一种数字化智能螺栓及其预紧力检测方法与流程

1.本发明涉及螺栓领域，具体说是一种数字化智能螺栓及其预紧力检测方法。


背景技术：

2.数字化智能螺栓，是最近几年刚刚发展起来的新型螺栓型式,具有典型的结构功能一体化特征,其内部埋有传感器或存储器,可用于智能化工业产品的生产、使用和维护等各个阶段。就目前而言,智能螺栓通常需具备两方面的智能功能,一是对载荷、温度等环境因素的感知能力,即传感器功能,主要可应用于计量或结构健康监控领域；二是数据存储和身份识别能力,即数字标签功能,主要应用于生产装配和使用维护等领域。在航空领域，智能螺栓技术可应用于产品标识、载荷测量和结构健康监控等三个方面。
3.发电对于人们的生活起着重要的作用，风力发电一方面可以将资源合理利用，同时风力发电也不会对环境造成污染。由于风机组的体积过于庞大，风机组在运行的过程中螺栓受力变化较大，需要对其进行长时监测，避免因螺栓失效而导致风机停机甚至倒塔，现有的数字化智能螺栓在实际使用的过程中，由于其内部多含有多种智能元件，在使用时对于防水性和密封性都有一定的要求。然而传统的智能化螺栓的在使用过程中长期会造成密封环境差，造成内部电路元器件的损坏；在温差较大的环境中使用时，会对螺栓的准确性造成影响；现市场大部分测力传感器螺栓是直接输出模拟量信号，模拟量信号易受周边环境波动影响，对后续检测结果造成偏差。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的问题，本发明提供了一种数字化智能螺栓及其预紧力检测方法。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数字化智能螺栓，包括螺栓、所述螺栓的头部设有安置腔，且所述安置腔的顶部安装有密封塞，且所述安置腔的底部与连接通道相连，且所述连接通道底部安装有应变片r1，应变片r1或r2的一端串联所述温度补偿电阻rt(rt
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或rt-)；应变片r2、r3与r4设置在螺栓头部的安置腔内；所述应变片连接数据采集器，且所述数据采集器连接ad转换模块；所述ad转换模块通过无线发射模块将数据发送至无线中继，且所述无线中继连接基站，且所述基站连接云平台，且所述云平台连接终端。
6.具体的，所述螺栓头的顶部连接有呈圆饼状的所述密封塞。
7.一种数字化智能螺栓的预紧力检测方法，包括以下步骤：
8.步骤a、螺栓通过螺母或预制螺纹孔安装至被紧固件的工件，使螺栓杆部产生应力、应变，实现螺栓的安装；
9.步骤b、检测螺栓的头部以及螺杆的内部设置有用于安装数据采集、转换和无线发射模块的安置腔，应变片安装在检测螺栓的螺杆内部的安置腔上，数据采集模块与应变片通过导线连接；
10.步骤c、所述转换模块直接将采集回来的模拟量信号转换为数字量信号；
11.步骤d、无线发射模块通过无线波将采集来的数据传输到无线中继，且所述无线中继将数据传送到周边的基站上，基站将收到的数据传输至云平台，云平台将数据传送至终端，使用者分析及监控螺栓的受力情况。
12.具体的，所述数据采集器、ad转换模块和无线发射模块由供电模块供电。
13.本发明的有益效果：
14.本发明所述的一种数字化智能螺栓及其预紧力检测方法，当遇到高温或者寒冷的环境时，由于热胀冷缩的作用，螺栓在不受外力的情况下自身产生变形，从而导致应变片的变形，进一步导致应变片电阻的改变，最后导致通过应变片电流的改变。通过在r1或r2串联电阻rt，对桥路电阻进行正负补偿从而实现对温度的补偿，使得本装置在实际使用时能够保证所述应变片在温度变化环境下进行应变测量的准确性。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
16.图1为本发明提供的一种数字化智能螺栓及其预紧力检测方法的一种较佳实施例整体结构示意图；
17.图2为本发明提供的一种数字化智能螺栓及其预紧力检测方法的整体结构径向截面图；
18.图3为本发明数据传输流程图；
19.图4为本发明应变片全桥电路连接示意图。
20.图中：1、螺栓，31、安置腔，32、连接通道，4、密封塞，5、数据采集器，51、供电模块，6、ad转换模块，7、无线发射模块，8、无线中继，9、基站，10、云平台，10a、终端。
具体实施方式
21.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
22.如图1-图4所示，本发明所述的一种数字化智能螺栓，包括螺栓1、所述螺栓1的头部设有安置腔31，且所述安置腔31的顶部安装有密封塞4，且所述安置腔31的底部与连接通道32相连，且所述连接通道32底部安装有应变片r1，应变片r1或r2的一端串联所述温度补偿电阻rt(rt
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或rt-)；应变片r2、r3与r4设置在螺栓头部的安置腔31内；所述应变片连接数据采集器5，且所述数据采集器5连接ad转换模块6；所述ad转换模块6通过无线发射模块7将数据发送至无线中继8，且所述无线中继8连接基站9，且所述基站9连接云平台10，且所述云平台10连接终端10a。
23.具体的，所述螺栓1的顶部连接有呈圆饼状的所述密封塞4。
24.一种数字化智能螺栓的预紧力检测方法，包括以下步骤：
25.步骤a、将所述螺栓1通过螺母或预制螺纹孔安装至被紧固件的工件，使螺栓杆部产生应力、应变，实现螺栓1的安装；
26.步骤b、检测螺栓1的头部设置有用于安装ad转换模块6的安置腔31，应变片安装在检测螺栓1内部的安置腔31及连接通道32内，数据采集器5与应变片桥路通过导线连接；
27.步骤c、所述数据采集器5直接将应变片桥路所测的电压变化转换为模拟量信号经
导线输出至ad转换模块6，ad转换模块6将模拟信号转换为数字量信号；
28.步骤d、ad转换模块6通过无线发射模块7,将采集来的数据传输到无线中继8，且所述无线中继8将数据传送到周边的基站9上，基站9将收到的数据传输至云平台10，云平台10将数据传送至终端10a，使用者分析及监控螺栓的受力情况。
29.具体的，所述数据采集器5、ad转换模块6通过无线发射模块7、均由外接供电模块51供电。
30.在使用时，首先，将所述螺栓1通过螺母或预制螺纹孔安装至被紧固件的工件，使螺栓杆部产生应力、应变，实现螺栓1的安装；应变片在此过程中可以通过其上分布的传感器来感知压力，以此来检测本智能螺栓使用过程中预紧力的变化；在此过程中，当遇到高温的环境时，螺栓在不受外力变化的情况下由于热胀冷缩的作用，自身产生变形，从而导致应变片的变形，进一步导致应变片电阻的改变，最后导致测量桥路电压改变，此时，应变片的内部安装有四个应变片，其中应变片r1放置在螺栓的杆部(受力变形部位)，应变片r2,r3与r4放置在螺栓的头部或非受力变形部位，串联的rt
+
或rt-根据实际使用情况实现温度补偿，使得本装置在实际使用时能够保证所述应变片在高温环境下进行压力感应的准确，最终完成本装置的整个使用过程，应变片反馈模拟信号，在螺栓顶部放置数据采集器5，数据采集器5连接ad转换模块6，ad转换模块6直接将应变片反馈回来的模拟量信号转换为数字量信号经导线输出，数字量信号输出到无线发射模块7上，无线发射模块7通过无线波将采集来的数据传输到无线中继8，无线中继8将数据传送到周边的基站9上，基站9将收到的数据传输至云平台10，使用者分析及监控螺栓的受力情况。
31.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。