在役螺栓軸力電磁超聲測量方法與技術(shù)研究.pdf

1、螺栓連接具有拆裝方便的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。獲取螺栓軸力（預(yù)緊力）對(duì)保證螺栓連接安全可靠具有重要意義?；诼晱椥孕?yīng)的螺栓軸力超聲測量方法具有快速、簡便和無損測量的特點(diǎn)，是一個(gè)備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)，然而受壓電超聲換能器耦合劑因素影響，限制了其應(yīng)用和推廣。本學(xué)位論文提出研究基于波型轉(zhuǎn)換的螺栓軸力電磁超聲測量方法，利用電磁場在螺栓表面直接產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)螺栓軸力非接觸測量，避免耦合劑影響。
　　首先，在詳細(xì)分析螺栓中超聲傳播路徑的

2、基礎(chǔ)上，利用波型轉(zhuǎn)換這一常見的物理現(xiàn)象，提出采用單一傳感器實(shí)現(xiàn)單一橫波激勵(lì)同時(shí)測量橫波和波型轉(zhuǎn)換縱波的方法實(shí)現(xiàn)在役螺栓軸力測量，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該原理的可行性。該測量原理克服了已有縱橫波測量法中需要使用縱波和橫波兩種傳感器的不足，為解決螺栓軸力測量結(jié)果可重復(fù)性問題提供了一種新原理。其次針對(duì)電磁超聲傳感器與螺栓端面接觸面積有限引起的偏置磁場不均勻性問題，提出基于等效面力的電磁超聲傳感模型，統(tǒng)一了鐵磁材料電磁超聲換能中洛倫茲力、磁力和磁致伸

3、縮應(yīng)變?nèi)N換能機(jī)制的作用形式。基于此，研究螺旋線線圈電磁超聲換能器水平激勵(lì)力分布和波長對(duì)橫波發(fā)射方向角的影響，獲得控制橫波發(fā)射方向角的基本原則，為傳感器研制奠定理論基礎(chǔ)。再次，提出一種基于互譜相位誤差頻域加權(quán)窗函數(shù)的聲時(shí)測量方法，解決電磁超聲低信噪比帶來的聲時(shí)提取難題，仿真和實(shí)驗(yàn)信號(hào)處理結(jié)果驗(yàn)證該方法的有效性。最后，研制開發(fā)了一套螺栓軸力電磁超聲測量系統(tǒng)，包括電磁超聲傳感器、硬件電路和測量軟件，實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場測試表明該系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)