CN110702306A - 一种螺栓预紧力检测传感器标定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺栓预紧力检测传感器标定装置及方法，包括：螺栓预紧力检测系统(1)、力信号采集装置(2)、螺栓(3)、预紧力检测传感器(4)、承力板(5)、标准力传感器(6)、传力轴(7)和底座(8)；螺栓预紧力检测系统(1)与预紧力检测传感器(4)电连接，预紧力检测传感器(4)与螺栓(3)连接，标准力传感器(6)与力信号采集装置(2)电连接；承力板(5)上开有通孔，螺栓(3)穿过通孔与传力轴(7)螺纹连接，传力轴(7)与标准力传感器(6)测量承力部位连接，标准力传感器(6)、承力板(5)与底座(8)之间相互位置固定；本装置和方法能够低成本、快捷方便的实现螺栓预紧力检测传感器现场标定。

Description

一种螺栓预紧力检测传感器标定装置及方法

技术领域

本发明涉及传感器标定领域，具体地，涉及一种螺栓预紧力检测传感器标定装置及方法。

背景技术

螺栓连接是一种简单、低成本、使用最为广泛的一种连接方式，广泛应用于桥梁、石油化工、等各行各业。定期或实时监测螺栓预紧力是保证螺栓连接可靠性、防止连接失效等生产事故发生的重要手段。螺栓预紧力检测传感器通常采用环式压力传感器或超声传感器，检测传感器的标定是决定预紧力检测精度的重要环节。现有方法通常采用拉压试验机等设备，对螺栓或其预紧力检测传感器进行力加载，通过拉压试验机上的标准力传感器获取标准加载力值，通过测量仪表获取预紧力检测传感器的输出信号，建立标准加载力值与输出信号之间的映射关系，完成预紧力检测传感器的标定。上述标定过程需要使用到拉压试验机这类大型设备，操作过程复杂，标定成本较高，仅适用于在实验室内完成标定过程，无法满足检测现场快速标定需要。

专利申请号201811163641.3公开了一种力传感器校准装置，但仅适用于拉力传感器的标定，难以用于螺栓预紧力检测传感器的标定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺栓预紧力检测传感器的标定装置及方法，以一种低成本，快捷方便的形式实现螺栓预紧力检测传感器现场标定。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种螺栓预紧力检测传感器标定装置，所述装置包括：

螺栓预紧力检测系统、力信号采集装置、螺栓、预紧力检测传感器、承力板、标准力传感器、传力轴和底座；

螺栓预紧力检测系统与预紧力检测传感器电连接，预紧力检测传感器与螺栓连接，预紧力检测传感器用于实时测量代表螺栓预紧力状态的特征值信号，并将测量获得的特征值信号传递给螺栓预紧力检测系统进行处理和记录；标准力传感器与力信号采集装置电连接；承力板上开有通孔，螺栓穿过通孔与传力轴螺纹连接，传力轴与标准力传感器测量承力部位连接，标准力传感器、承力板与底座之间相互位置固定。

优选的，承力板固定安装在底座上；标准力传感器通过螺钉固定在承力板或底座上。

优选的，螺栓下端穿过位于承力板中部的通孔后与传力轴螺纹连接；螺栓、承力板上的螺栓安装孔、传力轴与标准力传感器四者之间轴线重合。

优选的，预紧力检测传感器为力环传感器或超声传感器，当预紧力检测传感器为力环传感器时，预紧力检测传感器套设在螺栓的螺纹外表面，预紧力检测传感器安装在螺栓与承力板之间；当预紧力检测传感器为超声传感器时，预紧力检测传感器安装在螺栓头部上方。

优选的，螺栓预紧力检测采用环状力传感器，标准力传感器采用压式力传感器。

优选的，螺栓预紧力检测采用环状力传感器，标准力传感器采用拉式力传感器。

优选的，螺栓预紧力检测采用超声传感器，标准力传感器采用压式力传感器。

优选的，螺栓预紧力检测采用超声传感器，标准力传感器采用拉式力传感器。

优选的，传力轴与承力板之间周向固定防止传力轴发生转动，且轴向有间隙，不存在轴向作用力，从而保证螺栓所受预紧力真实地传递至传力轴。

本发明还提供了一种基于所述的一种螺栓预紧力检测传感器标定装置的预紧力检测传感器标定方法，所述方法包括：

安装螺栓与预紧力检测传感器，在螺栓未紧固状态下，记录螺栓预紧力检测系统获取的特征值信号，作为预紧力检测传感器零点；

多次紧固螺栓，并记录螺栓预紧力检测系统获取的特征值信号，以及力信号采集装置获取的标准力值；

获取特征值信号与标准力值之间的映射关系，完成预紧力检测传感器的标定。

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明中的装置和方法能够低成本、快捷方便的实现螺栓预紧力检测传感器现场标定。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本发明中螺栓预紧力检测传感器标定装置的结构示意图；

图2是当螺栓预紧力检测采用环状力传感器，标准力传感器采用压式力传感器时装置的结构示意图；

图3是当螺栓预紧力检测采用环状力传感器，标准力传感器采用拉式力传感器时装置的结构示意图；

图4是当螺栓预紧力检测采用超声传感器，标准力传感器采用压式力传感器时装置的结构示意图；

图5是当螺栓预紧力检测采用超声传感器，标准力传感器采用拉式力传感器时装置的结构示意图；

其中，1-螺栓预紧力检测系统，2-力信号采集装置，3-螺栓，4-预紧力检测传感器，5-承力板，6-标准力传感器，7-传力轴，8-底座。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

请参考图1，本发明实施例提供了一种螺栓预紧力检测传感器快速标定方法与装置，它包括螺栓3、预紧力检测传感器4、承力板5、标准力传感器6、传力轴7、底座8、螺栓预紧力检测系统1、力信号采集装置2组成。螺栓预紧力检测系统1与预紧力检测传感器4电连接，预紧力检测传感器4与螺栓3连接，实时测量获取代表螺栓3预紧力状态的特征值信号，并由螺栓预紧力检测系统1采集并记录；标准力传感器6与力信号采集装置2电连接；承力板上开有通孔，螺栓3穿过通孔与传力轴7螺纹连接，传力轴7与标准力传感器6测量承力部位连接，标准力传感器6、承力板5与底座8之间相互位置固定。通过多次紧固螺栓3，同时记录螺栓预紧力检测系统1获取的特征值信号，以及力信号采集装置2获取的标准力值，获取特征值信号与标准力值之间的映射关系，进而完成预紧力检测传感器4的标定。

其中，在本发明实施例中，预紧力检测传感器4包括力环传感器与超声传感器两种，若预紧力检测传感器4为力环传感器，则穿过螺栓3螺纹部位，安装在螺栓3与承力板5之间；若预紧力检测传感器4为超声传感器，则安装在螺栓3头部上方。紧固螺栓3产生的预紧力通过传力轴7传递至标准传感器6测量承力部位。螺栓3、承力板5上的螺栓安装孔、传力轴7与标准传感器6四者之间轴线重合。传力轴7与承力板5之间周向固定，且轴向有间隙；以保证在螺栓3紧固过程中，传力轴7不发生转动，且与承力板5不存在轴向力接触，螺栓3的预紧力真实地传递至标准传感器6。

其中，在本发明实施例中，承力板5固定安装在底座8上；标准力传感器6通过螺钉固定在承力板5上。

其中，在本发明实施例中，请参考图2，螺栓预紧力检测采用环状力传感器，标准力传感器采用压式力传感器。

其中，在本发明实施例中，请参考图3，螺栓预紧力检测采用环状力传感器，标准力传感器采用拉式力传感器。

其中，在本发明实施例中，请参考图4，螺栓预紧力检测采用超声传感器，标准力传感器采用压式力传感器。

其中，在本发明实施例中，请参考图5，螺栓预紧力检测采用超声传感器，标准力传感器采用拉式力传感器。

本发明实施例还提供了一种基于所述的一种螺栓预紧力检测传感器标定装置的预紧力检测传感器标定方法，所述方法包括：

安装螺栓3与预紧力检测传感器4，在螺栓未紧固状态下，记录螺栓预紧力检测系统1获取的特征值信号，作为预紧力检测传感器4零点；

多次紧固螺栓3，并记录螺栓预紧力检测系统1获取的特征值信号，以及力信号采集装置2获取的标准力值；

获取特征值信号与标准力值之间的映射关系，完成预紧力检测传感器4的标定。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种螺栓预紧力检测传感器标定装置，其特征在于，所述装置包括：

螺栓预紧力检测系统(1)、力信号采集装置(2)、螺栓(3)、预紧力检测传感器(4)、承力板(5)、标准力传感器(6)、传力轴(7)和底座(8)；

螺栓预紧力检测系统(1)与预紧力检测传感器(4)电连接，预紧力检测传感器(4)与螺栓(3)连接，预紧力检测传感器(4)用于实时测量代表螺栓(3)预紧力状态的特征值信号，并将测量获得的特征值信号传递给螺栓预紧力检测系统(1)进行处理和记录；标准力传感器(6)与力信号采集装置(2)电连接；承力板(5)上开有通孔，螺栓(3)穿过通孔与传力轴(7)螺纹连接，传力轴(7)与标准力传感器(6)测量承力部位连接，标准力传感器(6)、承力板(5)与底座(8)之间相互位置固定。

2.根据权利要求1所述的一种螺栓预紧力检测传感器标定装置，其特征在于，承力板(5)固定安装在底座(8)上；标准力传感器(6)通过螺钉固定在承力板(5)或底座(8)上。

3.根据权利要求1所述的一种螺栓预紧力检测传感器标定装置，其特征在于，螺栓(3)下端穿过位于承力板(5)中部的通孔后与传力轴(7)螺纹连接；螺栓(3)、承力板(5)上的螺栓安装孔、传力轴(7)与标准力传感器(6)四者之间轴线重合。

4.根据权利要求1所述的一种螺栓预紧力检测传感器标定装置，其特征在于，预紧力检测传感器(4)为力环传感器或超声传感器，当预紧力检测传感器(4)为力环传感器时，预紧力检测传感器(4)套设在螺栓(3)的螺纹外表面，预紧力检测传感器(4)安装在螺栓(3)与承力板(5)之间；当预紧力检测传感器(4)为超声传感器时，预紧力检测传感器(4)安装在螺栓(3)头部上方。

5.根据权利要求1所述的一种螺栓预紧力检测传感器标定装置，其特征在于，传力轴(7)与承力板(5)之间周向固定防止传力轴(7)发生转动，且轴向有间隙。

6.一种基于权利要求1-5中所述的一种螺栓预紧力检测传感器标定装置的预紧力检测传感器标定方法，其特征在于，所述方法包括：

安装螺栓(3)与预紧力检测传感器(4)，在螺栓未紧固状态下，记录螺栓预紧力检测系统(1)获取的特征值信号，作为预紧力检测传感器(4)零点；

多次紧固螺栓(3)，并记录螺栓预紧力检测系统(1)获取的特征值信号，以及力信号采集装置(2)获取的标准力值；

获取特征值信号与标准力值之间的映射关系，完成预紧力检测传感器(4)的标定。

Images