一种超声波检测螺杆轴力的方法及装置与流程

本发明涉及超声波检测，尤其涉及一种超声波检测螺杆轴力的方法及装置。

背景技术：

1、悬索桥、钢桥、高压电塔和风机等大型钢结构采用大量的高轴力螺杆进行部件连接，对结构维持其长期使用功能和安全性能十分关键。往复荷载长期作用容易引起螺母松脱、螺杆杆件轴力下降等情况，并导致结构整体的荷载传递能力下降、结构受力体系偏离正常设计状态，最终可能造成结构整体失稳或破坏。因此，对螺杆轴力进行系统的检测对维持结构正常服役状况具有重大意义。

2、目前工程界主要采用超声回波对测法进行螺杆轴力检测，超声波法是在螺杆的一端埋置超声波探头，测试超声波波速度的初始值后，检测轴力大小对初始超声波波速的影响，继而根据超声波波速变化确定轴力的改变；但轴力大小的改变对超声波波速影响较小，旋紧与放松螺母导致的超声波波速变化并不明显，因此推算的螺杆轴力结果与真实值不可避免地存在一定偏差，并且随着时间推进螺杆在轴向（受拉方向）将发生金属材料蠕变，采用原先标定的超声波声时和应力的关系进行轴力推算将产生更大误差。除此以外，该方法对螺杆杆件的加工长度要求严苛，这也导致检测费用较高，难以实现高比例抽检。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种超声波检测螺杆轴力的方法及装置，能提高螺杆轴力检测的准确度和实施效率。

2、本发明一实施例提供一种超声波检测螺杆轴力的方法，包括：应用于超声波接收部件，所述超声波接收部件及其所对应的超声波发射部件，安装于待检测螺杆所对应的螺母的两侧；

3、所述方法包括：

4、接收由超声波发射部件所发射且经过待检测螺杆的超声波脉冲；

5、识别所接收的超声波脉冲中直达波的最大振幅；

6、根据所述直达波的最大振幅确定待检测螺杆所对应的轴力。

7、进一步地，所述根据所述直达波的最大振幅确定待检测螺杆所对应的轴力，包括：

8、根据预设的判别曲线确定所述最大振幅时待检测螺杆所对应的轴力；

9、其中，通过以下方式构建所述判别曲线：

10、采用超声波发射部件和超声波接收部件分别检测在若干已知螺杆轴力下超声波接收部件所识别的最大振幅，根据各已知螺杆轴力和对应轴力下所识别的最大振幅生成所述判别曲线。

11、进一步地，所述根据所述直达波的最大振幅确定待检测螺杆所对应的轴力，包括：

12、根据预设的二次函数确定所述最大振幅时待检测螺杆所对应的轴力；

13、其中，所述二次函数的确定包括：

14、采用超声波发射部件和超声波接收部件分别检测在若干已知螺杆轴力下超声波接收部件所识别的最大振幅，根据各已知螺杆轴力和对应轴力下所识别的最大振幅生成所述二次函数。

15、进一步地，超声波发射部件的形心、超声波接收部件的形心及待检测螺杆的形心处于同一直线。

16、在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例；

17、本发明一实施例对应提供了一种超声波检测螺杆轴力的装置，包括：超声波接收部件，所述超声波接收部件及其所对应的超声波发射部件，安装于待检测螺杆所对应的螺母的两侧；

18、所述超声波发射部件，用于向所述待检测螺杆发射超声波脉冲；

19、所述超声波接收部件，用于接收由超声波发射部件所发射且经过待检测螺杆的超声波脉冲，识别所接收的超声波脉冲中直达波的最大振幅；根据所述直达波的最大振幅确定待检测螺杆所对应的轴力。

20、进一步地，所述超声波接收部件，根据所述直达波的最大振幅确定待检测螺杆所对应的轴力，包括：

21、根据预设的判别曲线确定所述最大振幅时待检测螺杆所对应的轴力；

22、其中，通过以下方式构建所述判别曲线：

23、采用超声波发射部件和超声波接收部件分别检测在若干已知螺杆轴力下超声波接收部件所识别的最大振幅，根据各已知螺杆轴力和对应轴力下所识别的最大振幅生成所述判别曲线。

24、进一步地，所述超声波接收部件，根据所述直达波的最大振幅确定待检测螺杆所对应的轴力，包括：

25、根据预设的二次函数确定所述最大振幅时待检测螺杆所对应的轴力；

26、其中，所述二次函数的确定包括：

27、采用超声波发射部件和超声波接收部件分别检测在若干已知螺杆轴力下超声波接收部件所识别的最大振幅，根据各已知螺杆轴力和对应轴力下所识别的最大振幅生成所述二次函数。

28、进一步地，超声波发射部件的形心、超声波接收部件的形心及待检测螺杆的形心处于同一直线。

29、通过实施本发明具有如下有益效果：本发明提供了一种超声波检测螺杆轴力的方法及装置，该方法应用于超声波接收部件，所述超声波接收部件及其所对应的超声波发射部件，安装于待检测螺杆所对应的螺母的两侧；通过接收由超声波发射部件所发射且经过待检测螺杆的超声波脉冲，并识别超声波脉冲中的最大振幅，从而确定对应的螺杆轴力；由于在旋紧螺杆上的螺母时，超声波接收部件接收到的超声波能量中直达波占比较大，直达波的振幅较大；在旋松螺杆上的螺母时，超声波接收部件接收到的超声波能量中漫反射波占比较大，漫反射波的振幅较小；因此，通过超声波接收部件接收的超声波脉冲中直达波的最大振幅即可反映接收到的直达波和漫反射波的占比大小，继而确定当前螺杆轴力的大小；通过本发明对直达波的最大振幅的检测来确定螺杆轴力，相对于现有技术检测超声波波速的变化来确定螺杆轴力，由于振幅对于轴力的改变相对于波速更为敏感，因此，本发明方案所检测的轴力更为准确，提高了螺杆轴力检测的准确度。

30、进一步地，本发明方案在检测螺杆轴力时，仅需将超声波发射部件和超声波接收部件安装于待检测螺杆所对应的螺母的两侧，而无需将检测装置埋设在螺杆中，相比于现有技术，能提高检测螺杆轴力的工程实施效率。

技术特征：

1.一种超声波检测螺杆轴力的方法，其特征在于，应用于超声波接收部件，所述超声波接收部件及其所对应的超声波发射部件，安装于待检测螺杆所对应的螺母的两侧；

2.如权利要求1所述的一种超声波检测螺杆轴力的方法，其特征在于，所述根据所述直达波的最大振幅确定待检测螺杆所对应的轴力，包括：

3.如权利要求1所述的一种超声波检测螺杆轴力的方法，其特征在于，所述根据所述直达波的最大振幅确定待检测螺杆所对应的轴力，包括：

4.如权利要求1所述的一种超声波检测螺杆轴力的方法，其特征在于，超声波发射部件的形心、超声波接收部件的形心及待检测螺杆的形心处于同一直线。

5.一种超声波检测螺杆轴力的装置，其特征在于，包括：超声波接收部件，所述超声波接收部件及其所对应的超声波发射部件，安装于待检测螺杆所对应的螺母的两侧；

6.如权利要求5所述的一种超声波检测螺杆轴力的装置，其特征在于，所述超声波接收部件，根据所述直达波的最大振幅确定待检测螺杆所对应的轴力，包括：

7.如权利要求5所述的一种超声波检测螺杆轴力的装置，其特征在于，所述超声波接收部件，根据所述直达波的最大振幅确定待检测螺杆所对应的轴力，包括：

8.如权利要求5所述的一种超声波检测螺杆轴力的装置，其特征在于，超声波发射部件的形心、超声波接收部件的形心及待检测螺杆的形心处于同一直线。

技术总结
本发明公开了一种超声波检测螺杆轴力的方法及装置，该方法应用于超声波接收部件，所述超声波接收部件及其所对应的超声波发射部件，安装于待检测螺杆所对应的螺母的两侧；所述方法包括：接收由超声波发射部件所发射且经过待检测螺杆的超声波脉冲；识别所接收的超声波脉冲中直达波的最大振幅；根据所述直达波的最大振幅确定待检测螺杆所对应的轴力。通过实施本发明能提高轴力检测的准确度和实施效率。

技术研发人员：周治国,孙晓立,杨军,吴建良,赵亚宇,张玉珠,朱思佳
受保护的技术使用者：广州市市政工程试验检测有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15