本实用新型涉及检测装置领域，尤指一种超声波应力检测装置。
背景技术：
螺栓是工程中常用的一种联接件，配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件，由头部和螺杆两部分组成的一类紧固件，广泛应用于航空航天、机车车辆、舰船、桥梁、石油化工和新能源等领域的关键装置或装备的零部件的联接，以保障机械结构的完整性、可靠性和安全性。
对于装置或结构中所使用的螺栓，其预紧力是否合适，将直接关系到整个装置或结构工作的可靠性和安全性。预紧力过大，易导致裂纹的产生和疲劳破坏，削弱该连接节点的承载力，严重时可能诱发结构失稳；预紧力不够，则会引起振动松弛、滑移等现象，影响结构整体性或造成密封件泄漏等。在装置的使用过程中，由于装置所受交变载荷的作用，或者外部环境温度的变化等，也经常导致螺栓联接构件的松动，造成装置的损坏甚至人员伤亡等事故。工程中的大型构件，往往由多个螺栓联接起来。在拧紧的过程中，存在“交耦”的现象，即一个螺栓拧紧了，另一个原来拧紧的螺栓可能又会松动。为了保证构件的可靠联接，常需对这些螺栓进行反复、多次拧紧，不仅效率低下，而且也难以确保这些螺栓都处于可靠的联接状态。
基于压电阻抗的结构健康监测方法虽然也是利用的压电传感器，但它是利用PZT材料的电阻抗的变化来实施测量的。结构发生破坏或连接状态发生变化，引起结构阻抗的变化，就会耦合引起PZT电阻抗的变化。这两种方法被广泛用于大型装置或构件的结构健康监测中，但无法定量检测螺栓的轴向应力大小，而且基于PZT压电传感器的主动传感方法由于检测的是接收信号能量的大小，很容易受到传感器安装和周围环境状况的影响，检测具有很大的不确定性。
目前，国外制造商推出的测试装置或系统大都只是单通道的，即只能对单个螺栓的连接状态逐一进行检测，无法对大型构件的多个螺栓的连接应力和状态同时进行检测。
技术实现要素：
为解决上述问题，本实用新型提供一种超声波应力检测装置，可以同时检测多个螺栓的轴向应力和联接状态，并且具有网络通信能力方便对数据分析以及存档，实时监测螺栓的轴向应力和连接状态，对松动的螺栓发出报警信息。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种超声波应力检测装置，包括有标定实验模块、检测模块、压电传感器，所述标定实验模块包含有标定试验台设计装置、压力传感器、数据采集装置、超声波装置、示波器和数据处理装置，所述检测模块包含有信号处理电路、数据库终端和服务器，所述标定试验台设计装置的输出端与压力传感器的输入端连接，压力传感器的输出端与数据采集装置的输入端连接，数据采集装置的输出端与数据处理装置的输入端连接，超声波装置的输出端与示波器的输入端连接，示波器的输出端与数据处理装置的输入端连接，数据处理装置的输出端分别与信号处理电路的输入端、数据库终端的输入端、压电传感器的输入端连接，所述数据库终端的输出端与服务器的输入端连接，所述压电传感器的输出口设有传感器膜片。
进一步地，所述数据库终端包括有管理中心模块，管理中心模块与信号处理电路双向连接。
进一步地，所述信号处理电路包括有滤波电路、放大电路、激励信号发生电路，滤波电路的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与激励信号发生电路的输入端连接。
进一步地，还包括有触摸屏，所述触摸屏的输出端分别与检测模块的输入端、压电传感器的输入端连接。
进一步地，还包括有超声波探头，所述超声波探头通过电缆与超声波装置的输入端连接。
进一步地，所述传感器膜片采用中心频率1MHz～10MHz的传感器膜片。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型检测模块对单颗螺栓轴向应力和联接状态检测，并通过服务器实现多个检测模块的网络互联，组成分布式监测系统装置，实现大型装置多处螺栓联接状态的同时监测，不仅提高了检测效率，而且可以及时、准确地发现多处螺栓在拧紧过程中其他螺栓发生松动的现象，高效、精准对多个问题螺栓进行定位，保证大型构件在生产和使用中的联接质量，并且利用压电传感器集传感器膜片与螺栓一体，不仅可保证整个测试过程中传感器安装的一致性，而且传感器膜片不会对螺栓的使用性能产生影响，可方便实现对这些螺栓的在线长期监测。
附图说明
图1是本实用新型的原理图。
附图标号说明：1.标定试验台设计装置；2.压力传感器；3.数据采集装置；4.超声波装置；5.示波器；6.数据处理装置；7.信号处理电路；8.数据库终端；9.服务器；10.压电传感器。
具体实施方式
请参阅图1所示，本实用新型关于种超声波应力检测装置，包括有标定实验模块、检测模块和压电传感器10，所述标定实验模块包含有标定试验台设计装置1、压力传感器2、数据采集装置3、超声波装置4、示波器5和数据处理装置6，所述检测模块包含有信号处理电路7和数据库终端8和服务器 9，所述标定试验台设计装置1的输出端与压力传感器2的输入端连接，压力传感器2的输出端与数据采集装置3的输入端连接，数据采集装置3的输出端与数据处理装置6的输入端连接，超声波装置4的输出端与示波器5的输入端连接，示波器5的输出端与数据处理装置6的输入端连接，数据处理装置6的输出端分别与信号处理电路7的输入端、数据库终端8的输入端、压电传感器10的输入端连接，所述数据库终端8的输出端与服务器9的输入端连接，所述压电传感器10的输出口设有传感器膜片。
进一步地，所述数据库终端8包括有管理中心模块，管理中心模块与信号处理电路7双向连接。
进一步地，所述信号处理电路7包括有滤波电路、放大电路、激励信号发生电路，滤波电路的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与激励信号发生电路的输入端连接，对超声波信号进行滤波消除干扰，并且放大信号到激励信号发生器上，得到相应的信号波形。
进一步地，还包括有触摸屏，所述触摸屏的输出端分别与数据库终端8 的输入端、信号处理电路7的输入端、压电传感器10的输入端，通过触摸屏引导数据库终端8正确运行并控制压电传感器10的运作状态。
进一步地，还包括有超声波探头，所述超声波探头通过电缆与超声波装置4的输入端连接，超声波探头具有将反馈回来的声波转换成电脉冲的功能，并传输到超声波装置4上，完成波形转换。
进一步地，所述传感器膜片采用中心频率1MHz～10MHz的传感器膜片，使用这种频率的传感器膜片与压电传感器运行更顺畅。
与现有技术相比，检测模块对单颗螺栓轴向应力和联接状态检测，并通过服务器9实现多个检测模块的网络互联，组成分布式监测系统装置，实现大型装置多处螺栓联接状态的同时监测，不仅提高了检测效率，而且可以及时、准确地发现多处螺栓在拧紧过程中其他螺栓发生松动的现象，高效、精准对多个问题螺栓进行定位，保证大型构件在生产和使用中的联接质量，并且利用压电传感器10集传感器膜片与螺栓一体，不仅可保证整个测试过程中传感器安装的一致性，而且传感器膜片不会对螺栓的使用性能产生影响，可方便实现对这些螺栓的在线长期监测。
本具体实施例中，超声波探头的采样频率高达250MHz，能实现纳秒级分辨率的时间测量并采用一种灵敏度高、更适用于工程实际的超声纵波来进行螺栓轴向应力的测量，超声波探头的探头均可采用磁性、非磁性探头，或者是压电陶瓷、手持式的探头；
在本具体实施例中，还包含有一种应用于超声波应力的检测方法，不需要直接测量应力和声速的大小，而是转为测量超声波渡越的时间，渡越时间是指超声波沿螺栓轴向传播时所需的往返时间，即发射波和螺栓底面回波之间的传播时间，通过检测两者之间的传播时间，便可间接测量螺栓的轴向应力大小和联接松紧状态，不仅能测量螺栓轴向应力大小，还可以测量出材料声速、材料伸长量以及相关的弹性参数等，是现实对螺栓轴向应力大小进行定量分析的一种有效方法，在工程应用中，超声波还具有清洁、安全的特点。
实际使用中，还包括有上位机，通过将螺栓的一端与超声波探头连接，且保证探头与螺栓的一端紧密接触，通过使用同一个纵波直探头发射超声纵波并且接收底面的反射回波，分别测得超声波螺栓受应力和不受应力状态下的渡越时间，根据声弹性效应，超声波螺栓受应力和不受应力状态下的渡越时间关系可以表示为其中，表示栓受应力状态下测量得到B的超声纵波渡越时间，表示螺栓无应力状态下，测量得到的超声纵波渡越时间，B表示通过标定实验确定的系数即可求得螺栓所受应力大小F，数据经过检测模块进行检测和处理，并分别输出到示波器5和上位机。
进一步地，现有技术中的标定试验台设计装置1用于对螺栓进行连续定点并多次重复加载实验，通过对不同型号的螺栓进行标定测试，得到相应的轴向应力和超声波渡越时间之间关系曲线；检测模块包含有温度检测器，通过温度检测器分析温度对标定曲线的影响，建立温度补偿关系，对标定曲线进行分析；
进一步地，通过服务器9将多个检测模块组网，建立分布式监测装置，实现多个装置的组网功能，检测信号能通过网络快速的传输到上位机，以方便数据的存档和进一步分析，设计具有良好人机交互界面的监测软件，动态实时的显示、计算和判别各个螺栓的轴向应力和连接状态，对松动的螺栓发出报警，防范于未然；
进一步地，传感器膜片的表面设有特殊工艺，通过喷涂的方式集传感器膜片与螺栓一体，不仅能保证测试过程的一致性，而且避免了传感器对联接螺栓使用状态的影响。
本具体实施例中，超声激励信号包括尖脉冲、猝发脉冲和编码脉冲，频率范围1MHz～10MHz；其中，电缆采用同轴50Ω的测量电缆；
其中，压电传感器10包含有压电膜片，所述压电膜片直径6mm～20mm。
其中，标定实验模块具有自动标定测试的能力和建立相对应的标定曲线以及存档，在运行前通过手动输入数据即可。
以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。