超声螺栓紧固力测试仪制造技术

超声螺栓紧固力测试仪，其特征在于它包括： １）分别安装在螺栓端面的纵波换能器（７）、横波换能器（８），纵波换能器（７）分别接超声波发射电路（１０）和经纵波接收电路（９）接放大器（１３），横波换能器（８）分别超声波发射电路（１０）和经纵波接收电路（１６）接放大器（１３）； ２）分别安装在被夹紧工件两端面的位移传感器（１）经测厚电路（３）、第一Ａ／Ｄ模数转换电路（４）接ＤＳＲ中央处理器（１７）； ３）安装在螺母端面的温度传感器（２）经测温电路（５）、第二Ａ／Ｄ模数转换电路（６）接ＤＳＰ中央处理器（１７）； ４）主控振荡器（１１）分别接超声发射电路（１０）和经逻辑电路（１２）接放大器（１３）； ５）时基脉冲电路（１４）经累加平均电路（１５）接ＤＳＰ中央处理器（１７）； ６）用于存储材料系数的只读存储器ＲＯＭ（１８）挂接在ＤＳＰ中央处理器（１７）上。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及力或应力的计量，是一种螺栓紧固力的超声波测试仪器。
技术介绍
建筑钢结构以其造价低于混凝土结构、有效使用面积高于混凝土结构、污染少于混凝土结构、抗震性能好，以及我国钢产量已跃居世界第一，国家政策鼓励建筑中多用钢材等诸多因素而得到迅速发展。日、韩、西欧等地区住宅钢结构所占比例高达20～50％，而我国目前尚不到1％，因此钢结构建筑在我国还有很大的发展空间。钢结构中大量使用高强螺栓连接。因此，其施工质量直接影响建筑工程质量及使用安全。因此，高强螺栓的紧固力必须控制在规定的范围内，过小固然不行，过大更有害。因为高强螺栓的材料有一定脆性，紧固力过大的螺栓在载荷作用下有可能最先断裂，从而削弱该节点的承载力，严重时就可能诱发结构失稳，造成安全事故。为此，国家建设部、国家质检总局联合发布了《GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范》，对此做了详细规定。此外还有其他相关标准如GB/T 1228～1231，GB/T 3632～3633等标准与之配套，足见此事的重要性。高强螺栓紧固力的大小在实际施工时是无法直接测量，而是通过拧紧螺栓的扭矩来控制的。由于施工人员素质、施工器具以及施工管理等方面的原因，欠拧和超拧的现象难以完全避免。现在的事后检查方法是抽样部分退出重拧。不仅费时费事，而且抽查面很小。对此国外也尚无成熟的办法。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种超声螺栓紧固力测试仪，它通过超声波实现螺栓紧固力的无损检测。本技术采用的技术方案包括1)分别安装在螺栓端面的纵波换能器、横波换能器，纵波换能器分别接超声波发射电路和经纵波接收电路接放大器，横波换能器分别接超声波发射电路和经横波接收电路接放大器；2)安装在被夹紧工件两端面的位移传感器经测厚电路、第一A/D模数转换电路接DSP中央处理器； 3)安装在螺母端面的温度传感器经测温电路、第二A/D模数转换电路接DSP中央处理器；4)主控振荡器分别接超声发射电路图和经逻辑电路接放大器；5)时基脉冲电路经累加平均电路接DSP中央处理器；6)用于存储材料系数的只读存储器ROM挂接在DSP中央处理器上。超声发射电路包括触发脉冲产生电路和发射脉冲产生电路，触发脉冲产生电路由两片555定时器来实现，第一片555定时器构成一占空比可调的多谐振荡器；第二片555定时器构成一方波发生器；发射电压通过电阻R8加在开关管TR1集电极上，开关管TR1发射极接地；超声换能器发射脉冲采用电容储能和电感储能相结合的方式，它由开关管TR1、储能电容C3、储能电感L等组成；纵波接收及放大器和横波接收及放大器为相同参数的两个电路，包括换能器和三级放大前两级采用高速精密放大器LM318；第三级采用运算放大器LF353；测厚电路包括正弦波产生电路和峰值提取电路，经A/D模数转换电路数字化后与DSP中央处理器接口；测温电路通过运算放大器4558将电流输出转化为电压输出，便于经A/D模数转换电路数字化后与DSP中央处理器接口；主控振荡器包括三个数字非门与RC电路；时基脉冲由晶振并联两个电容和两个电阻与两个非门组成的电路串联并通过另一非门输出至累加平均电路；逻辑电路包括回波识别电路和过零提取电路，分别由高速比较器LM360和JK触发器74L573组成；累加平均电路可由MCS-51系列单片机组成最小单片机系统实现。本技术与
技术介绍
相比，具有的有益的效果是采用声弹性原理，通过测量超声波在螺栓中传播速度确定螺栓的紧固力。该测试仪可广泛应用于钢结构上高强度螺栓的轴向应力检测，在已联接螺栓上直接测量，不会对联接构件造成任何破坏，可实现真正的无损检测。适用于对8.8级与10.9级高强度螺栓轴向应力的检测，可应用于螺栓预紧力的精确控制以及螺栓工作应力的监测。测量精度可达8％，检测时间少于3分钟。可广泛应用于紧螺栓联接的场合。附图说明图1是本技术纵横波法测紧固螺栓轴向应力尺寸约定图； 图2是本技术的结构框图；图3是本技术的超声发射电路原理图；图4是本技术的超声接收、放大电路原理图；图5是本技术的测温电路原理图；图6是本技术的测厚电路原理图；图7是本技术的主控振荡器原理图；图8是本技术的时基脉冲电路原理图；图9是本技术的逻辑电路原理。具体实施方式1、本技术的测试理论基础当螺栓不受应力时，纵横波在其中传播的声速为C10=(λ+2μ)ρ0---(1)]]>C10=μ/ρ0]]>上式中Cl0、Ct0——分别为纵、横波在固体材料中传播的声速；ρ0——材料的密度；λ、μ——拉梅常数。而根据非线性弹性理论和非线性声学，当各向同性固体材料受某一方向应力、且纵横波同应力方向一致时，声速和应力的关系为(Vl0-Cl0)/Cl0＝-KL·T(Vt0-Ct0)/Ct0＝-KT·T (2)上式中KL，KT——仅与材料有关的系数；Vl0，Vt0——受应力后的纵、横波声速；Cl0，Ct0——受力前的声速；T——应力。设螺栓未受应力时温度为t0℃，螺栓的温度膨胀系数为β，则螺栓在温度为t℃时，纵横波在螺栓中传播的声时分别为Sl0＝2L0/Vl(t)St0＝2L0/Vt(t) (3) 温度对声速的影响为Vl(t)＝Cl0(1-αlΔt)Vt(t)＝Ct0(1-αtΔt) (4)其中Δt＝t-to，Vl(t)、Vt(t)分别为纵、横波不受应力而温度为t℃时的声速，L。为螺栓在温度为t0℃时的长度，β为温度膨胀系数，Cl0、Ct0分别为纵横波在不受应力且温度为t0℃时的声速，αl及αt分别为纵横波声速随温度变化的声速系数。于是Sl0＝2L0(1+βΔt)/St0＝2L0(1+βΔt)/设横纵波在不受应力时St0对Sl0比值为x0＝St0/Sl0＝/而αl及αt约为10-4数量级，是只与材料有关的常数。所以当Δt＜103℃数量级时，αlαtΔt＜10-5，取一级近似得上式表明当Δt＜103时，x0与Δt近似为一直线，且斜率为(αt-αl)Cl0/Ct0。设螺栓受拉应力T，温度t℃情况下，纵横波在螺栓内传播的声时为Sl和St，x0＝St0/Sl0≈Cl0(1-αlΔt-αtΔt)/Ct0螺栓中传播的声时为受力部分及不受力部分声时之和，考虑温度及应力对螺栓的伸长，并注意利用式(4)及图1，则有Sl=2ΔlVl(t)+2r′+2r′T/EVl(T,t)]]>=2ΔlCl0+2r′+2r′T/ECl0(1-KLT)]]>=Sl0+2r′(1+βΔt)+2r′T/E-2r′(1+βΔt)(1-KLT)Cl0(1-αlΔt)(1-KLT)]]>上式中Vl(t)、Vl(T，t)分别为纵波不受应力且温度为t℃和受应力T且温度为t℃时的声速；E为扬氏模量，r′＝r+r1+r2为有效夹紧距离，即螺栓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾临怡，张俊，钱筱林，侯兆欣，周玮琦，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：