CN111521316B - 一种多档位振弦式螺栓状态监测装置及其使用与识别方法 - Google Patents

Abstract

一种多档位振弦式螺栓状态监测装置及其使用与识别方法，装置包括电缆线，夹槽，外壳，振弦，吸块，螺母卡环，承台，磁铁线圈，连杆，中轴，基座，弹簧。本发明基于弦振动频率随其张力变化而变化的原理实现螺栓松动监测目的，振弦设置有四根，分别对应于四种不同灵敏度的档位以适用于不同的监测要求。当装置与待监测螺栓连接后，测定弦初始固有频率为ω₁，当螺栓松动产生转角变化，使得弦的张力产生变化，测定振弦此时的振动频率为ω₂，计算振动频率差的绝对值

作为松动指标，对螺栓连接状态进行评估。通过测定螺栓预紧力与弦的振动频率之间的相对关系，对该装置进行标定；根据螺栓设计及检测标准，确定螺栓预警力阈值。

Description

一种多档位振弦式螺栓状态监测装置及其使用与识别方法

技术领域

本发明涉及土木工程结构健康监测技术领域，更具体地涉及多档位振弦式螺栓松动监测装置及其识别技术。

背景技术

随着我国基础设施建设的不断增长和发展，土木工程结构趋于大型化、复杂化，而结构健康监测（SHM）技术是保障工程结构安全性的重要手段。对于一个健康监测系统而言，传感器监测、采集结构响应及分析处理测量信号进而完成对结构损伤检测与状态的评估是土木工程结构健康监测的核心所在，作为损伤识别与状态监测的源头，传感器对于准确识别工程结构的状态变化具有关键性和决定性的作用。工程结构领域损伤种类繁杂，要想准确识别各种损伤并对结构服役状态进行监测，首先要利用各种的传感技术研制灵敏度高的检测装置。

螺栓连接是一种重要的工程结构连接方式，其具有承载能力强、便于拆卸等的优点，被广泛应用于土木、机械、航空航天、汽车等领域，尤其是在预制装配式建筑、高铁技术以及风电行业等多个领域，螺栓被大量应用于关键节点部位的连接。

在建筑结构领域，预制装配式建筑作为一种国家大力推广的结构形式和施工方法，发展迅猛。装配式建筑节点连接方法和施工工艺对结构整体性起着决定性作用，而节点处的连接往往采用螺栓连接，比如柱、梁的连接可采用全螺栓连接、栓焊混合连接等，尤其是装配式钢结构，节点处螺栓往往裸露在外部环境中，在长期荷载作用下，不可避免会发生预紧力衰减乃至松动，如何准确对节点处的螺栓连接进行松动监测和损伤识别则尤为关键。

在交通领域，近年来，作为中国制造转型升级的一大亮点，中国高铁制造技术发展迅速。复兴号电力动车组是由中国具有完全自主知识产权，达到世界先进水平的电力动车组，最高速度可达350km/h，由于高铁各部件之间的连接方式大量采用螺栓连接，而高速运行的列车和铁轨之间产生摩擦震动对于列车各部件之间的螺栓连接影响较大，螺栓连接状态的检查对于高铁安全运行具有重大意义。

在新能源领域，随着人类的不断开采，化石能源的枯竭不可避免，开发更清洁的可再生能源是今后发展的方向。风能是一种可再生能源，目前我国风力发电现状与发展趋势较好，同时也出现了一些诸如倒塔事故频发等问题，典型的倒塔事故如2010年1月大唐山西左云某风电项目风机倒塔事故，2012年9月5日托克逊风电场阳明风机倒塔事故，以及2015年的圣诞节瑞典的Lemnhult风场390英尺的风机倒塔事故等等，以上事故都是因未施加标准扭矩或紧固不当导致螺栓松动进而导致连接失效和倒塔。从近些年的倒塔事故来看，风电塔筒的法兰螺栓松动是倒塔的重要原因，螺栓松动的损伤识别与监测对于减少风电倒塔事故具有重要的实际意义。

综上，在装配式结构、高铁以及风电行业领域等方面，螺栓连接在外部的冲击、振动以及蠕变、应力集中等的作用下，再加上本身的内部缺陷以及在装配之初未能施加标准扭矩，往往会出现预紧力下降，乃至滑动、分离甚至松脱现象，此时虽不致结构破坏，但若不能及时发现并采取针对性措施，损伤会持续积累，在外部突发诱因如地震、强风、过载工况的作用下，结构往往会发生毁灭性的破坏。因而，在工程结构服役期间，有效地监测和评估螺栓连接的实际状态，对于保证结构安全，避免重大安全事故具有重要意义。

现有的螺栓松动监测的理论和方法主要有以下几种：（1）人工巡检与肉眼识别；（2）基于结构整体动力学特性的检测方法；（3）基于波传播非线性模型的方法；（4）基于机电阻抗法的螺栓连接状态监测与辨识；（5）基于声发射螺栓连接状态监测与辨识。其中，第一种人工方法目前最为普遍，但人工成本较高，且受巡检人员的个人经验等人为因素影响较大，而基于结构整体动力学特性的方法对于螺栓连接松动这种结构早期微小损伤具有不敏感的特点，其余方法大都需要较复杂的理论基础支撑或者价格昂贵的设备，而且大部分尚处于研究阶段，不便于大量工程实际应用。因此，目前风电领域亟待一种能够简便可靠的螺栓松动监测装置对螺栓连接状态进行监测。

振弦传感的基本原理是振弦频率随其所受张力变化而工作，适用于应变测量系统，输出的是频率信号，抗干扰能力强，对电缆要求低，利于信号传输和远程测量，具有非常理想的测量效果。为了将振弦传感的基本原理应用到工程结构的螺栓松动监测问题的解决当中，设计了一种多档位的振弦式风电螺栓松动监测装置并提出相应的松动识别方法，以用于工程结构的螺栓连接状态的长期、实时在线监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种多档位振弦式螺栓状态监测装置及其使用与识别方法。

本发明是一种多档位振弦式螺栓状态监测装置及其使用与识别方法，多档位振弦式螺栓状态监测装置，包括电缆线1，夹槽2，外壳3，振弦4，吸块5，螺母卡环6，承台7，磁铁线圈8，连杆9，中轴10，基座11，弹簧12，外壳3上盖板开有圆孔，电缆线1从圆孔中穿过与磁铁线圈8连接，振弦4分为第一档位弦41、第二档位弦42、第三档位弦43、第四档位弦44，连杆9分为第一连杆91、第二连杆92、第三连杆93、第四连杆94，弹簧12分为第一弹簧121、第二弹簧122、第三弹簧123、第四弹簧124，第一档位弦41一端通过第一弹簧121与第一连杆91连接，另一端与中轴10连接，第二档位弦42一端通过第二弹簧122与第二连杆92连接，另一端与中轴10连接，第三档位弦43一端通过第三弹簧123与第三连杆93连接，另一端与中轴10连接，第四档位弦44一端通过第四弹簧124与第四连杆94连接，另一端与中轴10连接，连杆9下端与承台7连接，上端与夹槽2连接，承台7与螺母卡环6通过螺纹连接，磁铁线圈8固定于中轴10，磁铁线圈8分为激振线圈81和拾振线圈82，激振线圈81位于第一档位弦41、第二档位弦42、第三档位弦43第四档位弦44上方，拾振线圈82位于第一档位弦41、第二档位弦42、第三档位弦43第四档位弦44下方，中轴10上端面与夹槽2的下端面固定连接，夹槽2与外壳3的上盖板固定连接，基座11安装于夹槽2中间；外壳3分为两部分，两部分通过凸台31-U形滑槽32连接，凸台31内部嵌有磁铁，一半外壳为其他部件提供安装、工作空间，另一半在安装时取下来，待装置与待监测螺栓安装后装配至原位置，外壳3通过吸块5与待监测螺栓所连接的被连接件连接。

以上所述的多档位振弦式螺栓状态监测装置的使用方法，其步骤为：

（1）将装置下端与待监测螺栓连接：首先取下可活动的一半外壳，使吸块5吸附在待监测螺栓所连接的被连接件上面，螺母卡环与螺母连接，卡在螺母的六个侧面，将取下的一半外壳通过凸台31-U形滑槽32装配至原位置，装置安装完成后通过透明外壳3检查装置与螺栓连接是否可靠，连接是否异常；

（2）振弦振动频率测量：激振线圈81激发振弦4起振，产生感应电动势，拾振线圈82对产生的感应电动势信号进行拾取、变换，送外部单片机处理，根据所测量电动势的信号频率即可求得振弦的频率值ω。

多档位振弦式螺栓状态的识别方法，采用以上所述的多档位振弦式螺栓状态监测装置，其步骤为：

（1）振弦的振动频率公式可由以下公式确定：

E为振弦的弹性模量，

为弦受到的应力，l为弦的长度，

为弦的密度，

为振弦受张力后的长度增量；

当所述装置确定后，E、l、

均为固定值，ω仅与Δl有关；

（2）当装置与待监测螺栓连接后，计算弦的初始频率

，

（3）当螺母与螺杆的相对转动产生转角变化，振弦（4）轴向与圆径向不再重合，引起弦的拉伸，再次测量此时振弦的振动频率ω₂；

得到张力弦的振动频率

：

（4）通过标定，建立弦的振动频率与螺栓连接状态之间的关系；

通过计算弦振动频率差的绝对值

，标定螺栓连接处于正常状态时弦的工作区间

以及预警值

；

（5）在工程结构的螺栓服役期间内，将装置安装在监测螺栓上进行长期监测，按照一定的周期测量弦的频率，当监测结果超出预警值，则人员检修，或检查连接可靠性，防止因为连接不可靠引起的误判。

本发明相对现有技术具有以下优点：

（1）本发明体积小，加工简单，生产效率高，便于安装，检测精度高，稳定性好，本装置与螺栓的连接位机械连接，不影响螺栓正常使用，检测时间短，不影响螺栓原来的连接状态；

（2）本发明输出为频率信号，可接长电缆，可用微机检测，分辨率和准确度高；本装置结构与测量的电路较为简单，具有较好的测量特性；

（3）相比同类基于振弦传感原理制作而成的装置，本装置的弦为四根，即“多档位”、“多灵敏度”模式。首先针对不同重要程度和松动阈值的螺栓启用不同的档位进行监测，适应性强，这样就可大大提高监测结果的正确性，并从而减小安装误差、温度变化等带来的影响；

（4）本发明对工人技术水平要求低，便于使用，可以弥补肉眼识别的疏漏，减少工作量，降低高空作业风险性，适用于各类工程结构的螺栓连接松动监测。

附图说明

图1为本装置的各组成部分装配关系的三维轴测图，图2为本装置的外壳、夹槽、中轴、振弦、磁铁线圈以及吸块装配关系图，图3为本装置的夹槽、中轴、磁铁线圈、振弦装配关系图，图4为本装置的基座、连杆、承台、螺母卡环装配关系图，图5为本装置的外壳的凸台-凹槽装配关系示意图，图6为螺栓松动引起本装置的振弦张力变化原理示意图，图7为本装置振弦固有频率测量原理图，图8为本装置激励检测信号示意图，图9为本装置内部放大电路示意图，图10为本装置的磁铁线圈8内部封装的线圈示意图，图11为本装置工作的技术路线图，图12为本装置实际应用示意图（以风电结构为例）。

图中，电缆线1、夹槽2、外壳3、振弦4、吸块5、螺母卡环6、承台7、磁铁线圈8、连杆9、中轴10、基座11、弹簧12、凸台31、凹槽32、第一档位弦41、第二档位弦42、第三档位弦43、第四档位弦44、与第一连杆91、第二连杆92、第三连杆93、第四连杆94、第一弹簧121、第二弹簧122、第三弹簧123、第四弹簧124。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的一种多档位振弦式螺栓松动监测装置及其识别方法作进一步的详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚，需要说明的是，附图均采用简化形式和非精准的比例，以便明晰地说明本发明实施的目的，为叙述方便，所述的“直径”、“上端面”、“截面”、“凸台”、“凹槽”等词均以摘要附图作为参考，下文中方向与附图中方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

如图1所示，本发明的多档位振弦式螺栓松动监测装置，包括电缆线1，夹槽2，外壳3，振弦4，吸块5，螺母卡环6，承台7，磁铁线圈8，连杆9，中轴10，基座11，弹簧12；所述外壳3上盖板开有圆孔，所述电缆线1从圆孔中穿过与磁铁线圈8连接，所述振弦4分为第一档位弦41、第二档位弦42、第三档位弦43、第四档位弦44，所述连杆9分为第一连杆91、第二连杆92、第三连杆93、第四连杆94，所述弹簧12分为第一弹簧121、第二弹簧122、第三弹簧123、第四弹簧124，所述第一档位弦41一端通过第一弹簧121与第一连杆91连接，另一端与中轴10连接，所述第二档位弦42一端通过第二弹簧122与第二连杆92连接，另一端与中轴10连接，所述第三档位弦43一端通过第三弹簧123与第三连杆93连接，另一端与中轴10连接，所述第四档位弦44一端通过第四弹簧124与第四连杆94连接，另一端与中轴10连接，所述连杆9下端与承台7连接，上端与夹槽2连接，所述承台7与螺母卡环6通过螺纹连接，所述磁铁线圈8固定于中轴10，所述磁铁线圈8分为激振线圈81和拾振线圈82，激振线圈81位于所述第一档位弦41、第二档位弦42、第三档位弦43第四档位弦44上方，拾振线圈82位于所述第一档位弦41、第二档位弦42、第三档位弦43第四档位弦44下方，所述中轴10上端面与夹槽2的下端面固定连接，夹槽2与外壳3的上盖板固定连接，所述基座11安装于夹槽2中间。所述外壳3分为两部分，两部分通过凸台31-U形滑槽32连接，所述凸台31内部嵌有磁铁，一半外壳为其他部件提供安装、工作空间，另一半在安装时取下来，待装置与待监测螺栓安装后装配至原位置，所述外壳3通过吸块5与待监测螺栓所连接的被连接件连接。

如图2、图3所示，为实现多档位功能，本装置的振弦4为弹性钢弦，分为四个档位，并对应第一弹簧121、第二弹簧122、第三弹簧123、第四弹簧124，四根弹簧的弹性变形能力不同，四根弦相应的灵敏度也就不同，可针对不同重要程度和松动阈值的螺栓，使用不同档位的弦进行监测，随着档位的增加，弹簧刚度逐渐增大，则灵敏度也相应增大，被监测螺栓松动的阈值也就相应的减小，针对具体应用背景的螺栓，实际监测时使用相应的档位即可，所述振弦4在实际设计安装时为防潮防尘并尽量减少温度变化的作用应封装在保护壳内，从而延长装置的使用寿命，所述振弦4在安装时不存在初始张力，在激振线圈81激励下能够可靠起振，所述电缆线1外接电源后能够为装置供电，并能够与外部单片机接口连接后实现信号传输功能。

如图4所示，如为了使装置能够与待监测螺栓连接，所述螺母卡环6下端面开有凹槽，槽口截面为正六边形，规格与待监测螺栓相同，且能够适应一定范围大小的螺母尺寸，并且可以根据所监测螺栓的大小和尺寸不同可更换不同的螺母卡环6，上端与承台7通过螺纹连接，从而能够进行调节以适应不同的螺母厚度和螺杆高度。所述基座11安装于夹槽2中间，可绕中轴10转动，所述中轴10截面为圆形，内部为空心，可与螺杆连接。

如图1、图5所示，为了使本装置与待监测螺栓的被连接件连接，所述吸块5分为三块环形磁铁，吸块5与外壳3固定连接，磁铁内径大于待监测螺母外接圆直径，所述外壳3为透明圆柱薄壁外壳，分为两个部分，一部分设置凸台31，另一部分设置有U形滑槽32，两部分通过凸台31-滑槽32连接。

如图6所示，螺栓松动引起的内部振弦4张力变化的原理在于当装置通过吸块5安装于被连接件上端面，此时振弦4内不存在张力，振弦4为沿径向相对的两根钢弦，装置安装在待监测螺栓上后，当螺母与螺杆的相对转动产生转角变化，振弦4轴向与圆径向不再重合，引起弦的受力变化。

如图7、图10所示，本装置的磁铁线圈8分为激振线圈81和拾振线圈82，激振线圈81构成弦的激励器，采用连续激振方式对弦进行激励，拾振线圈82作弦的拾振器，拾取振弦4的振动并产生由振弦4切割磁感线产生的感应电动势，所述激励线圈81及拾振线圈82与振弦4形成一个封闭磁回路，并且在弦转过一定角度后仍能够达到激振与拾振目的，使振弦4的振动信号转换成与其固有频率相等的电信号。

如图8、图9所示，为了能够使得弦的振动信号转化为电信号，所述激振电路用于产生激振信号，能够输出单脉冲电压信号和频率可调的脉冲宽度调制信号。所述拾振电路能够实现微弱信号的放大、滤波。所述单片机由32位ARM处理器组成，内部集成模数转换器、PWM等功能模块。

如图11所示，本装置的使用方法主要包括以下步骤：

（1）将装置与待监测螺栓连接。首先取下可活动的一半外壳，使吸块5吸附在待监测螺栓所连接的被连接件上面，螺母卡环6与螺母连接，卡在螺母的六个侧面，将取下的一半外壳通过凸台31-U形滑槽32装配至原位置，装置安装完成后通过透明外壳3检查装置与螺栓连接是否可靠，连接是否异常。

（2）振弦振动频率测量。激振线圈81激发振弦4起振，产生感应电动势，拾振线圈82对产生的感应电动势信号进行拾取、变换，送外部单片机处理，根据所测量电动势的信号频率即可求得振弦的频率值ω。

如图11所示，为实现螺栓松动的监测目的，本装置的松动识别方法，主要包括以下步骤：

（1）振弦的振动频率公式可由以下公式确定：

E为振弦的弹性模量，

为弦受到的应力，l为弦的长度，

为弦的密度，

为振弦受张力后的长度增量。当所述装置确定后，E、l、

均为固定值，ω仅与Δl有关。

（2）当装置与待监测螺栓连接后，计算弦的初始频率

，

（3）当螺母与螺杆的相对转动产生转角变化，振弦4轴向与圆径向不再重合，引起弦的拉伸，再次测量此时振弦的振动频率ω₂。得到张力弦的振动频率

：

（4）通过标定，建立弦的振动频率与螺栓连接状态之间的关系。通过计算弦振动频率差的绝对值

，标定螺栓连接处于正常状态时弦的工作区间

以及预警值

。

（5）在工程结构的螺栓服役期间内，将装置安装在监测螺栓上进行长期监测，按照一定的周期测量弦的频率，当监测结果超出预警值，则人员检修，或检查连接可靠性，防止因为连接不可靠引起的误判。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多档位振弦式螺栓状态监测装置，包括电缆线（1），夹槽（2），外壳（3），振弦（4），吸块（5），螺母卡环（6），承台（7），磁铁线圈（8），连杆（9），中轴（10），基座（11），弹簧（12），其特征在于外壳（3）上盖板开有圆孔，电缆线（1）从圆孔中穿过与磁铁线圈（8）连接，振弦（4）分为第一档位弦（41）、第二档位弦（42）、第三档位弦（43）、第四档位弦（44），连杆（9）分为第一连杆（91）、第二连杆（92）、第三连杆（93）、第四连杆（94），弹簧（12）分为第一弹簧（121）、第二弹簧（122）、第三弹簧（123）、第四弹簧（124），第一档位弦（41）一端通过第一弹簧（121）与第一连杆（91）连接，另一端与中轴（10）连接，第二档位弦（42）一端通过第二弹簧（122）与第二连杆（92）连接，另一端与中轴（10）连接，第三档位弦（43）一端通过第三弹簧（123）与第三连杆（93）连接，另一端与中轴（10）连接，第四档位弦（44）一端通过第四弹簧（124）与第四连杆（94）连接，另一端与中轴（10）连接，连杆（9）下端与承台（7）连接，上端与夹槽（2）连接，承台（7）与螺母卡环（6）通过螺纹连接，磁铁线圈（8）固定于中轴（10），磁铁线圈（8）分为激振线圈（81）和拾振线圈（82），激振线圈（81）位于第一档位弦（41）、第二档位弦（42）、第三档位弦（43）第四档位弦（44）上方，拾振线圈（82）位于第一档位弦（41）、第二档位弦（42）、第三档位弦（43）第四档位弦（44）下方，中轴（10）上端面与夹槽（2）的下端面固定连接，夹槽（2）与外壳（3）的上盖板固定连接，基座（11）安装于夹槽（2）中间；外壳（3）分为两部分，两部分通过凸台（31）-U形滑槽（32）连接，凸台（31）内部嵌有磁铁，一半外壳为其他部件提供安装、工作空间，另一半在安装时取下来，待装置与待监测螺栓安装后装配至原位置，外壳（3）通过吸块（5）与待监测螺栓所连接的被连接件连接；

所述振弦（4）为弹性钢弦，分为四个档位，并对应第一弹簧（121）、第二弹簧（122）、第三弹簧（123）、第四弹簧（124），四根弹簧的弹性变形能力不同，四根弦相应的灵敏度也就不同，可针对不同重要程度和状态阈值的螺栓，使用不同档位的弦进行监测，随着档位的增加，弹簧刚度逐渐增大，则灵敏度也相应增大，被监测螺栓状态的阈值也就相应的减小，针对具体应用背景的螺栓，实际监测时使用相应的档位即可，所述振弦（4）在实际设计安装时为防潮防尘并尽量减少温度变化的作用应封装在保护壳内，从而延长装置的使用寿命，所述振弦（4）在安装时不存在初始张力，在激励线圈（81）激励下能够可靠起振，所述电缆线（1）外接电源后能够为装置供电，并能够与外部单片机接口连接后实现信号传输功能。

2.根据权利要求1所述的多档位振弦式螺栓状态监测装置，所述螺母卡环（6）下端面开有凹槽，槽口截面为正六边形，规格与待监测螺栓相同，且能够适应一定范围大小的螺母尺寸，并且能够根据所监测螺栓的大小和尺寸不同可更换不同的螺母卡环（6），上端与承台（7）通过螺纹连接，从而能够进行调节以适应不同的螺母厚度和螺杆高度；所述基座（11）安装于夹槽（2）中间，能绕中轴（10）转动，所述中轴（10）截面为圆形，内部为空心，能与螺杆连接；所述磁铁线圈（8）分为激励线圈（81）和拾振线圈（82），激励线圈（81）构成弦的激励器，采用连续激振方式对弦进行激励，拾振线圈（82）作弦的拾振器，拾取振弦（4）的振动并产生由振弦（4）切割磁感线产生的感应电动势，所述激励线圈（81）及拾振线圈（82）与振弦（4）形成一个封闭磁回路，并且在弦转过一定角度后仍能够达到激振与拾振目的，使振弦（4）的振动信号转换成与其固有频率相等的电信号。

3.根据权利要求1所述的多档位振弦式螺栓状态监测装置，所述吸块（5）分为三块环形磁铁，吸块（5）与外壳（3）固定连接，磁铁内径大于待监测螺母外接圆直径，所述外壳（3）为透明圆柱薄壁外壳，分为两个部分，一部分设置凸台（31），另一部分设置有U形滑槽（32），两部分通过凸台（31）-滑槽（32）连接。

4.根据权利要求1所述的多档位振弦式螺栓状态监测装置，所述激励线圈（81）用于产生激振信号，能够输出单脉冲电压信号和频率可调的脉冲宽度调制信号；所述拾振线圈（82）能够实现微弱信号的放大、滤波；所述单片机由32位ARM处理器组成，内部集成模数转换器、PWM功能模块。

5.根据权利要求1所述的多档位振弦式螺栓状态监测装置，螺栓状态改变引起的内部振弦（4）张力变化的原理在于当装置通过吸块（5）安装于法兰上端面，此时振弦（4）内不存在张力，振弦（4）为两组沿径向相对钢弦，装置安装在待监测螺栓上后，当螺母与螺杆的相对转动产生转角变化，振弦（4）轴向与圆径向不再重合，引起弦的受力变化。

6.权利要求1所述的多档位振弦式螺栓状态监测装置的使用方法，其特征在于，其步骤为：

（1）将装置下端与待监测螺栓连接：首先取下可活动的一半外壳，使吸块（5）吸附在待监测螺栓所连接的被连接件上面，螺母卡环与螺母连接，卡在螺母的六个侧面，将取下的一半外壳通过凸台（31）-U形滑槽（32）装配至原位置，装置安装完成后通过透明外壳（3）检查装置与螺栓连接是否可靠，连接是否异常；

（2）振弦振动频率测量：激励线圈（81）激发振弦（4）起振，产生感应电动势，拾振线圈（82）对产生的感应电动势信号进行拾取、变换，送外部单片机处理，根据所测量电动势的信号频率即可求得振弦的频率值ω。

7.多档位振弦式螺栓状态的识别方法，采用权利要求1所述的多档位振弦式螺栓状态监测装置，其特征在于，其步骤为：

（1）振弦的振动频率公式可由以下公式确定：

E为振弦的弹性模量，

为弦受到的应力，l为弦的长度，

为弦的密度，

为振弦受张力后的长度增量；

当所述装置确定后，E、l、

均为固定值，ω仅与Δl有关；

（2）当装置与待监测螺栓连接后，计算弦的初始频率

，

（3）当螺母与螺杆的相对转动产生转角变化，振弦（4）轴向与圆径向不再重合，引起弦的拉伸，再次测量此时振弦的振动频率ω₂；

得到张力弦的振动频率

：

：

（4）通过标定，建立弦的振动频率与螺栓连接状态之间的关系；

通过计算弦振动频率差的绝对值

，标定螺栓连接处于正常状态时弦的工作区间

以及预警值

；

（5）在工程结构的螺栓服役期间内，将装置安装在监测螺栓上进行长期监测，按照一定的周期测量弦的频率，当监测结果超出预警值，则人员检修，或检查连接可靠性，防止因为连接不可靠引起的误判。

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