本申请属于应力的测量领域，本申请提供一种基于双重应力波分析的应力监测装置，包括：控制模块；信号激发模块，根据信号激发控制信号产生激励脉冲信号，并将激励脉冲信号传输至探头；探头包括至少两个压电晶片；信号采集模块，包括信号增益放大单元，信号增益放大单元对回波信号进行放大处理，并将放大后的回波信号传输至信号调理模块；信号调理模块；数据处理模块用于测量应力波飞行时间，并根据应力波飞行时间计算得被测件的应力值；显示模块，与数据处理模块连接，用于显示计算得的应力值。可以有效解决现有技术中难以对不知基准值的设备进行应力监测的问题。设备进行应力监测的问题。设备进行应力监测的问题。
【技术实现步骤摘要】
基于双重应力波分析的应力监测装置
[0001]本申请涉及应力的测量，具体涉及基于双重应力波分析的应力监测装置。
技术介绍
[0002]目前风电机组各部件的连接一般是通过高强螺栓进行连接，比如叶片和轮毂之间的连接、轮毂和主轴之间的连接、塔筒筒体之间的连接等，在风电机组整个生命周期20年
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30年内，因风的多变及不确定性所带来的交变载荷而导致的局部螺栓断裂事件时有发生，若局部螺栓断裂后没有及时发现，往往会导致事故的进一步扩大，甚至会引起机组倒塌等恶性事故的发生。风电机组正常运行期间，高强螺栓的巡检周期一般为半年至一年，巡检周期间隔较长，螺栓出现松动或断裂的情况不能够及时发现，且每次巡检耗费大量的时间、人力、物力，尤其对于海上风电机组，机组巡检不方便，巡检费用较高等问题比较突出。这些都对螺栓连接的可靠性和巡检维护的科学性提出了较高的要求。
[0003]现有的超声应力监测技术多为基于纵波的声时差测量法，必须知道设备在不受力情况下的基准值。例如，专利CN111208207A以及同类超声应力测量技术，只就单一的纵波信号进行声时差测量，此方法需要预先知道设备不受力状态下的声时数值。因此，现有的超声应力监测技术存在问题：对于已经投入使用的老旧设备，难以获取设备不受力情况下的基准值，导致现有的超声应力监测技术难以应用。
[0004]针对以上技术问题，有必要提出一种技术方案来解决现有技术中难以对不知基准值的设备进行应力监测的问题。
技术实现思路
[0005]本申请目的是提供一种基于双重应力波分析的应力监测装置，包括：探头、控制模块、信号激发模块、信号采集模块、信号调理模块、数据处理模块和显示模块；其中，
[0006]所述控制模块，用于产生信号激发控制信号并传送至所述信号激发模块；
[0007]所述信号激发模块，根据所述信号激发控制信号产生激励脉冲信号，并将所述激励脉冲信号传输至所述探头；
[0008]所述探头包括至少两个压电晶片，其中，纵波压电晶片受所述激励脉冲信号激励产生纵波，横波压电晶片受所述激励脉冲信号激励产生横波，应力波经过被测件反射形成回波信号由所述探头接收并输送至所述信号采集模块，所述回波信号包括纵波回波和横波回波，所述纵波压电晶片接收纵波回波，所述横波压电晶片接收横波回波；
[0009]所述信号采集模块，包括信号增益放大单元，所述信号增益放大单元对所述回波信号进行放大处理，并将放大后的所述回波信号传输至所述信号调理模块；
[0010]所述信号调理模块，用于对放大后的所述回波信号进行滤波处理并将经过滤波处理的所述回波信号传输至所述数据处理模块；
[0011]所述数据处理模块用于测量应力波飞行时间，并根据所述应力波飞行时间计算得被测件的应力值；
[0012]所述显示模块，与所述数据处理模块连接，用于显示计算得的所述应力值。
[0013]进一步的，所述探头还包括：
[0014]测量面，所述测量面使用耐磨材料制成，用于安装所述纵波压电晶片和横波压电晶片，所述横波压电晶片为闭环围绕在所述纵波压电晶片周围；
[0015]纵横波引线，其中，纵波引线一端与所述纵波压电晶片连接，纵波引线另一端用于连接电信号，横波引线一端与所述横波压电晶片连接，横波引线另一端用于连接电信号。
[0016]进一步的，所述探头还包括：用于吸收多余纵波和横波的吸波材料以及用于保护所述探头的外壳。
[0017]进一步的，所述信号激发模块包括电压跟随单元，电源模块以及RC充放电路；
[0018]所述控制模块产生的信号激发控制信号经过数模转换后通过所述电压跟随单元传输至所述电源模块；
[0019]所述电源模块连接外部电源，用于将输入供电电压VIN进行升压处理，输出升压后的信号VIH，所述信号VIH经过所述RC充放电路后产生所述激励脉冲信号。
[0020]进一步的，所述信号激发模块还包括第一二极管，所述第一二极管的输入端与所述RC充放电路的输出端相连，所述第一二极管的输出端作为所述信号激发模块的输出端。
[0021]进一步的，所述信号采集模块包括至少三个并联的信号增益放大单元，所述控制模块与所述信号采集模块连接，所述控制模块输出信号增益控制信号，根据所述信号增益控制信号选择其中一个所述信号增益放大单元工作。
[0022]进一步的，所述信号增益放大单元为同相放大器。
[0023]进一步的，在各个所述信号增益放大单元的同相输入端分别设置钳位保护电路，所述钳位保护电路进行电压钳位保护后级的所述信号增益放大单元；
[0024]所述钳位保护电路包括串联的第而二极管和第三二极管，所述第二二极管和第三二极管的连接点与所述信号增益放大单元的同相输入端连接。
[0025]进一步的，所述信号调理模块至少包括三个并联的RCL信号滤波单元，所述控制模块与所述信号调理模块连接，所述控制模块输出信号滤波控制信号，根据所述信号滤波控制信号选择其中一个所述RCL信号滤波单元工作。
[0026]进一步的，所述数据处理模块包括计时芯片，用于计时测量所述探头产生应力波和接收应力回波的飞行时间，所述应力波飞行时间包括纵波飞行时间和横波飞行时间。
[0027]本申请提供的基于双重应力波分析的应力监测装置可以有效解决现有技术中难以对不知基准值的设备进行应力监测的问题。
附图说明
[0028]图1为本申请提供的基于双重应力波分析的应力监测装置示意图；
[0029]图2为本申请提供的探头示意图；
[0030]图3为本申请信号激发模块原理图；
[0031]图4为本申请信号采集模块原理图；
[0032]图5为本申请信号调理模块原理图；
[0033]图6为本申请计算应力流程图。
具体实施方式
[0034]以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述，但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
[0035]如图1所示，本申请提供一种基于双重应力波分析的应力监测装置，包括：探头20、控制模块60、信号激发模块10、信号采集模块30、信号调理模块40、数据处理模块50和显示模块70。
[0036]其中，控制模块60，用于产生信号激发控制信号并传送至信号激发模块10。信号激发模块10根据信号激发控制信号产生激励脉冲信号，并将激励脉冲信号传输至探头20。探头20包括至少两个压电晶片202，其中，纵波压电晶片202a受激励脉冲信号激励产生纵波，横波压电晶片202b受激励脉冲信号激励产生横波，应力波经过被测件反射形成回波信号由探头20接收并输送至信号采集模块30，回波信号包括纵波回波和横波回波，纵波压电晶片202a接收纵波回波，横波压电晶片202b接收横波回波。信号采集模块30包括信号增益放大单元，信号增益放大单元对回波信号进行放大处理，并将放大后的回波信号传输至信号调本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于双重应力波分析的应力监测装置，其特征在于，包括：探头、控制模块、信号激发模块、信号采集模块、信号调理模块、数据处理模块和显示模块；其中，所述控制模块，用于产生信号激发控制信号并传送至所述信号激发模块；所述信号激发模块，根据所述信号激发控制信号产生激励脉冲信号，并将所述激励脉冲信号传输至所述探头；所述探头包括至少两个压电晶片，其中，纵波压电晶片受所述激励脉冲信号激励产生纵波，横波压电晶片受所述激励脉冲信号激励产生横波，应力波经过被测件反射形成回波信号由所述探头接收并输送至所述信号采集模块，所述回波信号包括纵波回波和横波回波，所述纵波压电晶片接收纵波回波，所述横波压电晶片接收横波回波；所述信号采集模块，包括信号增益放大单元，所述信号增益放大单元对所述回波信号进行放大处理，并将放大后的所述回波信号传输至所述信号调理模块；所述信号调理模块，用于对放大后的所述回波信号进行滤波处理并将经过滤波处理的所述回波信号传输至所述数据处理模块；所述数据处理模块用于测量应力波飞行时间，并根据所述应力波飞行时间计算得被测件的应力值；所述显示模块，与所述数据处理模块连接，用于显示计算得的所述应力值。2.根据权利要求1所述的基于双重应力波分析的应力监测装置，其特征在于，所述探头还包括：测量面，所述测量面使用耐磨材料制成，用于安装所述纵波压电晶片和横波压电晶片，所述横波压电晶片为闭环围绕在所述纵波压电晶片周围；纵横波引线，其中，纵波引线一端与所述纵波压电晶片连接，纵波引线另一端用于连接电信号，横波引线一端与所述横波压电晶片连接，横波引线另一端用于连接电信号。3.根据权利要求1所述的基于双重应力波分析的应力监测装置，其特征在于，所述探头还包括：用于吸收多余纵波和横波的吸波材料以及用于保护所述探头的外壳。4.根据权利要求1所述的基于双重应力波分析的应力监测装置，其特征在于：所述信号激发模块包括电压跟随单元，电源模块以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹旭晔，陈欢，吴迪，史嘉贶，李长菁，
申请(专利权)人：浙江中自庆安新能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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