借助外连传感器或者特制滑环套筒，需要较大工作空间，不适应紧凑环境下拧紧装配。现有技术中在单颗螺栓测试和多螺栓同时测试时，共用同一设备，且测试螺栓数量上限固定，无法更改，成本高，效率低；采集到的数据，根据测试先后排列，数据容易混淆，不宜分类管理，统计分析；采集到螺栓轴力后，需另用数据处理分类，进行数据处理分析，耗费时间较长，并且现有技术中采用信号线传输，只能现场测试或有限短距离间传输。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统，所要解决的技术问题是可以对测试的多组数据进行统计分析，做到即测即分析，数据异常，发出报警信号，及时发现工艺所存在的问题。本专利技术的技术方案如下：一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统，包括超声波轴力测试仪通过信号线发出激励，采集螺栓的超声信号，再经超声换能器发射和接收超声信号；与超声波轴力测试仪相连接的温度传感器，用于采集螺栓温度信息；螺栓上设置有二维码，超声波轴力测试仪通过扫描设备扫描螺栓上二维码，根据二维码识别不同螺栓，不同螺栓的信息在数据库或云端中进行分类存储；超声波轴力测试仪对采信的超声信号及温度信息转换成数据传输给终端；终端为笔记本计算机、平板电脑、手机或其他手持设备，用于接收转换超声波轴力测试仪发送来的数据并进行数据处理和分析，计算螺栓拧紧前和拧紧后的飞行时间差，并导出螺栓伸长量，从而计算螺栓轴力。上述中，将超声换能器置于螺栓内，超声换能器为0.3毫米厚度，直径3毫米的圆片，在不影响螺栓性能的情况下，直接实时测试。上述中，所述不同螺栓的信息在数据库或云端中进行分类存储，分类类型包括：按螺栓所在部件进行分类：发动机、变速箱、副车架部位的螺栓信息进行分类；或按大数据处理进行分类：按照不同规格、不同性能和/或等级或相同规格不同长度的螺栓进行分类。上述中，还设置有其它配套设备连接端口，需要与其它设备连接配套使用时，此端口作为输出\输入信号端口。上述中，所述采集螺栓温度信息，即采集到的螺栓拧紧前和拧紧后的温度信号，补偿螺栓因温度变化引起的微量伸长，采用以下两种方法之一：方法a：根据材料的线膨胀系数，计算出因温度变化引起的螺栓的伸长或缩短的长度；△L＝L*al*△T，即螺栓的长度变化量等于原始长度*线膨胀系数*温度的变化量；方法b：根据温度的变化修改超声波的传播速度，一般情况下，会进行提前标定，即不同温度下超声波的传播速度，计算时会根据对应温度下的超声传播速度进行计算。上述中，所述计算螺栓轴力具体为：设置t1为拧紧前超声波在螺栓内飞行时间，t2为拧紧后超声波在螺栓内飞行时间，Δt＝t2-t1，螺栓轴力F＝(Δt/2)*V，其中V为超声波在螺栓内传播的声速。上述中，采用正态分布原则，将设计时的最大预紧力和最小预紧力作为参考，实时监测测量的螺栓轴力，并计算是否分布在最大和最小预紧力范围内；如果超出范围，则进行报警。采用本专利技术的技术方案：1、现有超声波测试技术中只能在螺栓拧紧后进行螺栓轴力测试，本专利技术可在螺栓拧紧过程中进行实时测试，实现预紧力拧紧要求。2、现有技术只具有单一测试功能，数据分析需导出到excel后另行分析，本专利技术可对测试的多组数据进行统计分析，做到即测即分析，数据异常，发出报警信号，及时发现工艺所存在的问题。3、现有技术测试时，是对螺栓头部打磨后粘贴换能器或在螺栓上喷涂压电陶瓷、保护层等，前者对螺栓涂层破坏较大，易造成螺栓腐蚀生锈，且换能器裸露在外，外部环境(高低温、腐蚀性物质、外力冲击等)对其影响较大；后者主要为国外加工形成，制造周期长、成本高昂。本专利技术是将换能器内置于螺栓中，并以特殊材料进行保护，耐高低温、腐蚀、外力冲击能力较强，且加工周期、成本较低。4、本专利技术加入二维码识别系统。对被测螺栓或被测夹紧件喷涂二维码，扫描二维码可显示历史测量数据，便于施工维护。5、现有技术，测试设备厚重，需连接外部电源，本专利技术测试设备轻便，内置电源，适应多种场合测试。6、测试数据传输可以在信号线、蓝牙、网络传输之间选择，不仅可以现场测试，还可以做到远程监控。7、本专利技术可以做到长时间，多种环境下，实时测试。附图说明图1为本专利技术一个实施例的示意图。图2为本专利技术实施例中计算螺栓轴力的示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本专利技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。实施例一：本专利技术的一个实施例，如图1所示，本专利技术的提供一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统，包括超声波轴力测试仪1，通过信号线发出激励，采集螺栓的超声信号2，再经超声换能器发射和接收超声信号；本专利技术是将超声换能器置于螺栓内，超声换能器为约0.3毫米厚度，直径3毫米的圆片，可在不影响螺栓性能的情况下，直接实时测试，提高测试效率。与超声波轴力测试仪相连接的温度传感器，用于采集螺栓温度信息3；螺栓上设置有二维码4，超声波轴力测试仪通过扫描设备扫描螺栓上二维码，根据二维码识别不同螺栓，不同螺栓的信息在数据库或云端中进行分类存储；超声波轴力测试仪对采信的超声信号及温度信息5转换成数据传输给终端7；图中6所示为其它配套设备连接端口，需要与其它设备连接配套使用时，此端口可输出\输入信号。7为终端，终端可以为笔记本计算机、平板电脑、手机或其他手持设备，用于接收转换超声波轴力测试仪发送来的数据并进行数据处理和分析，计算螺栓拧紧前和拧紧后的飞行时间差，并导出螺栓伸长量，从而计算螺栓轴力。8为数据上传云端或专用数据库过程。9为云端或专用数据库。10为带有超声换能器的螺栓。计算螺栓轴力如图2所示，图2中，左侧螺栓为拧紧前状态，右侧螺栓为拧紧后状态，t1为拧紧前超声波在螺栓内飞行时间，t2为拧紧后超声波在螺栓内飞行时间，Δt＝t2-t1，螺栓轴力F＝(Δt/2)*V，V为超声波在螺栓内传播的声速。根据采集螺栓温度信息3，即采集到的螺栓拧紧前和拧紧后的温度信号，补偿螺栓因温度变化引起的微量伸长：a.根据材料的线膨胀系数，可以计算出因温度变化引起的螺栓的伸长或缩短的长度，△L＝L*al*△T：即螺栓的长度变化量等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统，其特征在于，包括超声波轴力测试仪通过信号线发出激励，采集螺栓的超声信号，再经超声换能器发射和接收超声信号；与超声波轴力测试仪相连接的温度传感器，用于采集螺栓温度信息；螺栓上设置有二维码，超声波轴力测试仪通过扫描设备扫描螺栓上二维码，根据二维码识别不同螺栓，不同螺栓的信息在数据库或云端中进行分类存储；超声波轴力测试仪将接收的超声信号及温度信息转换成数据传输给终端；终端为笔记本计算机、平板电脑、手机或其他手持设备，用于接收转换超声波轴力测试仪发送来的数据并进行数据处理和分析，计算螺栓拧紧前和拧紧后的飞行时间差，并导出螺栓伸长量，从而计算螺栓轴力。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波的螺栓轴力精确测试及数据分析系统，其特征在于，包括超声波轴力测试仪通过信号线发出激励，采集螺栓的超声信号，再经超声换能器发射和接收超声信号；与超声波轴力测试仪相连接的温度传感器，用于采集螺栓温度信息；螺栓上设置有二维码，超声波轴力测试仪通过扫描设备扫描螺栓上二维码，根据二维码识别不同螺栓，不同螺栓的信息在数据库或云端中进行分类存储；超声波轴力测试仪将接收的超声信号及温度信息转换成数据传输给终端；终端为笔记本计算机、平板电脑、手机或其他手持设备，用于接收转换超声波轴力测试仪发送来的数据并进行数据处理和分析，计算螺栓拧紧前和拧紧后的飞行时间差，并导出螺栓伸长量，从而计算螺栓轴力。


2.如权利要求1所述的螺栓轴力精确测试及数据分析系统，其特征在于，将超声换能器置于螺栓内，超声换能器为0.3毫米厚度，直径3毫米的圆片，在不影响螺栓性能的情况下，直接实时测试。


3.如权利要求2所述的螺栓轴力精确测试及数据分析系统，其特征在于，所述不同螺栓的信息在数据库或云端中进行分类存储，分类类型包括：按螺栓所在部件进行分类：发动机、变速箱、副车架部位的螺栓信息进行分类；或按大数据处理进行分类：按照不同规格、不同性能和/或等级或相同规格不同长度的螺栓进行分类。


4.如权利要求3所述的螺栓轴力...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍扬，邵玉虎，沈良，赵义，任于镇，
申请(专利权)人：优势博研北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11