统包括：智能螺栓12、螺栓预紧力测试仪14和数据处理终端16,其中，
[0030] 智能螺栓12,用于生成螺栓状态参数；
[0031] 螺栓预紧力测试仪14,与智能螺栓12通信连接，用于采集螺栓状态参数；
[0032] 数据处理终端16,与螺栓预紧力测试仪14通信连接，用于依据螺栓状态参数计算 智能螺栓12的预紧力，并在智能螺栓12的预紧力在预设安全范围内的情况下，上传预紧 力。
[0033] 本申请实施例提供的监测螺栓状态的系统可以适用于铁路结构装配技术中，尤其 可以应用于对螺栓副的预紧力监测。
[0034] 在本申请实施例中数据处理终端16通过与螺栓预紧力测试仪14和智能螺栓12 之间的通信连接关系获取当前螺栓的预紧力，具体的，数据处理终端16向螺栓预紧力测试 仪14发送获取螺栓状态参数的控制指令，螺栓预紧力测试仪14向智能螺栓12发送获取该 螺栓状态参数获取的控制指令，进而，智能螺栓12生成螺栓状态参数，并由螺栓预紧力测 试仪14采集智能螺栓12的螺栓状态参数，进一步的将该螺栓状态参数转发至数据处理终 端16,由数据处理终端16依据螺栓状态参数计算智能螺栓12的预紧力，若该预紧力在预设 安全范围内，则上传该预紧力至服务器。
[0035] 其中，本申请实施例提供的监测螺栓状态的系统中，数据处理终端16可以为电 脑、笔记本电脑、智能手机、穿戴设备、平板电脑或掌上商务中的一种。
[0036] 具体的，数据处理终端16依据螺栓状态参数计算智能螺栓12的预紧力的过程如 下：
[0037] 由于螺栓在自由状态下，螺栓内部不存在预紧力，而螺栓在紧固状态下，由于预紧 力的作用，螺栓将发生形变，因此此时螺栓的变形量为AL，数据处理终端16依据该AL与 预紧力F之间的数学关系，计算得到预紧力F，该数学关系如下：
[0039] 其中，F为螺栓的预紧力；E为螺栓材质的弹性模量；S为螺栓截面积；△ L为螺栓 的变形量；L为螺栓副的装夹长度。依据公式（1)，数据处理终端16依据AL计算得到当前 智能螺栓12的预紧力F。
[0040] 这里螺栓预紧力测试仪14是发射和接收脉冲电信号、测量并计算发射和回波电 信号之间时间差的设备。螺栓在自由状态下，发射和接收电信号之间的时间差为T0,螺栓 在紧固状态下，螺栓发射和接收电信号之间的时间差为T1，由此依据电信号收发时间差与 螺栓的变形量的关系，得到螺栓的变形量
式中V为机械纵波在螺栓内 的传播速度，最终由数据处理终端12依据AL结合公式（1)可得到当前状态下的智能螺栓 12的预紧力。
[0041] 本申请实施例提供的监测螺栓状态的系统，通过智能螺栓，用于生成螺栓状态参 数；螺栓预紧力测试仪，与智能螺栓通信连接，用于采集螺栓状态参数；数据处理终端，与 螺栓预紧力测试仪通信连接，用于依据螺栓状态参数计算智能螺栓的预紧力，并在智能螺 栓的预紧力在预设安全范围内的情况下，上传预紧力，达到了准确控制螺栓的预紧力的目 的，从而实现了实时监测螺栓预紧力衰减变化的技术效果，进而解决了由于无法准确监控 螺栓的预紧力，导致无法掌握螺栓预紧力的衰减状况而带来的安全隐患的技术问题。
[0042] 具体的，图2是根据本发明实施例的一种监测螺栓状态的系统的结构示意图，如 图2所示，本申请实施例提供的监测螺栓状态的系统具体如下：
[0043] 进一步地，数据处理终端16,还用于向螺栓预紧力测试仪14发送获取螺栓状态参 数的控制指令。
[0044] 进一步地，控制指令为脉冲电信号。
[0045] 这里本申请实施例中的数据处理终端16以电脑（Personal Computer，简称PC)为 例进行说明，具体的，PC为获取智能螺栓12的螺栓状态参数，在智能螺栓12生成螺栓状态 参数之前，PC向螺栓预紧力测试仪14发送用于获取智能螺栓12的螺栓状态参数的控制指 令。其中，该控制指令的传播形式可以为脉冲电信号。
[0046] 进一步地，螺栓预紧力测试仪14,还用于向智能螺栓12转发控制指令，并标记智 能螺栓12在返回的螺栓状态参数时的时间。
[0047] 其中，当螺栓预紧力测试仪14向智能螺栓12转发控制指令后，依据上述公式（1) 中螺栓预紧力测试仪14的功能说明，螺栓预紧力测试仪14标记控制指令发送至智能螺栓 12的发射时间，以及接收到的智能螺栓12返回的依据控制指令采集的螺栓状态参数的返 回时间，得到时间差T1，以使得数据处理终端16依据该Tl计算Λ L，从而得到预紧力F。
[0048] 优选地，图3是根据本发明实施例的一种监测螺栓状态的系统中的智能螺栓的结 构示意图，如图3所示，智能螺栓12包括：信号限位装置121和压电陶瓷装置122,其中，
[0049] 信号限位装置121，用于接收螺栓预紧力测试仪14转发的控制指令；
[0050] 压电陶瓷装置122,与信号限位装置121电连接，用于将控制指令由脉冲电信号转 换为同频的机械纵波获取螺栓状态参数。
[0051] 由上可知，本申请实施例中智能螺栓12由信号限位装置121和压电陶瓷装置122 组成，通过信号限位装置121和压电陶瓷装置122的电连接结构，在接收螺栓预紧力测试仪 14转发的控制指令以及获取螺栓状态参数的过程中，信号限位装置121接收螺栓预紧力测 试仪14转发的控制指令，压电陶瓷装置122将该指令由脉冲电信号转换为同频的机械纵 波，进一步的获取螺栓地步反射形成的机械回波。
[0052] 进一步地，压电陶瓷装置122,还用于将螺栓状态参数由机械纵波转换为脉冲电信 号；
[0053] 信号限位装置121，与压电陶瓷装置122电连接，还用于将螺栓状态参数返回至螺 栓预紧力测试仪14。
[0054] 基于上述，在接收到机械回波后，压电陶瓷装置122将该机械回波由机械纵波转 换为脉冲电信号，并由信号限位装置121将该脉冲电信号返回至螺栓预紧力测试仪14。
[0055] 优选地，如图2所示，该系统还包括：温度补偿装置17,其中，温度补偿装置17,与 螺栓预紧力测试仪14通信连接，用于采集温度参数。
[0056] 具体的，为提高螺栓预紧力的监测精度，本申请实施例提供的监测螺栓状态的系 统还包括：温度补偿装置17,其中，温度补偿装置17与螺栓预紧力测试仪14通信连接，用 于采集智能螺栓12的温度参数，其中，温度补偿装置17采集的温度参数可以为温度补偿和 应力补偿，从而提升预紧力F的测试精度。
[0057] 优选地，如图2所示，系统还包括：服务器18,其中，服务器18,与数据处理终端16 通信连接，用于存储智能螺栓12的预紧力。
[0058] 本申请实施例通过数据处理终端16、螺栓预紧力测试仪14与智能螺栓12的通信 连接结构，实现了对智能螺栓12的预紧力的监测（监控和测量），其中，当数据处理终端16 在监控当前测量的预紧力在预设安全范围内时，将该预