一种扩口式管接头的预紧力测量方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种扩口式管接头的预紧力测量方法及装置，其中方法包括：获得压电陶瓷片根据电压信号产生的一声波信号，电压信号是利用声波发生/接收器对位于扩口式管接头的外套螺母一端的压电陶瓷片施加的电压信号；获得根据声波信号测量的外套螺母在扩口式管接头装配之前的第一长度，和在扩口式管接头装配之后的第二长度；根据第二长度与第一长度的差值，温度变化导致的外套螺母长度的改变，以及预先获得的弹性系数，获得扩口式管接头的预紧力。本发明为扩口式管接头的装配、调试以及工作中预紧力的监控提供了一种技术手段，解决了现有技术中由于管接头的结构复杂紧凑，无法测量扩口式管接头的预紧力的问题。
【专利说明】
一种扩口式管接头的预紧力测量方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种扩口式管接头的预紧力测量方法及
目.0
【背景技术】
[0002]扩口式管接头具有结构紧凑、装拆方便等特点，在航空航天、车辆、船舶等领域的管路系统中应用广泛。在工程应用中，装配阶段提供的轴向预紧力对管接头密封性能有着至关重要的影响。如果施加的轴向预紧力过小，会导致密封区域的接触应力不足，不能实现有效的密封;而如果施加了过大的轴向预紧力，接触应力会超过材料的承载极限，进而破坏密封结构，导致泄漏的发生。所以，对于任意型号的管接头，其轴向预紧力必须控制在某一个合理的范围内，才能保证可靠的密封性能。
[0003]虽然扩口式管接头的预紧力很重要，但是在工程应用中，由于管接头的结构复杂而紧凑，还无法测量扩口式管接头的预紧力。如图1所示，扩口式管接头由外套螺母1、管套
2、扩口管3和管接头4组成，其结构紧凑，无法通过装夹传感器来测量预紧力。同时，由于其外部的外套螺母形状不规则，导致其在受力时产生的形变不均匀，难以通过贴应变片的方式来精确测量预紧力，且应变片的粘贴不方便，不适用于工程中的实时测量。
【发明内容】
[0004]本发明实施例的目的在于提供一种扩口式管接头的预紧力测量方法及装置，旨在解决现有技术中由于管接头的结构复杂紧凑，无法测量扩口式管接头的预紧力的问题。
[0005]本发明实施例提供一种扩口式管接头的预紧力测量方法，包括:
[0006]获得压电陶瓷片根据电压信号产生的一声波信号，所述电压信号是利用声波发生/接收器对位于所述扩口式管接头的外套螺母一端的所述压电陶瓷片施加的电压信号；
[0007]获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度；
[0008]根据所述第二长度与所述第一长度的差值，温度变化导致的所述外套螺母长度的改变，以及预先获得的弹性系数，获得所述扩口式管接头的预紧力。
[0009]其中，在获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度时，所述方法还包括:
[0010]利用温度传感器检测测量所述第一长度时的第一温度，和测量所述第二长度时的第二温度。
[0011]其中，所述获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度，包括:
[0012]在所述扩口式管接头装配之前，记录所述声波发生/接收器对所述压电陶瓷片施加一电压信号的第一时刻；
[0013]记录所述声波信号在所述第一温度的所述外套螺母内进行传递，遇到空气时返回并被所述声波发生/接收器接收到的第二时刻；
[0014]根据所述声波信号在所述第一温度的所述外套螺母内的传播速度与所述第二时刻与所述第一时刻差值的二分之一的乘积，得到所述第一长度；
[0015]在所述扩口式管接头装配之后，记录所述声波发生/接收器对所述压电陶瓷片施加一电压信号的第三时刻；
[0016]记录所述声波信号在所述第二温度的所述外套螺母内进行传递，遇到空气时返回并被所述声波发生/接收器接收到的第四时刻；
[0017]根据所述声波信号在所述第二温度的所述外套螺母内的传播速度与所述第四时刻与所述第三时刻差值的二分之一的乘积，得到所述第二长度。
[0018]其中，所述获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度，包括:
[0019]在所述扩口式管接头装配之前，记录所述声波发生/接收器对所述压电陶瓷片施加一电压信号的第一时刻；
[0020]记录所述声波信号在所述第一温度的空气中传递，遇到位于所述外套螺母另一端的声波反射物时返回并被所述声波发生/接收器接收到的第五时刻，其中所述压电陶瓷片和所述声波反射物外露于所述外套螺母；
[0021]根据所述声波信号在所述第一温度的空气中的传播速度与所述第五时刻与所述第一时刻差值的二分之一的乘积，得到所述第一长度；
[0022]在所述扩口式管接头装配之后，记录所述声波发生/接收器对所述压电陶瓷片施加一电压信号的第三时刻；
[0023]记录所述声波信号在所述第二温度的空气中传递，遇到位于所述外套螺母另一端的声波反射物时返回并被所述声波发生/接收器接收到的第六时刻；
[0024]根据所述声波信号在所述第二温度的空气中的传播速度与所述第六时刻与所述第三时刻差值的二分之一的乘积，得到所述第二长度。
[0025]其中，所述根据所述第二长度与所述第一长度的差值，温度变化导致的所述外套螺母长度的改变，以及预先获得的弹性系数，获得所述扩口式管接头的预紧力，包括:
[0026]将所述第二长度与所述第一长度的差值加上或者减去由于温度变化导致的所述外套螺母长度的变化量，所得值与所述弹性系数进行相乘，获得所述扩口式管接头的预紧力。
[0027]其中，所述获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度时，所述方法还包括:
[0028]将记录的所述第一时刻、所述第二时刻和检测得到的所述第一温度，以及记录的所述第三时刻、所述第四时刻和检测得到的所述第二温度传递至一终端设备，并在所述终端设备上进行显示。
[0029]其中，所述获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度时，所述方法还包括:
[0030]将记录的所述第一时刻、所述第五时刻和检测得到的所述第一温度，以及记录的所述第三时刻、所述第六时刻和检测得到的所述第二温度传递至一终端设备，并在所述终端设备上进行显示。
[0031]本发明实施例还提供一种扩口式管接头的预紧力测量装置，包括:
[0032]位于扩口式管接头的外套螺母一端的压电陶瓷片；
[0033]与所述压电陶瓷片连接的、为所述压电陶瓷片施加电压信号的声波发生/接收器；以及
[0034]设置在所述外套螺母上的、检测温度的温度传感器和与所述温度传感器连接的、比较获得的温度值的温度检测器。
[0035]其中，所述压电陶瓷片设置于所述外套螺母一端的底面，与所述外套螺母粘接。
[0036]其中，所述外套螺母的两端分别设置有第一夹具和第二夹具，且所述第一夹具和所述第二夹具外露于所述外套螺母，所述压电陶瓷片装夹在所述第一夹具上，所述第二夹具上设置有声波反射物，所述压电陶瓷片和所述声波反射物相对。
[0037]其中，所述测量装置还包括:与所述声波发生/接收器连接的、为所述声波发生/接收器提供电压的电源。
[0038]其中，所述测量装置还包括:
[0039]与所述声波发生/接收器和所述温度检测器连接的终端设备。
[0040]本发明上述实施例的有益效果至少包括:
[0041]本发明实施例通过对位于外套螺母一端的压电陶瓷片施加一电压信号，使得压电陶瓷片产生一声波信号，利用声波信号测量外套螺母在扩口式管接头装配之前的第一长度，然后利用声波信号测量外套螺母在扩口式管接头装配之后的第二长度，根据第二长度、第一长度的差值，温度变化导致的外套螺母长度的改变，以及相应的弹性系数，计算获得扩口式管接头的预紧力。本发明实施例能够实现实时测量扩口式管接头的预紧力，为扩口式管接头的装配、调试以及工作中预紧力的监控提供了一种技术手段，解决了现有技术中由于管接头的结构复杂紧凑，无法测量扩口式管接头的预紧力的问题。
【附图说明】
[0042]图1为扩口式管接头的结构示意图；
[0043]图2为本发明实施例的扩口式管接头的预紧力测量方法示意图一；
[0044]图3为本发明实施例的扩口式管接头的预紧力测量方法示意图二；
[0045]图4为本发明实施例的扩口式管接头的预紧力测量方法示意图三；
[0046]图5为本发明实施例的扩口式管接头的预紧力测量装置示意图一；
[0047]图6为本发明实施例的扩口式管接头的预紧力测量装置示意图二。
[0048]其中图中:1、外套螺母;2、管套;3、扩口管;4、管接头;5、压电陶瓷片;6、声波发生/接收器;7、电源;8、第一夹具;9、第二夹具；10、声波反射物；11、温度传感器；12、温度检测器;13、终端设备。
【具体实施方式】
[0049]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0050]本发明实施例提供一种扩口式管接头的预紧力测量方法，如图2所示，包括:
[0051]S100、获得压电陶瓷片根据电压信号产生的一声波信号，电压信号是利用声波发生/接收器对位于扩口式管接头的外套螺母一端的压电陶瓷片施加的电压信号；
[0052]S200、获得根据声波信号测量的外套螺母在扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据声波信号测量的外套螺母在扩口式管接头装配之后的第二长度；
[0053]S300、根据第二长度与第一长度的差值，温度变化导致的外套螺母长度的改变，以及预先获得的弹性系数，获得扩口式管接头的预紧力。
[0054]具体的，在扩口式管接头装配之前，利用声波发生/接收器对位于外套螺母一端的压电陶瓷片施加一电压信号，压电陶瓷片会根据电压信号产生一声波信号。利用声波信号可以测量扩口式管接头装配之前的外套螺母的第一长度。然后在扩口式管接头装配之后，利用声波发生/接收器对位于外套螺母一端的压电陶瓷片再次施加一电压信号，压电陶瓷片会根据电压信号产生一声波信号。利用声波信号可以测量扩口式管接头装配之后的外套螺母的第二长度。
[0055]在获得扩口式管接头装配之前的外套螺母的第一长度和扩口式管接头装配之后的外套螺母的第二长度之后，计算第二长度与第一长度的差值，根据第二长度与第一长度的差值，由于温度变化导致的外套螺母长度的改变，以及预先获得的弹性系数，可以计算获得扩口式管接头的预紧力。
[0056]本发明实施例通过对位于外套螺母一端的压电陶瓷片施加一电压信号，使得压电陶瓷片产生一声波信号，利用声波信号测量外套螺母在扩口式管接头装配之前的第一长度，然后利用声波信号测量外套螺母在扩口式管接头装配之后的第二长度，根据第二长度与第一长度的差值，由于温度变化导致的外套螺母长度的变化量，以及相应的弹性系数，计算获得扩口式管接头的预紧力。本发明实施例能够实现实时测量扩口式管接头的预紧力，为扩口式管接头的装配、调试以及工作中预紧力的监控提供了一种技术手段，解决了现有技术中由于管接头的结构复杂紧凑，无法测量扩口式管接头的预紧力的问题。
[0057]在本发明上述实施例中，如图3所示，获得根据声波信号测量的外套螺母在扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据声波信号测量的外套螺母在扩口式管接头装配之后的第二长度的具体步骤包括:
[0058]S201、在扩口式管接头装配之前，利用温度传感器测量外套螺母的第一温度，并记录声波发生/接收器对压电陶瓷片施加一电压信号的第一时刻；
[0059]S202、记录声波信号在第一温度的外套螺母内进行传递，遇到空气时返回并被声波发生/接收器接收到的第二时刻；
[0060]S203、根据声波信号在第一温度的外套螺母内的传播速度与第二时刻与第一时刻差值的二分之一的乘积，得到第一长度；
[0061]S204、在扩口式管接头装配之后，利用温度传感器测量外套螺母的第二温度，并记录声波发生/接收器对压电陶瓷片施加一电压信号的第三时刻；
[0062]S205、记录声波信号在第二温度的外套螺母内进行传递，遇到空气时返回并被声波发生/接收器接收到的第四时刻；
[0063]S206、根据声波信号在第二温度的外套螺母内的传播速度与第四时刻与第三时刻差值的二分之一的乘积，得到第二长度。
[0064]在扩口式管接头装配之前，测量外套螺母的第一长度，具体为:
[0065]采用声波发生/接收器对压电陶瓷片施加一电压信号，利用温度传感器测量此时外套螺母的第一温度，并记录施加电压信号的第一时刻，位于外套螺母一端的压电陶瓷片根据电压信号产生一声波信号，声波信号在第一温度的外套螺母内进行传递，在传递到外套螺母的另一端，遇到空气时返回。此时声波发生/接收器可以接收返回的声波信号，并记录声波发生/接收器接收返回的声波信号的第二时刻。根据第二时刻与第一时刻的差值，可以获得声波信号在外套螺母内传递的时长，根据声波信号在第一温度的外套螺母内的传播速度与声波信号在外套螺母内传递时长的二分之一的乘积，可以获得外套螺母在扩口式管接头装配之前的第一长度。
[0066]在扩口式管接头装配之后，测量外套螺母的第二长度，具体为:
[0067]采用声波发生/接收器对压电陶瓷片施加一电压信号，利用温度传感器测量此时外套螺母的第二温度，并记录施加电压信号的第三时刻，位于外套螺母一端的压电陶瓷片根据电压信号产生一声波信号，声波信号在第二温度的外套螺母内进行传递，在传递到外套螺母的另一端，遇到空气时返回。此时声波发生/接收器可以接收返回的声波信号，并记录声波发生/接收器接收返回的声波信号的第四时刻。根据第四时刻与第三时刻的差值，可以获得声波信号在外套螺母内传递的时长，根据声波信号在第二温度的外套螺母内的传播速度与声波信号在外套螺母内传递时长的二分之一的乘积，可以获得外套螺母在扩口式管接头装配之后的第二长度。
[0068]在本发明上述实施例中，如图4所示，获得根据声波信号测量的外套螺母在扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据声波信号测量的外套螺母在扩口式管接头装配之后的第二长度的具体步骤还包括:
[0069]S210、在扩口式管接头装配之前，利用温度传感器测量空气的第一温度，并记录声波发生/接收器对压电陶瓷片施加一电压信号的第一时刻；
[0070]S211、记录声波信号在第一温度的空气中传递，遇到位于外套螺母另一端的声波反射物时返回并被声波发生/接收器接收到的第五时刻，其中压电陶瓷片和声波反射物外露于外套螺母；
[0071]S212、根据声波信号在第一温度的空气中的传播速度与第五时刻与第一时刻差值的二分之一的乘积，得到第一长度；
[0072]S213、在扩口式管接头装配之后，利用温度传感器测量空气的第二温度，并记录声波发生/接收器对压电陶瓷片施加一电压信号的第三时刻；
[0073]S214、记录声波信号在第二温度的空气中传递，遇到位于外套螺母另一端的声波反射物时返回并被声波发生/接收器接收到的第六时刻；
[0074]S215、根据声波信号在第二温度的空气中的传播速度与第六时刻与第三时刻差值的二分之一的乘积，得到第二长度。
[0075]在扩口式管接头装配之前，测量外套螺母的第一长度，具体为:
[0076]采用声波发生/接收器对压电陶瓷片施加一电压信号，利用温度传感器测量此时空气的第一温度，并记录施加电压信号的第一时刻，位于外套螺母一端且外露于外套螺母的压电陶瓷片根据电压信号产生一声波信号，声波信号在第一温度的空气内进行传递，在传递到外套螺母的另一端遇到位于外套螺母另一端的声波反射物时返回，其中声波反射物也外露于外套螺母，且声波反射物与压电陶瓷片相对。此时声波发生/接收器可以接收返回的声波信号，并记录声波发生/接收器接收返回的声波信号的第五时刻。根据第五时刻与第一时刻的差值，可以获得声波信号在空气中的传递时长，根据声波信号在第一温度的空气中的传播速度与声波信号在空气中传递时长的二分之一的乘积，可以获得外套螺母在扩口式管接头装配之前的第一长度。
[0077]在扩口式管接头装配之后，测量外套螺母的第二长度，具体为:
[0078]采用声波发生/接收器对压电陶瓷片施加一电压信号，利用温度传感器测量此时空气的第二温度，并记录施加电压信号的第三时刻，位于外套螺母一端且外露于外套螺母的压电陶瓷片根据电压信号产生一声波信号，声波信号在第二温度的空气内进行传递，在传递到外套螺母的另一端遇到位于外套螺母另一端的声波反射物时返回，其中声波反射物也外露于外套螺母。此时声波发生/接收器可以接收返回的声波信号，并记录声波发生/接收器接收返回的声波信号的第六时刻。根据第六时刻与第三时刻的差值，可以获得声波信号在空气中的传递时长，根据声波信号在第二温度的空气中的传播速度与声波信号在空气中传递时长的二分之一的乘积，可以获得外套螺母在扩口式管接头装配之后的第二长度。
[0079]需要说明的是，受外套螺母长度的限制，声波信号在外套螺母或者空气中的传播时间较短，在扩口式管接头装配之前，测量外套螺母的第一长度的这段时间内，可以认为温度不会发生变化。在扩口式管接头装配之后，测量外套螺母的第二长度的这段时间内，也可以认为温度不会发生变化。但在扩口式管接头装配之前与扩口式管接头装配之后之间的这段时间内，由于不清楚间隔时间的长短，无法保证温度不会发生变化。且这里的第一温度和第二温度属于泛指，即:外套螺母的第一温度和空气的第一温度并不一定代表相同的温度。
[0080]在本发明上述实施例中，根据第二长度与第一长度的差值，温度变化导致的外套螺母长度的改变，以及预先获得的弹性系数，获得扩口式管接头的预紧力的步骤包括:
[0081]将第二长度与第一长度的差值加上或者减去由于温度变化导致的外套螺母长度的变化量，所得值与弹性系数进行相乘，获得扩口式管接头的预紧力。
[0082]具体的，在测量第一长度和第二长度时，首先测量当时的温度，获取测量第一长度时的第一温度和测量第二长度时的第二温度，并对第一温度和第二温度进行比较，当第一温度和第二温度相等时，无需考虑温度的变化对声波的传播速度的影响；同时，计算外套螺母长度时，也无需考虑温度的变化对其尺寸的影响，可以直接测量和计算外套螺母的第一长度和第二长度。
[0083]当第一温度与第二温度不相同时，需要考虑温度的变化对声波的传播速度的影响；同时，也需要考虑温度的变化对其尺寸的影响。当第一温度与第二温度不相等时，应该分别使用与温度对应的声波信号传播速度计算第一长度和第二长度。由于第一温度和第二温度不相等，外套螺母的长度会由于热胀冷缩产生变化，外套螺母受预紧力影响而产生的伸长量等于第二长度和第一长度的差值减去或者加上受温度影响产生的变化量。
[0084]首先获得第二长度与第一长度的差值，然后获得由于温度变化导致的外套螺母长度的变化量。当第一温度小于第二温度时，在测量第二长度时由于温度升高，外套螺母膨胀长度增加，因此外套螺母受预紧力影响而产生的伸长量等于第二长度和第一长度的差值减去受温度影响产生的变化量。
[0085]当第一温度大于第二温度时，在测量第二长度时由于温度降低，外套螺母冷缩长度减小，因此外套螺母受预紧力影响而产生的伸长量等于第二长度和第一长度的差值加上受温度影响产生的变化量。
[0086]假定外套螺母受预紧力影响而产生的伸长量为δ?，根据预先获取的弹性系数k，利用胡克定律定律(公式I)计算得到扩口式管接头的预紧力。
[0087]F = k*51公式一
[0088]F是预紧力，k是弹性系数，k与外套螺母的材料以及形状有关。由于外套螺母的形状不是规则的，所以k值未知，为了得到准确的k值，我们综合利用仿真和实验的方法，得到不同材料、不同规格扩口式管接头的预紧力F与变形量δ?之间的关系，求得k值。需要进一步说明的是，k不是定值，且F和δ?是非线性关系。
[0089]在本发明上述实施例中，在获得根据声波信号测量的外套螺母在扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据声波信号测量的外套螺母在扩口式管接头装配之后的第二长度时，还包括:
[0090]将记录的第一时刻、第二时刻和检测得到的第一温度，以及记录的第三时刻、第四时刻和检测得到的第二温度传递至一终端设备，并在终端设备上进行显示;或者
[0091]将记录的第一时刻、第五时刻和检测得到的第一温度，以及记录的第三时刻、第六时刻和检测得到的第二温度传递至一终端设备，并在终端设备上进行显示。
[0092]可以将记录的时刻信息与检测的温度信息发送至与测量装置连接的终端设备，如智能手机，使用智能手机等便携终端设备可以实现对测量装置的控制和对测量结果的读取。例如终端设备可以获取时刻信息和温度信息，根据时刻信息、温度信息，以及预存的声波信号的传播速度，可以计算外套螺母的第一长度和第二长度，根据第二长度与第一长度的差值，温度变化导致的外套螺母长度的改变以及存储的弹性系数，计算获得扩口式管接头的预紧力。其中测量装置可以通过蓝牙技术与终端设备连接，实现信息的传递，也可以通过其他手段。
[0093]本发明实施例还提供一种扩口式管接头的预紧力测量装置，如图5所示，包括:
[0094]位于扩口式管接头的外套螺母I一端的压电陶瓷片5;与压电陶瓷片5连接的、为压电陶瓷片5施加电压信号的声波发生/接收器6;以及设置在外套螺母I上的、检测温度的温度传感器11和与温度传感器11连接的、比较获得的温度值的温度检测器12。
[0095]具体的，在外套螺母I上设置检测温度的温度传感器11，可以在测量扩口式管接头装配之前的外套螺母I的第一长度和扩口式管接头装配之后的外套螺母I的第二长度时，对温度进行测量，将测量得到的温度传递至温度检测器12，便于温度检测器12对获得的两个温度数值进行比较。当两个温度数值相等时，无需考虑温度的影响，当两个温度数值不相等时，则需考虑温度的影响。
[0096]在扩口式管接头装配之前，利用声波发生/接收器6对压电陶瓷片5施加一电压信号，压电陶瓷片5会根据电压信号产生一声波信号。利用声波信号可以测量扩口式管接头装配之前的外套螺母I的第一长度。然后在扩口式管接头装配之后，利用声波发生/接收器6对位于外套螺母I一端的压电陶瓷片5再次施加一电压信号，压电陶瓷片5会根据电压信号产生一声波信号。利用声波信号可以测量扩口式管接头装配之后的外套螺母I的第二长度。根据第二长度和第一长度的差值与弹性系数进行相乘，可以获得扩口式管接头的预紧力。
[0097]当测量第一长度时的第一温度和测量第二长度时的第二温度不相等时，需要利用第二长度和第一长度的差值，加上或者减去由于温度变化导致的外套螺母I长度的变化量，所得值与弹性系数进行相乘，获得扩口式管接头的预紧力。
[0098]其中，压电陶瓷片5设置于外套螺母I一端的底面，与外套螺母I粘接。可以采用粘性耦合剂(如AB胶)实现压电陶瓷片5与外套螺母I的连接。压电陶瓷片5根据电压信号生成的声波信号在外套螺母I中传递，在遇到空气后返回。
[0099]也可以采用专用夹具实现压电陶瓷片5与外套螺母I的连接，如图6所示，在外套螺母I的两端分别设置第一夹具8和第二夹具9，且第一夹具8和第二夹具9外露于外套螺母I，压电陶瓷片5装夹在第一夹具8上，第二夹具9上设置有声波反射物10，压电陶瓷片5和声波反射物1相对。
[0100]具体的，将第一夹具8和第二夹具9分别设置在外套螺母I的两端，其中第一夹具8和第二夹具9相对且互相平行。在第一夹具8上设置压电陶瓷片5，在第二夹具9上设置与压电陶瓷片5相对的声波反射物10，由于第一夹具8和第二夹具9外露于外套螺母1，电陶瓷片5根据电压信号生成的声波信号可以在空气中传递，在遇到声波反射物10之后返回。
[0101]在本发明上述实施例中，如图5和图6所示，测量装置还包括:与声波发生/接收器6连接的、为声波发生/接收器6提供电压的电源7;以及与声波发生/接收器6和温度检测器12连接的终端设备13。
[0102]具体的，通过设置为声波发生/接收器6提供电压的电源7，可以保证声波发生/接收器6的正常工作。
[0103]通过设置与声波发生/接收器6和温度检测器12连接的终端设备13，可以使得终端设备13获取相应信息，计算外套螺母I的长度变化量。并根据外套螺母I的长度变化量，以及存储的弹性系数，计算获得扩口式管接头的预紧力。其中声波发生/接收器6和温度检测器12可以通过蓝牙技术与终端设备13连接，实现信息的传递，也可以通过其他手段。
[0104]本发明实施例，通过对位于外套螺母一端的压电陶瓷片施加一电压信号，使得压电陶瓷片产生一声波信号，利用声波信号测量外套螺母在扩口式管接头装配之前的第一长度，然后利用声波信号测量外套螺母在扩口式管接头装配之后的第二长度，根据第一长度、第二长度的差值，温度变化导致的外套螺母长度的改变，以及相应的弹性系数，计算获得扩口式管接头的预紧力。本发明实施例能够实现实时测量扩口式管接头的预紧力，为扩口式管接头的装配、调试以及工作中预紧力的监控提供了一种技术手段，解决了现有技术中由于管接头的结构复杂紧凑，无法测量扩口式管接头的预紧力的问题。
[0105]需要说明的是，本发明提供的扩口式管接头的预紧力测量装置是是应用上述方法的装置，上述方法实施例中所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。
[0106]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种扩口式管接头的预紧力测量方法，其特征在于，包括: 获得压电陶瓷片根据电压信号产生的一声波信号，所述电压信号是利用声波发生/接收器对位于所述扩口式管接头的外套螺母一端的所述压电陶瓷片施加的电压信号； 获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度；根据所述第二长度与所述第一长度的差值，温度变化导致的所述外套螺母长度的改变，以及预先获得的弹性系数，获得所述扩口式管接头的预紧力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度时，所述方法还包括: 利用温度传感器检测测量所述第一长度时的第一温度，和测量所述第二长度时的第二温度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度，包括: 在所述扩口式管接头装配之前，记录所述声波发生/接收器对所述压电陶瓷片施加一电压信号的第一时刻； 记录所述声波信号在所述第一温度的所述外套螺母内进行传递，遇到空气时返回并被所述声波发生/接收器接收到的第二时刻； 根据所述声波信号在所述第一温度的所述外套螺母内的传播速度与所述第二时刻与所述第一时刻差值的二分之一的乘积，得到所述第一长度； 在所述扩口式管接头装配之后，记录所述声波发生/接收器对所述压电陶瓷片施加一电压信号的第三时刻； 记录所述声波信号在所述第二温度的所述外套螺母内进行传递，遇到空气时返回并被所述声波发生/接收器接收到的第四时刻； 根据所述声波信号在所述第二温度的所述外套螺母内的传播速度与所述第四时刻与所述第三时刻差值的二分之一的乘积，得到所述第二长度。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度，包括: 在所述扩口式管接头装配之前，记录所述声波发生/接收器对所述压电陶瓷片施加一电压信号的第一时刻； 记录所述声波信号在所述第一温度的空气中传递，遇到位于所述外套螺母另一端的声波反射物时返回并被所述声波发生/接收器接收到的第五时刻，其中所述压电陶瓷片和所述声波反射物外露于所述外套螺母； 根据所述声波信号在所述第一温度的空气中的传播速度与所述第五时刻与所述第一时刻差值的二分之一的乘积，得到所述第一长度； 在所述扩口式管接头装配之后，记录所述声波发生/接收器对所述压电陶瓷片施加一电压信号的第三时刻； 记录所述声波信号在所述第二温度的空气中传递，遇到位于所述外套螺母另一端的声波反射物时返回并被所述声波发生/接收器接收到的第六时刻； 根据所述声波信号在所述第二温度的空气中的传播速度与所述第六时刻与所述第三时刻差值的二分之一的乘积，得到所述第二长度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二长度与所述第一长度的差值，温度变化导致的所述外套螺母长度的改变，以及预先获得的弹性系数，获得所述扩口式管接头的预紧力，包括: 将所述第二长度与所述第一长度的差值加上或者减去由于温度变化导致的所述外套螺母长度的变化量，所得值与所述弹性系数进行相乘，获得所述扩口式管接头的预紧力。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度时，所述方法还包括: 将记录的所述第一时刻、所述第二时刻和检测得到的所述第一温度，以及记录的所述第三时刻、所述第四时刻和检测得到的所述第二温度传递至一终端设备，并在所述终端设备上进行显示。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获得根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之前的第一长度，和根据所述声波信号测量的所述外套螺母在所述扩口式管接头装配之后的第二长度时，所述方法还包括: 将记录的所述第一时刻、所述第五时刻和检测得到的所述第一温度，以及记录的所述第三时刻、所述第六时刻和检测得到的所述第二温度传递至一终端设备，并在所述终端设备上进行显示。8.一种扩口式管接头的预紧力测量装置，其特征在于，包括: 位于扩口式管接头的外套螺母(I) 一端的压电陶瓷片(5); 与所述压电陶瓷片(5)连接的、为所述压电陶瓷片(5)施加电压信号的声波发生/接收器(6);以及 设置在所述外套螺母(I)上的、检测温度的温度传感器(11)和与所述温度传感器(11)连接的、比较获得的温度值的温度检测器(12)。9.根据权利要求8所述的扩口式管接头的预紧力测量装置，其特征在于，所述压电陶瓷片(5)设置于所述外套螺母(I) 一端的底面，与所述外套螺母(I)粘接。10.根据权利要求8所述的扩口式管接头的预紧力测量装置，其特征在于，所述外套螺母(I)的两端分别设置有第一夹具(8)和第二夹具(9)，且所述第一夹具(8)和所述第二夹具(9)外露于所述外套螺母(I)，所述压电陶瓷片(5)装夹在所述第一夹具(8)上，所述第二夹具(9)上设置有声波反射物(10)，所述压电陶瓷片(5)和所述声波反射物(10)相对。11.根据权利要求8所述的扩口式管接头的预紧力测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括:与所述声波发生/接收器(6)连接的、为所述声波发生/接收器(6)提供电压的电源⑴。12.根据权利要求8所述的扩口式管接头的预紧力测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括: 与所述声波发生/接收器(6)和所述温度检测器(12)连接的终端设备(13)。
【文档编号】G01L1/04GK105865665SQ201610181811
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】丁晓宇, 张飞凯, 王卓, 杜青阳, 刘检华, 耿朝勇, 刘少丽, 杨志猛, 巩浩
【申请人】北京理工大学, 内蒙古第机械集团有限公司, 内蒙古第一机械集团有限公司, 北京盈欧科技发展有限责任公司