一种螺栓松动检测传感器的环形重叠子贴片天线结构制造技术

一种螺栓松动检测传感器的环形重叠子贴片天线结构，包括设有外圆周面的第一绝缘件以及设有内弧形面的第二绝缘件，在外圆周面上覆有环形的第一辐射贴片，在内弧形面上覆有曲面矩形的第二辐射贴片，将第一绝缘件固定连接在待测螺栓的头部上，并使第一辐射贴片和待测螺栓同轴设置，将第二绝缘件固定连接在被连接件上，第一辐射贴片与第二辐射贴片同心设置且相互重叠；当螺栓松动时，第一辐射贴片相对第二辐射贴片发生螺旋式位移或直线式位移，依据第一辐射贴片与第二辐射贴片的重叠长度变化量和纵向谐振频率的变化量之间的关系式，通过确定纵向谐振频率的变化量，可以计算出螺栓的位移量，使得本发明专利技术可以精确检测出螺栓在不同位移情况下的松动量。移情况下的松动量。移情况下的松动量。

【技术实现步骤摘要】
一种螺栓松动检测传感器的环形重叠子贴片天线结构


[0001]本专利技术涉及微波测量及传感
，尤其涉及一种螺栓松动检测传感器的环形重叠子贴片天线结构。

技术介绍

[0002]螺栓连接被广泛应用于许多行业，包括机械工程、土木工程和航空航天工程。它们的普及是由于易于安装和实现，能够承受相对较重的负载，低成本，和可接受的可靠性。然而，在温度波动、重复力和振动的影响下，螺栓螺纹相对于接头螺纹滑动，导致螺栓松动。如果找不到松动的螺栓并及时重新拧紧，螺栓与松动的螺栓的连接将成为结构的一个弱点，威胁到整个结构的安全。
[0003]扭矩检测方法是直接的，检查员直接用扭矩扳手检查螺栓的扭矩，然而这种方法并不不适用于所有情况。视觉检查是另一种侧重于螺栓松动第二阶段的典型检测方法，它通过捕捉螺母与螺栓轴之间旋转的数字图像或视频来对螺栓松动进行评估，但目前视觉检查监测的准确性有限。基于振动的方法的原理是基于记录和分析动态响应，以评估结构暴露在振动负载时的螺栓状态，然而由于振动响应主要依赖于输入，基于振动的技术更适合于识别全局损伤。
[0004]平面重叠角度传感器的设计，是在上半部分用连接板连接螺丝与基板，在螺丝松动时会带动基板一起做旋转，从而达到检测螺丝松动目的，然而当螺丝松动带动上基板旋转时，导致上基板与下基板之间的空隙增大，会影响传感器灵敏度，从而影响检测效果。再者，当螺栓受到一些物理影响不做旋转运动而是直接上下位移发生松动变化时，平面重叠角度传感器并不能检测的到螺丝松动状态，而且由于其传感器上下基板间隙过大，其不能够再精确测量螺丝松动情况，灵敏度会直线下降，甚至会破坏其天线谐振频率规律的变化。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种螺栓松动检测传感器的环形重叠子贴片天线结构，目的在于，无论是螺栓发生旋转产生的位移还是受到其它因素发生位移，使传感器都可以精确检测其位移的伸长量，避免因基板之间间隙增大而影响传感器的稳定性和灵敏度，从而保证天线谐振频率的规律变化。
[0006]一种螺栓松动检测传感器的环形重叠子贴片天线结构，包括设有外圆周面的第一绝缘件以及设有内弧形面的第二绝缘件，在所述外圆周面上覆有环形的第一辐射贴片，在所述内弧形面上覆有曲面矩形的第二辐射贴片，将所述第一绝缘件固定连接在待测螺栓的头部上，并使第一辐射贴片和待测螺栓同轴设置，将所述第二绝缘件固定连接在被连接件上，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片同心设置且相互重叠；当螺栓松动时，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片的重叠长度变化量ΔL
o
和纵向谐振频率的变化量Δf
10
之间的关系为：
[0007]其中，c为真空中的光速，ε为第二绝缘件的相对介电常数，L1为第二辐射贴片的长度，W1为第一辐射贴片的宽度，L0为第一辐射贴片与第二辐射贴片的初始重叠长度；通过确定纵向谐振频率的变化量，可以计算出螺栓的位移量。
[0008]进一步为：所述第一辐射贴片的外径为20mm，所述第二辐射贴片的长度19mm，所述第二辐射贴片的宽度为3.5mm，所述第二辐射贴片距所述内弧形面两侧直线侧边的间距为0.705mm，所述第二辐射贴片距所述内弧形面一侧弧形侧边的间距为1mm。
[0009]为方便信号传输，进一步为：所述第二辐射贴片位于所述第二绝缘件的下部，在所述第二绝缘件上位于所述第二辐射贴片上方的位置覆设有金属传输线，所述金属传输线为直线形状且与所述螺栓的轴向平行设置，所述金属传输线的下端与所述第二辐射贴片电连接，所述金属传输线的上端为集总端口。
[0010]进一步为：所述金属传输线的宽度为0.8mm，阻抗匹配和灵敏度高。
[0011]进一步为：所述第一辐射贴片与第二辐射贴片的重叠长度范围为0mm~5mm。
[0012]本专利技术的有益效果：螺栓松动时，第一辐射贴片相对第二辐射贴片发生螺旋式位移或直线式位移，第一辐射贴片与第二辐射贴片的重叠长度则会随之产生变化，从而导致谐振频率发生变化，并根据重叠长度变化量与谐振频率变化量的对应关系换算出螺栓的松动量；使得本专利技术可以精确检测出螺栓在不同位移情况下的松动量。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的检测螺栓和被连接件的连接示意图；图2为本专利技术中第二绝缘件和第二辐射贴片的装配效果图；图3为本专利技术中第一辐射贴片和第二辐射贴片的装配效果图；图4为第一辐射贴片与所述第二辐射贴片重叠长度从0mm增加至5mm，步进为0.5mm时的谐振频率图；图5为第一辐射贴片与所述第二辐射贴片重叠长度从0mm增加至5mm，步进为0.5mm时的线性拟合曲线图；图6为第一辐射贴片与所述第二辐射贴片重叠长度从4mm增加至5mm，步进为0.1mm时的谐振频率图；图7为第一辐射贴片与所述第二辐射贴片重叠长度从4mm增加至5mm，步进为0.1mm时的线性拟合曲线图。
[0014]图中，1、螺栓；2、第一辐射贴片；3、第一绝缘件；4、第二绝缘件；5、被连接件；6、金属传输线；7、第二辐射贴片。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本专利技术做详细说明。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不
能解释为对本专利技术的限制。本专利技术实例中的左、中、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0016]一种螺栓松动检测传感器的环形重叠子贴片天线结构，结合图1、图2和图3所示，包括设有外圆周面的第一绝缘件3以及设有内弧形面的第二绝缘件4，在所述外圆周面上覆有环形的第一辐射贴片2，在所述内弧形面上覆有曲面矩形的第二辐射贴片7，将所述第一绝缘件3固定连接在待测螺栓1的头部上，并使第一辐射贴片2和待测螺栓1同轴设置，将所述第二绝缘件4固定连接在被连接件5上，所述第一辐射贴片2与所述第二辐射贴片7同心设置且相互重叠；当螺栓1松动时，所述第一辐射贴片2与所述第二辐射贴片7的重叠长度变化量ΔL
o
和纵向谐振频率的变化量Δf
10
之间的关系为：
[0017]其中，c为真空中的光速，ε为第二绝缘件4的相对介电常数，L1为第二辐射贴片7的长度，W1为第一辐射贴片2的宽度，L0为第一辐射贴片2与第二辐射贴片7的初始重叠长度，螺栓1松动的位移即为第一辐射贴片2和第二辐射贴片7在轴向上的相对位移。第一辐射贴片2和第二辐射贴片7之间的重叠部分形成电场后，产生谐振频率，随着重叠长度的变化，谐振频率也会发生偏移，与重叠长度变化前的谐振频率比较后，能够判断对于螺栓1松动导致两个辐射贴片重叠长度变化的敏感度。
[0018]另外，所述第一辐射贴片2的外径为20mm，所述第二辐射贴片7的长度19mm，所述第二辐射贴片7的宽度为3.5mm，所述第二辐射贴片7距所述内弧形面两侧直线侧边的间距为0.705mm，所述第二辐射贴片7距本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺栓松动检测传感器的环形重叠子贴片天线结构，其特征在于：包括设有外圆周面的第一绝缘件以及设有内弧形面的第二绝缘件，在所述外圆周面上覆有环形的第一辐射贴片，在所述内弧形面上覆有曲面矩形的第二辐射贴片，将所述第一绝缘件固定连接在待测螺栓的头部上，并使第一辐射贴片和待测螺栓同轴设置，将所述第二绝缘件固定连接在被连接件上，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片同心设置且相互重叠；当螺栓松动时，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片的重叠长度变化量ΔL
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和纵向谐振频率的变化量Δf
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之间的关系为：；其中，c为真空中的光速，ε为第二绝缘件的相对介电常数，L1为第二辐射贴片的长度，W1为第一辐射贴片的宽度，L0为第一辐射贴片与第二辐射贴片的初始重叠长度；通过确定纵向谐振频率的变化量，计算出螺栓的位移量。2.根据权利要求1所述的螺栓松动检测传感器的环形重叠子贴片天线结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩雪云，付成豪，马中军，彭培东，乔磊，张思雨，刘珂，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：