超聲波多通道螺栓應力計的製作方法

2023-10-17 20:28:49

專利名稱：超聲波多通道螺栓應力計的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於超聲工業檢測領域。螺栓、螺母和墊圈是工業中常用的緊固件，通常採用扭力板手來上緊螺栓，由於每個螺栓、螺母和墊圈之間的磨擦力不同，往往在相同的扭力作用下，所上緊的各個螺栓的實際應力會相差很大，甚至可能會使個別螺栓因應力過大而損壞，因應力不均或過小而洩漏。因此在一些高可靠性的使用場合，為了安全起見，需要對每個螺栓進行應力測定。目前的單通道的螺栓應力測定儀，能分別對單個螺栓的應力進行測定。在實際使用中，每個法蘭上至少有三～四個螺栓，而每上緊其中一個螺栓時，會引起相近幾個螺栓上的應力產生變化，所以要最終測定各個螺栓上的實際應力，就必須對同一法蘭上的所有螺栓進行多次循環檢測，這種方法十分費時費工，而且因每次測量前重新安裝換能器不僅費時，因換能器與螺栓的耦合狀態及位置每次不可能完全一致而大大降低超聲波法測量螺栓應力的測量精度。
本實用新型的目的在於克服單通道超聲波螺栓應力計在實際使用中的不足，如多次循環測量既費時又費工、每次安裝時引起的換能器與螺栓耦合及位置的不一致而產生的測量誤差，設計了採用計算機化的多通道超聲波螺栓應力計，可同時對多個螺栓進行檢測，並在監視屏上棒形圖和數學表格形式顯示各個螺栓上的應力，操作人員能有針對性地調整各螺栓上的應力到大小均勻恰當，防止應力過大而斷裂或因過小，不均勻而洩漏的事故發生。
本實用新型是這樣實現的整個螺栓應力測量系統通過多通道選擇裝置對同一個法蘭上相關的螺栓群體(如同一法蘭上的所有螺栓)的每個螺栓都構成一個獨立的測量迴路，對各個測量迴路實施快速切換，完成自動巡迴檢測，並由計算機把各個螺栓測量迴路測得的預緊前後的縱波的聲時差值與事先預存在ROM中的螺栓的聲時差、夾緊長度、溫度和應力的對應關係進行計算，得到相應的螺栓應力，並把結果在顯示屏上用圖表與數字表格形式顯示。顯示屏上還可畫出最佳應力、應力過高、過低的界限，便於操作人員直接按照屏上所示，有目的地調節各個螺栓上的應力直至各個螺栓上應力恰當、一致。所有結果都可以存檔備查。
本實用新型的優點在於充分利用計算機快速運算及數據處理的特點、迅速與準確，實時繪出每個螺栓上的應力，便於操作人員有目的地調節各個螺栓上的應力，省時省力；消除了每次安裝時帶來的換能器與螺栓耦合的不一致而造成的測量誤差，保證了超聲波應力測量的準確性；防止了由於應力過大造成螺栓斷裂，過小不均勻造成洩漏的事故。
附圖為本實用新型實施例，其中

圖1，本實用新型原理圖；圖2，探頭剖面圖；圖3，發射電路圖。
結合附圖對本實用新型作進一步的描述。
圖1，單片機主體3輪流控制多通道中某一通道的發射電路4發射聲波，放大電路5放大超聲探頭11收到的螺栓底面的反射信號，過零電平檢測電路6，被觸發發射電路的信號啟動，揀出回波信號過零電平到達的瞬刻產生一個由發射到接收的正方波時寬脈衝。這一時寬脈衝方波通過或門7控制計時門8讓高頻晶振時標9在發到收的時間間隔中通過，由單片機主體3計數。單片機還通過溫度傳感器10測定整個法蘭的溫度。計算機2通過RS232接口或者平行口接口讀取單片機主體3傳來的溫度，聲時數據，用採集到的各個螺栓預緊前後的聲時，溫度和預先存儲在計算機內的螺栓的應力，聲時差，溫度夾緊距離，材質等之間的關係顯示出螺栓的應力並在屏幕1上以圖表，數字的形式顯示，使操作人員能有針對地調整各個螺栓應力的大小、恰當。測時採用「隨機多次測量後平均的檢測方法」使得測量靈敏度達到0.1ns。
若把連接超聲探頭11的連線先與波段開關式的選擇器連接，通過波段開關式的選擇器再與超聲探頭連接，這樣可使實測的螺栓數成倍地增加。
圖2，超聲探頭11的外殼12由鐵製成，保護晶片13和增加探頭11的吸附力作用，四氟隔離環14設在外殼12內側與強磁性圓片15之間防止電和磁的短路。
圖3，單片機主體3傳來的觸發發射信號啟動發射單穩16，產生一個窄方波驅動發射功放管G1導通，通過電容C1激勵聲波脈衝，這一聲波在螺栓底面反射回來，又在晶片13上產生一對應於回波信號的電訊號，發射電脈衝和回波信號通過電容C2限幅電阻R2傳給放大器。對於幅度很小的接收回波，限幅二極體G2，G3相當於開路。對於發射信號，G2、G3在二端電壓超過0.7V時將導通保證放大器輸入端信號。小於0.7V不致損壞，超過部分都降在限幅電阻R2上。
權利要求1.超聲波多通道螺栓應力計，包括顯示屏(1)，計算機(2)，單片機主體(3)，發射電路(4)、放大電路(5)，過零檢測電路(6)，或門(7)，計時門(8)，高頻晶振時標(9)、探頭(11)，溫度傳感器(10)，其特徵在於探頭(11)由外殼(12)、晶片(13)，四氟隔離環(14)，磁性圓片(15)構成。
2.根據權利要求1所述的應力計，其特徵在於發射電路4由發射單穩(16)，電容C1，C2電阻R1，R2，三極體G1，G2，G3，構成。
專利摘要本實用新型「超聲波多通道螺栓應力計」是以計算機為核心,通過多通道選擇裝置對多個測量迴路實現自動巡迴檢測的快速測量系統,以鮮明的圖表形式在顯示屏上顯示出相應螺栓上的應力及螺栓所在位置,指導操作人員有目的地快速、可靠地緊固同一法蘭上的所有螺栓,達到各個螺栓應力恰當、大小一致,能有效地防止由於應力過小而產生洩漏,應力過大而引起螺栓疲勞而損壞發生事故。
文檔編號G01L5/24GK2272575SQ9524670
公開日1998年1月14日 申請日期1995年12月21日 優先權日1995年12月21日
發明者朱士明, 梁軍汀, 盧傑, 錢夢騄 申請人:同濟大學