CN103529471B - 铁塔螺栓松动的快速检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁塔组装质量检测领域，特别涉及一种铁塔螺栓松动的快速检测方法及装置，外加振源使铁塔产生振动，松动的螺栓和塔材部件受激发生共振或振动，产生二次撞击声，通过振动频率接收装置，对声波接收并转变成电信号，用两种方法对电信号进行分析，一是显示出声音波形，通过观察波形进行波形分析；二是通过计数的方法，通过数值进行分析，从而快速确定铁塔上是否有松动的螺栓。与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用声波探测技术，在铁塔组装完后进行快速检测，具有检测速度快、节省大量人力和物力、不需登塔检测的优点，经一次全面检测，即可通过分析声波数据，直观反映出铁塔螺栓有无松动现象，满足铁塔检测的效率和准确率的要求。

Description

铁塔螺栓松动的快速检测方法及装置

技术领域

本发明涉及铁塔组装质量检测领域，特别涉及一种铁塔螺栓松动的快速检测方法及装置。

背景技术

铁塔的组装一般多采用螺栓连接，螺栓的安装质量至关重要，由于螺栓数量多，检测起来费工耗时，以往检测铁塔组装是否合格时，监理人员需要爬上铁塔，逐一检查每块角铁和每个螺栓是否符合要求，这样的检查工作量大，容易漏检，很难保证检测质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁塔螺栓松动的快速检测方法及装置，采用声波探测技术，在铁塔组装完后进行快速检测，通过分析声波数据，直观反映出铁塔螺栓有无松动现象，满足铁塔检测的要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

铁塔螺栓松动的快速检测方法，当外加振源使铁塔产生振动时，松动的螺栓和塔材部件受激发生共振或振动，产生二次撞击声，通过振动频率接收装置，对声波接收并转变成电信号，用两种方法对电信号进行分析，一是显示出声音波形，通过观察波形进行波形分析；二是通过计数的方法，对数值进行分析，从而快速确定铁塔上是否有松动的螺栓，具体实现包括三个步骤：

1）选择回转式振动电机作为机械振荡源，电机振动频率在6～25Hz、振幅在5～10mm范围内可调，在铁塔组装完后，将振动电机设置在铁塔的一个地脚塔柱上方1200mm～2000mm处，在振动电机所在塔柱的对侧地脚塔柱上方1200mm～2000mm处设有一个振动频率接收装置；

2）启动振动电机，调整振动电机的转速，改变振动频率，当振幅显示值最大时，停止振动电机，如此反复按动振动电机的启停按钮，振动频率接收装置不断将接收的声波转变成电信号，进行信号记录和储存，以便分析测试结果使用；

3）数据分析系统对处理后的声波信号进行分析，将声波信号经高频带通放大，去掉或降低频率较低的电机振动频率，放大频率较高的螺栓撞击的频率，限幅放大电路将正弦 波信号变成矩形波信号，为计数电路提供计数信号，再通过数码显示出高频撞击的频率数。

所述机械振荡源，包括直流偏心电机和可变电压输出模块，直流偏心电机依次经可变电压输出模块与高频开关和直流电源相连，高频导通/截止时间控制器与高频开关相连，高频导通/截止时间控制器上设有升压按钮、启停按钮和降压按钮。

所述振动频率接收装置，包括声波接收单元、信号记录存储单元和高频带通放大单元，声波接收单元依次与信号记录存储单元、高频带通放大单元、限幅放大电路、计数电路及数码显示单元相连，信号记录存储单元与计算机波形显示系统进行数据通讯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用声波探测技术，在铁塔组装完后进行快速检测，具有检测速度快、节省大量人力和物力、不需登塔检测的优点，经一次全面检测，即可通过分析声波数据，直观反映出铁塔螺栓有无松动现象，满足铁塔检测的效率和准确率的要求。

附图说明

图1是本发明实施例检测状态示意图；

图2是本发明实施例中的机械振荡源结构示意图；

图3是本发明实施例中的振动频率接收装置结构示意图；

图4是本发明实施例中的振动频率接收波形图；

图5是本发明实施例中的经过高频带通放大的波形图；

图6是本发明实施例中的经过限幅削波后的波形图。

图1中：1-铁塔 2-松动的螺栓 3-振动频率接收装置 4-机械振荡源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1，是本发明实施例检测状态示意图，本发明通过外加机械振荡源4使铁塔1产生振动，松动的螺栓2和塔材部件受激发生共振或振动，产生二次撞击声，通过振动频率接收装置3，对声波接收并转变成电信号，用两种方法对电信号进行分析，一是显示出声音波形，通过观察波形进行波形分析；二是通过计数的方法，通过数值进行分析，从而快速确定铁塔上是否有松动的螺栓，具体实现包括三个步骤：

1）选择回转式振动电机作为机械振荡源，电机振动频率在6～25Hz、振幅在5～10mm范围内可调，在铁塔组装完后，将振动电机设置在铁塔的一个地脚塔柱上方1200mm～2000mm处，在振动电机所在塔柱的对侧地脚塔柱上方1200mm～2000mm处设有一个振动频率接收装置；

2）启动振动电机，通过升压按钮和降压按钮，调整振动电机的转速，改变振动频率，当振幅显示值最大时，停止振动电机，如此反复按动振动电机的启停按钮，振动频率接收装置不断将接收的声波转变成电信号，进行信号记录和储存，储存在电子芯片中，以便分析测试结果使用；

3）数据分析系统对处理后的声波信号进行分析，将声波信号经高频带通放大，去掉或降低频率较低的电机振动频率，放大频率较高的螺栓撞击的频率，限幅放大电路将正玄波信号变成矩形波信号，为计数电路提供计数信号，再通过数码显示出高频撞击的频率数。

见图2，所述机械振荡源，包括直流偏心电机和可变电压输出模块组成的便携结构，直流偏心电机依次经可变电压输出模块与高频开关和直流电源相连，高频导通/截止时间控制器与高频开关相连，高频导通/截止时间控制器上设有升压按钮、启停按钮和降压按钮。可变电压输出模块用来改变直流偏心电机的供电电压，通过高频开关的方式，降低电能的损耗，提高效率。

见图3，所述振动频率接收装置，包括声波接收单元、信号记录存储单元和高频带通放大单元，声波接收单元依次与信号记录存储单元、高频带通放大单元、限幅放大电路、计数电路及数码显示单元相连，信号记录存储单元与计算机波形显示系统进行数据通讯。

声波接收单元主要完成声/电转换，录制声音信号，完成现场的数据采集，回放录音信号可以供计算机波形显示系统显示，观察波形进行判断，还可以通过振动波中的高次谐波分量的多少来判断，图中显示一个完整的波形，具有振动区和振动衰减区。高频带通放大的作用是去掉低频信号，也就是振动电机产生的波形（低频波），它的能量大，幅度大，能干扰松动螺栓振动产生的波形（高频波）。限幅放大电路是把幅度不同的信号变成幅度相同的矩形方波，用这种方法计数比较准确。

见图4，是实施例中振动频率接收波形图，主要有振动电机波形和螺栓振动波形，振动电机产生的波形振幅较大、频率较低，螺栓振动产生的波形频率较高、振幅较小。

见图5，实施例中经过高频带通放大的波形图，通过高频带通放大单元后，振动电机波形频率低（低频波），在带阻范围内，被衰减，幅度变小；螺栓振动波形的频率高（高频波），在上限幅线与下限幅线之间的带通范围内，被放大，幅度变大。波形的主要成分是高频信号，也就是螺栓振动产生的波形。

见图6，实施例中经过限幅削波后的波形图，上述信号经限幅削波后，上限幅线与下限幅线以外的部分被削掉后，波形基本属于矩形波，为计数电路提供合格信号，通过计数器的数值，可以判断螺栓振动撞击声的撞击次数产生的频率，数值较大，松动的螺栓较多，数值较小，螺栓松动较少，以此为依据，反应出铁塔螺栓紧固的实际情况。

Claims (3)

1.铁塔螺栓松动的快速检测方法，其特征在于，当外加机械振荡源使铁塔产生振动时，松动的螺栓和塔材部件受激发生共振或振动，产生二次撞击声，通过振动频率接收装置，对声波接收并转变成电信号，通过计数的方法，对数值进行分析，从而快速确定铁塔上是否有松动的螺栓，具体实现包括三个步骤：

1)选择回转式振动电机作为机械振荡源，电机振动频率在6～25Hz、振幅在5～10mm范围内可调，在铁塔组装完后，将振动电机设置在铁塔的一个地脚塔柱上方1200mm～2000mm处，在振动电机所在塔柱的对侧地脚塔柱上方1200mm～2000mm处设有一个振动频率接收装置；

2)启动振动电机，调整振动电机的转速，改变振动频率，当振幅显示值最大时，停止振动电机，如此反复按动振动电机的启停按钮，振动频率接收装置不断将接收的声波转变成电信号，进行信号记录和储存，以便分析测试结果使用；

3)数据分析系统对处理后的声波信号进行分析，将声波信号经高频带通放大，去掉或降低频率较低的电机振动频率，放大频率较高的螺栓撞击的频率，限幅放大电路将正弦波信号变成矩形波信号，为计数电路提供计数信号，再通过数码显示出高频撞击的频率数。

2.权利要求1所述方法中采用的机械振荡源，其特征在于，包括直流偏心电机和可变电压输出模块，直流偏心电机依次经可变电压输出模块与高频开关和直流电源相连，高频导通/截止时间控制器与高频开关相连，高频导通/截止时间控制器上设有升压按钮、启停按钮和降压按钮。

3.权利要求1所述方法中采用的振动频率接收装置，其特征在于，包括声波接收单元、信号记录存储单元和高频带通放大单元，声波接收单元依次与信号记录存储单元、高频带通放大单元、限幅放大电路、计数电路及数码显示单元相连，信号记录存储单元与计算机波形显示系统进行数据通讯。