超声波螺栓测量仪校准方法探索
超声波仪器校验规程
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4）计算水平线性误差:
3maxa2;a3;a4中的最大者
b示波屏水平满刻度值
根据JB./T10061-1999《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》规定仪器的水平线性 误差W2%, JJG746-2004《超声波探伤仪》规定水平线性误差W2%； JB/T4730中进一步规定 水平线性误差W1%。本厂采用水平线性误差W1%。
理想相对波高%二io-且占-x loo%
20・
5）汁算垂直线性误差:
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文件编号页码第4页源自8页修订日期D二(dl|+ d2 )%
dl实测值与理想值的最大正偏差d2实测值与理想值的最大负偏差
根据JB/T10061-1999《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》规定仪器垂直线性误 差DW8%,JJG746-2004《超声波探伤仪》规定DW6%； JB/T4730中进一步规定垂直线性误 差DW3%。本厂采用垂直线性误差DW5%。
动态范围动态范围的测量通常采用直探头将试块上反射体的回波高度调节到垂直刻度的100用衰减器将回波幅度山100下降到刚能辨认的最小值时该调节量即为仪器的动态范圉
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并填入下表，直至底波消失。
衰减量A dB
0
2
1
6
8
10
12
螺栓轴力超声波测量技术中残余轴力的测量方法
螺栓轴力超声波测量技术中残余轴力的测量方法储火;石小岗【摘要】为了研究超声波测量技术中残余轴力测量方法.基于螺栓轴力超声波飞行时间特性曲线,提出一种无需拆卸螺栓的特性曲线法,并与目前实验室常用的将螺栓拆卸后测量残余变形的拆卸法进行了实验比较.特性曲线法能够很好地应用于螺栓残余轴力监测,其测量精度与拆卸法相当,较真实残余轴力值偏小.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】6页(P119-124)【关键词】螺栓;超声波;残余轴力【作者】储火;石小岗【作者单位】泛亚汽车技术中心有限公司,上海 201201;泛亚汽车技术中心有限公司,上海 201201【正文语种】中文【中图分类】TH131.3螺栓连接是汽车设计中最常见的螺纹紧固连接形式，合理的螺栓轴力是螺栓连接的主要设计目标。
螺栓的真实轴力在螺栓实际服役工况下很难准确测量，所以在螺栓的实际应用中一般通过测量其他量来间接得到螺栓轴力[1]。
为控制和检测螺栓拧紧时的预紧力和服役状态下的应力状态，目前螺栓轴力测试方法主要有扭矩扳手法、电阻应变片电测法、光折射方法、磁敏电阻传感器测量法、超声波测量法等。
扭矩扳手法中，螺栓螺纹面和支承面的摩擦因数具有离散性大，测量误差较大的特点；电阻应变片电测法[2]、光折射方法和磁敏电阻传感器法的设备复杂和工作条件苛刻，目前主要应用于实验室条件下的测量和分析[3]；随着超声波无损检测技术和设备的发展进步，超声波测量螺栓轴力技术在汽车工业得到了越来越广泛的应用。
许昆朋等[4]基于螺栓夹紧力和超声波测量的基础理论，介绍了螺栓夹紧力超声波测量的工程应用优势和价值，何存富等[5]研究了扭转剪应力对螺栓紧固应力声弹性测量的影响。
随着螺栓制造工艺及拧紧技术的进步，塑性区紧固法已得到越来越多的应用。
这种方法是将螺栓拧紧到屈服点以上，进入塑性区，以实现对材料强度的充分利用[6—7]。
螺栓在日常服役过程中，外部载荷作用也可能使螺栓发生屈服。
超声波螺栓测量仪校准方法探索
Ｏ 序 言
螺栓联 接 广 泛 应 用 于 机 械 、化 工 、交 通 、 电力 、
波换能器置于 紧固件 的一端 ，发射声脉 冲传 人螺栓 ， 这 个脉 冲径直 穿 过 紧 固件 的整 个 长 度 。脉 冲在 另 一 端
被 反射 回来 且 被 超 声 波 换 能 器 所 接 收 ，如 图 １所 示 。 根 据声 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 超 声 波 同应 力方 向一 致 时 ，声 速 与
目前在工 程施 工 和检测 现场还 没有 得到广 泛应 用 。
种螺栓材料系数 ，计算螺栓受力后 的机械伸长量 ，结 合螺栓联接几何尺 寸的标称值间接获取螺栓 的轴 向应
力 ，并 根 据测试 数据 分析 出螺栓 应力 承受 限度 。
入 射
采用 超声 波 测 量 螺 栓 紧 固力 ，不 但 具 有 无 损 、快
计 测 技 术
计 量 、 试 与 校 准 测
・ ３・ ３
２ 测试装 置设计 及校准方法
采取比较法进行校准 。校准装置借鉴浙江大学 张
俊 等人 ，用 以实 现 超 声波 螺栓 测 量 仪 的校 准 ，如 图 ２所 示 。市 面 上 可 见
航空等部门的重要设备 和结构 中。对 于这些设备或结 构 中所 使用 的 螺 栓 ，其 预 紧 力是 否合 适 将 直 接 关 系 到
整个设 备或 结构工 作 的可靠 性和 安全性 。 国 内通 常 采 用 的螺 栓 紧 固力 测 试 方 法有 扭 矩 扳 手
法、电阻应变片 电测法、光测力学法 、磁敏电阻传感 器测 量法等 。在 工 程 应 用 中广泛 采 用 扭 矩 扳 手 控 制 螺
KW-4C 铁路数字式超声波检测仪直探头校验法
KW-4C 铁路数字式超声波检测仪直探头校验法直探头校准（单晶探头）根据声速和探头零点的已知情况，确定校准步骤。
若声速未知，则应先进行声速校准；若声速已知，则跳过声速校准，调节声速为已知声速后用一点法进行探头零点校准。
1、已知材料声速校准步骤：（1）材料声速设置为已知材料声速，（2）把探头耦合到校准试块上，（3）设定闸门逻辑为单闸门方式，即设为进波报警或失波报警逻辑，把闸门套住一次回波，此时声程测量的就是一次回波处的声程，（4）调节探头零点，使得状态行的声程测量值（S）与试块的已知厚度相同，此时所得到的探头零点就是该探头的准确探头零点。
2、未知材料声速校准步骤：（1）先初步设定一大概的声速值；（2）调节闸门逻辑为双闸门方式；（3）将探头耦合到一个与被测材料相同且厚度已知的试块上；（4）移动闸门A的起点到一次回波并与之相交，调节闸门A的高度低于一次回波ZHUI高幅值至适当位置，闸门A不能与二次回波相交；（5）移动闸门B的起点到二次回波并与之相交，调节闸门B的高度低于二次回波ZHUI高幅值至适当位置，闸门B不能与一次回波相交；（6）调节声速，使得状态行显示的声程测量值（S）与试块实际厚度相同，此时，所得到的声速就是这种探伤条件下的准确声速值。
（7）设定闸门逻辑为单闸门方式，即设为进波报警或失波报警逻辑，此时声程测量的就是一次回波处的声程；（8）调节探头零点，使得状态行的声程测量值（S）与试块的已知厚度相同，此时所得到的探头零点就是该探头的准确探头零点。
材料声速未知，设置接近的材料声速为5920m/s，设置闸门逻辑为双闸门方式，同时探头零点设置为0；将探头耦合到50mm的标定试块上，并将闸A门调到与一次回波相交的位置，将B闸门调到与二次回波相交的位置。
超声波在仪器仪表校准中如何提高校准效率
超声波在仪器仪表校准中如何提高校准效率在当今的工业生产和科学研究中，仪器仪表的准确性和可靠性至关重要。
而校准工作则是确保仪器仪表性能的关键环节。
超声波作为一种先进的检测技术，在仪器仪表校准中发挥着越来越重要的作用。
如何充分利用超声波技术提高校准效率，成为了一个值得深入探讨的课题。
首先，我们需要了解超声波校准的基本原理。
超声波是一种频率高于20kHz 的机械波，它在介质中传播时具有良好的指向性和穿透能力。
在仪器仪表校准中，通常利用超声波的传播速度和反射特性来测量距离、厚度、液位等参数，并与标准值进行比较，从而实现校准。
要提高超声波在仪器仪表校准中的效率，选择合适的超声波设备是关键。
市场上的超声波校准设备种类繁多，性能各异。
在选择时，需要考虑校准的精度要求、测量范围、工作环境等因素。
例如，对于高精度的仪器仪表校准，应选择具有高分辨率和低测量误差的超声波设备；而对于恶劣的工作环境，如高温、高压、腐蚀等条件，需要选择具有相应防护等级和耐用性的设备。
优化校准流程也是提高效率的重要途径。
在进行超声波校准时，可以事先制定详细的校准计划，合理安排校准顺序和时间。
例如，对于多个需要校准的仪器仪表，可以按照其重要性和使用频率进行排序，优先校准关键设备。
同时，在校准过程中，应尽量减少不必要的操作步骤，提高工作的连贯性和流畅性。
此外，提高操作人员的技能水平对于提升校准效率也至关重要。
操作人员需要熟悉超声波校准设备的操作方法和工作原理，掌握正确的测量技巧和数据处理方法。
定期进行培训和技术交流，让操作人员了解最新的校准技术和行业标准，能够有效地提高他们的工作效率和校准质量。
在校准过程中，数据的准确采集和处理是非常重要的环节。
采用先进的数据采集系统，能够快速、准确地获取超声波测量数据。
同时，利用高效的数据处理软件，对采集到的数据进行自动分析和计算，减少人工处理的时间和误差。
例如，通过软件可以实现对数据的自动筛选、拟合和统计分析，快速得出校准结果。
螺栓超声波检测标准
螺栓超声波检测标准
螺栓超声波检测是常用的无损检测方法之一，其原理是利用超声波遇到障碍时的反射和折射现象来判断缺陷的大小和位置。
以下是螺栓超声波检测的步骤和标准：
1. 检测前准备：确保螺栓表面清洁，无油污、锈蚀等影响检测结果的因素。
2. 确定检测参数：根据螺栓规格和检测要求，选择合适的超声波探头、频率和耦合剂等参数。
3. 检测操作：将超声波探头放置在螺栓表面，调整探头位置和角度，使超声波束垂直于螺栓轴线方向，然后进行扫描。
4. 缺陷识别：根据超声波仪器荧屏上显示的波形和波幅大小，判断是否存在缺陷。
常见的缺陷包括裂纹、气孔、夹杂等。
5. 记录与报告：对检测结果进行记录和整理，编写检测报告，包括检测人员、检测日期、螺栓规格、检测参数、缺陷描述及处理建议等信息。
对于螺栓超声波检测的标准，不同的国家和地区可能有不同的标准。
例如，在欧洲，常用的标准是EN 《金属材料无损检测超声检测》。
在国内，常
用的标准是GB/T 《无损检测超声检测螺栓、螺钉和螺柱的超声检测方法》。
需要注意的是，对于不同类型的螺栓和不同的应用场景，可能需要采用不同的检测方法和标准。
因此，在实际应用中，应根据具体情况选择合适的检测方法和标准。
超声波仪器直探头的校准
.. 超声波仪器直探头的校准直探头校准：材料声速和探头零点。
超声波直探头的校准：以TUD300配置的直探头为例，它是一个频率2.5MHz, 直径20mm 的单晶探头。
1.采用探头校准校仪器：（自动校准）此功能键在收发功能键中。
1）校准需要两个和测量物体相同的材质且厚度已知的试块。
假设一个25mm ，另一个100mm 。
（用CSK-1A 试块宽100mm 、厚度25mm 。
）2）初步设定一个声速5920m/s ，将探头零点设定0.调整闸门为单闸门，闸门逻辑正或负。
3）调节探头范围为150mm ，大于100mm 这样能穿透工件有回波。
4）将耦合剂涂在25mm 厚的试块上耦合直探头，仪器上出现回波，移动闸门与一次回波相交，然后，调到探头校准功能菜单，按确认键确认声程值，同时探头校准菜单内出现一个数字，调节拨轮使该数字与试块厚度相同即25mm 。
5）用同样的方法测100mm 厚的试块，使该数字与试块厚度相同即100mm 。
6）再按确认键完成自动校准。
此时仪器的材料声速、探头零点被自动调整为准确数值。
2.未知材料声速直探头的校准：1）先设定一个大概的声速值5920m/s 。
同时，探头零点设为0。
2) 假设一个已知厚度100mm 的工件。
（用CSK-1A 试块宽100mm 。
）3）调节闸门逻辑为双闸门，及A 、B 闸门同时出现在液晶屏上。
4）将直探头耦合在100mm 的试块上，仪器上出现回波，移动A 闸门与一次回波。
相交，并低于回波最高幅值至适当位置，A 闸门不能与二次波相交5）以同样方法移动B 闸门与二次回波相交，并低于回波最高幅值至适当位置，B 闸门不能与一次波相交。
此时，状态栏中显示一个声程值。
6）调节声速使该声程值与试块实际厚度相同100mm 。
所得的声速就是准确声速。
7）然后，调节闸门逻辑为单闸门A 闸门，移动A 闸门与一次波相交，此时，状 态栏中显示一个声程值。
8）调节探头零点使该声程值与试块实际厚度相同100mm 。
【doc】螺栓应力测量的超声波法综述
螺栓应力测量的超声波法综述@2l』31994INFORMATIONONE!￡Q垦?21?螺栓应力测量的超声波法综述华北电力学院王璋寺梁立德威郭铁桥7~t3t,3摘要全面介绍丁超声波螺拴预紧力的测量方法,讨论影响测量精度的主要因素,井给出了饪正补偿的方法.最后结合电力系统的具体情况,指出了此方法在ca;-中应用时必须解决的几个理论和技术难点.关键词螺棰预应力超声波剐量温度补偿●——,.一——一J._—一些进展4.本文垒面介绍了超声波螺检1引言螺拴是工程中普遍应用的一种联接方式,施加于其上的预应力对于联接件的性能,寿命都有很大影响.如在法兰联接的螺检中,如果预紧力过大,就会导致垫片压渍,法兰变形过大等机械损伤;反之,若螺栓预紧力不足,不但会引起泄漏,而且还会加剧联接部件的振动,造成接口松脱等故障.在电厂中,由于不能很好地控制汽轮发电机组中大轴联接螺栓的预紧力,导致大轴弯曲而诱发汽轮发电机组轴系的振动.同样,在管路中则会造成高压气体的泄漏.因此,在工程中对螺栓预紧力控制的必要性是众所周知的.但是,由于许多难以预测的因素直接影晌着螺检预紧力精度的控制,在现场安装过程中如何精确地控制预紧力的大小,以及如何对在役螺栓预紧力进行监测,一直是一个亟待解决的问题.传统的控制螺栓预紧力的工具,如扭力扳手,液压拉伸器等部局限于安装时预紧力的控制,并且离散性很大.至干监测在役螺栓的剩余预紧力则完垒是不可能的.在过去的十多年内,国外提出了一种新的监测控制螺栓预紧力的方法——超声波螺检应力测量法Cl32.国内在此方面也儆了一些理论和实验研究工作,取得了一预紧力的测量方法,讨论影响测量精度的主要因素,并给出了修正补偿的方法.最后结合电力系统的具体情况,指出了此方法在电厂中应用时必须解决的几个理论和技术难点.2螺栓应力测量的原理螺栓应力测量的原理是声弹性理论在工程中的应用.根据声弹性理论的观点,固体中的声速与应力有关.这种关系一般来说是非线性的,但在工程应用的精度范围内,以进行应力分析测量为目的时,把它近似为线性处理是完垒可行的.根据实际测量时的超声波的类型不同,超声波螺栓应力测量有以下两种基本方法..2.1超声纵波测量法把螺栓的应力状态看成单向应力状态.如果用表示螺栓中无应力(=0)时的超声纵波传播速度,表示螺栓应力(o->O)时的超声纵波传播速度, 由声弹性理论可知(p0,z,,均为材料常数)V=()(1)P.1一(2)p2^十厶u22?电力情报1994或—(3)式(3j中的"一"表明沿张应力方向传播的超声纵波速度随着应力增_大而减小.A为比例系数.另外.由于应力的作用.螺栓的长度也有变化,此变化对超声波在螺栓中传播的时蒯有影响.若用,J和L分别表示=0和>0时螺栓的长度,则::一I(4)丁—E假定超声纵波沿螺检垒长往返一次所需要的时间在0和>0时分别为t和f,于是有:(5)r==V㈦0(1一)而相对时间变化率:==1Af00一理论分析和实验测量都表明,A是很小的,且A《1,故可近似假定1一A≈1,若令K=1/E+A,则得:一At:K或:(8)^此式表明,螺检中的正应力与超声纵波在其中传播时间的相对变化量成正比. 在用理论或实验确定了螺栓材料参数后,就可由实测的超声纵波传播相对时闷变化量Af/f.确定螺栓中的应力值.2.2超声纵横波测量法在超声纵波测量螺栓应力的过程中,需要知道无应力时螺栓的长度(或传播时间),这对工程中已紧固好的螺栓来说是很难办到的.超声纵横渡测量方法可避开此难点.假定螺栓为单向应力状态,则超声纵,横渡在螺栓内沿轴向传播的速度分别为:()_(1丽UP)烈^十J.(卜('(-_盯)VTo((10'式中的下标T,L分别表示横波和纵波.下标0和口表示无应力状态和应力状态.由式(9),(10)可推得:c(等哇(?_2)式中比例系数K,K可由实验测定,这样只要能测得超声波传播时问的相对变化量就可由式(I1)(I2)分别计算出螺栓内张力大小.但必须知道无应力状态下超声波在其中的传播时间.在这里引入参数N.和N一并且定义:Ⅳ.Do一等''L于是由式(11),(12)可推得:oN)/(JvKl—N0KT)(13)此式中,N与材料有关,可通过理论计算得到,也可由实验测定.在用实验方法测定时,对于同一批螺栓仅傲一次实验就可确定.在实际测量中,只要测得超声纵波在螺栓中的传播时间f和超声横渡在螺栓的传播时间f就可由式(13)确定螺栓中的应力岳3王璋奇等:螺栓应力测量的超声波祛综述?23? 3影响测量精度的因素在用超声波测量螺检应力时,其精度要受到很多因素的影响,除了测量系统本身的误差外,还有以下几个方面的影响必须予以考虑,以采取措施消除它们对测量精度的影响.3.1试件几何参数的修正工程实际中联接件螺检的几何形状如图l所示(各符号意义见图).图1螺栓和螺纹形状示意目围2螺栓的At/t--~r由线一般来说,在螺纹部分和螺杆部分螺检内的应力沿轴向分布是不均匀的,因此,由前面公式(8)或(13)求出的都是平均值.若要知遭螺杆部分的应力,则必须引入形状因子,它与螺纹类型及螺检尺寸参数有关.修正后螺杆部分的应力可表示为(超声纵渡测量法和超声纵横波测量法中几何修正参数相同):K=K.一N)/(ⅣKL—N0KT)(14)确定形状因子的方法有近似计算法和实验法.(1)用近似理论确定形状因子从理论上可得到形状因子的近似计算(15)共中:(争)(1ann孚+tann孚)+(e+e2)]1r3.7/d(1+1.2s/df)12i【—而_J(2)用实验法测定K,对同一螺栓改变e1+e2的长度,量绘制变化前后超声波(横渡,纵波均可) 的声应力曲线,即At/f—曲线(如图2所示),由两组曲线的斜率M和M就可求得K的值.在实验数据处理时,为了方便起见,把K的计算公式(15)改写成::0其中:L..=争)(tanh孚+tanh孚)】Liz=争)..)这样便得到:1LAt,tfⅡ0卉一2式公蝻-24一即:古击由此可解得:fl8)r19)=㈣,,M/MH,一式中:,_0=,_0+,_1',_D:.,_D+,_12把实测得到的M,M和,_,,_代入此式则可得,_再将,_..和实测得到的有关数据代入式(16)即可求得形状因子.总的来说,用实验得到的形状因子与理论计算结果相差很小,又由于实验测定方法中,△,/f—的曲线斜率(,M)对形状因子影响很大,故在确定斜率(,)时必须倍加小心.因此,在一般实测中,建议采用理论近似公式计算,而实验掼4定法则用于精度校核. 3.2温度对测量精度的影响温度和应力对超声波的速度都有影响.当O-:0时,超声波速度只受温度的影响,这一影响是由于温度对弹性常数及材料密度的影响所致.弹性常数与温度之间的关系是由晶格的非谐振性所制约的, 直接与材料的高阶弹性常数有关.由声弹性理论可推知:超声渡的传播速度与温度成线性关系,于是,当温度由参考温度r, 变化到测定温度r,时,无应力状态下,试件的长度和声速分别为:L0(一L0(r,0)【l+(r,一T0)](21)0(一V0(r,0)【1+p(T—T0)J(22)式中下标"0"表示无应力状态,为温度对超声波速度的影响系数,为材料的热胀系数.由此可推知,温度变化所引起的超声波(以纵波为例)在试件中传播的时问相对变化量:J:k/~)6T(23)当应力≠0时,由应力,温度变化所引起的超声波(以纵波为例)在试件中传播的时间相对变化量:^【=(一口)△T+Ko-(24)f0.从理论上讲.式中应为,的函数,但通过实验发现,在温度变化大时.随r,的变化非常小,几乎可以略去不计. 故这里可以认为与r,无关.由式(23),(24)可看出温度对超声波法测量螺栓应力的精度有很大影响,对于钢制螺栓,温度每变化1℃将会引起大约7MPa应力误差.在实际测量中必须考虑温度的修正问题.超声波传播时间与温度变化之闻的关系为线性关系且在温度变化不大的情况下.它与应力大小无关. 也就是说温度变化对△f/f—o-关系的曲线斜率几乎没有影响而仅对它的零点有影响.但必须注意,当温度变化较大时,必须考虑温度对的影响.此时,温度不仅影响△f/f—o-曲线的零点.同时也要影响它的斜率这种情况下如何修正还有待进一步研究.33应力状态的影响在前面的讨论中,我们假定螺拴中的应力是均匀分布的单轴应力.但实际中, 由于螺栓结构的限制,或外加载荷的原因,而不能保证单轴应力的条件,此时则必须加以修正.在大多数情况下,由于能够近似满足单轴应力条件,故不需要考虑应力状态的影响.当螺栓中有扭转剪应力时,单轴应3亡常奇等:螺检应力测量的起波法综述'25 力的条件不能满足,但实验研究表明,扭转势应刀对趟卢波在螺拴中传播律影响很小,实洲中可略去不计.其它应力状各对螺拴中超声波传播规律的影响程度问越较复杂,还有待1:进一步探|寸..4超声螺栓应力测量法在电厂中均应用前景据我们所知,还没有电厂应用超声波应力测量控制和监测螺栓中的预应力究其原因,不仅因为超声波应力测量珐是一种才面世不久的新技术,更重要的是电厂用螺栓还有许多特殊的问题有侍于人们去解决.前面已经讲到,温度对超声波应力测量的精度影响很大,在温度变化不大的情况下可以假定温度变化对At/一曲线斜率没有影响,而仅影响它的零点位置.不难发现,由于电厂中工作部件的温度都很高,很难满足"温度变化不大"的条件,因而在高温情况下如何修正和补偿温度变化对测量精度的影响是人们用超声波应力测量法监控电厂用螺栓预应力时必须解决的一个难题.电厂用螺栓声弹性系数,高阶弹性系数的测量数据很难找到,这也是限制此方法应用的另一个原因.于是,对这类材料的声弹性系数,高阶弹性系数进行测量是必要的.r-电厂所用螺栓,由于工作环境舶恶劣性和载荷的复杂性,很难满足"单轴应力条件".因此必须研究应力状态对超声波传播规律的影响问题,以便对测量结果进行修正补偿.在仪器设备方面,国内还没有成熟的技术设备可供电厂使用.已有的结果大多都是在实验室或者利用现有的超声波测量仪,配合示波器进行测量呵供选用的探头种类也较少,且应用范围受限.在电厂使用必须解决高温测量问题,研制在高温环境下能正常工作的探头(现有的探头,在1o0℃左右,性能就变得很差).另外,研究专用的小型便携式高精度超声波螺栓测量装置也是非常必要的.在成功解决上述几个主要问题之后.把超声波螺拴应力测量技术应用到电厂中,将会取得巨大的经济效益.它可以使操作人员精确控制汽轮发电机组联接螺栓的预应力,以提高机组运行的可靠性,延长寿命.控制监测汽缸盖的固定螺栓,以及热力管道联接件等的预应力,可以撼少泄漏,提高热效率.所有这些对于电厂能安垒生产,减少意外事故都具有重要意义.参考文献1HFukuokaeta1.AcoustvelasticStressAnalysisofResidualStressinaPatch—WeldedDisk. ExpMech,l987(7)2JDeputatUltrasonicTechniqueforMeasuring StressinScrews.9thWorld.ConferenceonNDT,19793BEGordonMeasurementofAppliedand ResidualStressesUsinganUItrasonic InstrumentationSystem.ISATransaction.1980(2)t.4冉启芳等用超声波方法测量螺栓应力.固体力学1982(I)5吴克成淋水深螺栓应力超声测量方法的改进华中工学院,1988(I)6何存富,吴克成温度对螺栓紧固应力超声测量的影响研究实验力学,l993(3)(修改稿日期:]993-1卜24)。
超声波探伤仪校准方法
超声波探伤仪校准方法
超声波探伤仪的校准方法主要包括以下步骤：
1. 校准前的准备：确保探伤仪、标准试块和测量设备的完好性，同时要调整好背景和照明系统，确保测试环境符合要求。
2. 入射点的测试：调节探伤仪的发射强度，使被测探头阻尼值接近其等效阻抗值。
然后在声束方向与试块侧面积保持平行的条件下滑动探头，使试块
R100mm圆弧面的第一次回波幅度最高。
调节衰减器使回波幅度为垂直刻
度的50%，在得到R100mm圆弧面的最高回波时，读取与该圆弧中心记号对应的探头侧面的刻度，作为入射点，读数精确到。
3. K值的测试：折射角γ或K值变化直接影响超声波进入工件角度和波传播，为后续缺陷定位提供有效数据支撑，因此在探头使用前和使用后均需分别测量两参数值。
4. 校准后的确认：完成校准后，需要检查探伤仪的性能是否正常，如有问题应及时处理和调整。
需要注意的是，具体的校准步骤和方法可能因不同的仪器和标准而有所差异，因此在进行校准时应遵循相应的标准和规范，以确保测试结果的准确性和可靠性。
螺栓超声波测轴力原理
螺栓超声波测轴力原理
螺栓超声波测轴力原理是利用超声波测量螺栓的拉力或压力的一种方法。
超声波是一种高频声波，可以穿透物体并反射回来。
当超声波穿过螺栓时，会产生一个回波信号，这个信号的强度和螺栓的轴力有关。
通过分析回波信号的强度和时间延迟，可以确定螺栓的轴力大小。
螺栓超声波测轴力的优点是非侵入式、无需拆卸螺栓、无需人工干预等。
它可以在实际使用时进行螺栓轴力的监测，保证了设备的安全运行。
同时，由于超声波可以穿透大多数材料，因此该方法适用于不同类型的螺栓，包括高强度螺栓和复合材料螺栓。
螺栓超声波测轴力也有一些局限性，例如必须在螺栓上加装超声波传感器，需要对传感器进行校准和定位，仪器价格较高等。
但是，这些局限性相对于传统的螺栓检测方法来说仍是较小的。
因此，螺栓超声波测轴力将在工业领域中得到广泛应用，成为一种重要的螺栓检测手段。
- 1 -。
超声波在螺栓扭矩测量应用
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影响超声波传播时间的因素
螺栓长度
拧紧状态
温度
传播时间
传播时间 = f(螺栓长度) + f(拧紧状态) + f(温度)
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温度对超声波信号的影响
T [° C] 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 0,05 0,1 0,15 0,2 相对超声波信号 [mm] 0,25 0,3 测到的超声波信号 由热量引起的理论伸长
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标定的例图
出现的最大的测量 误差 约 2- 3 % 预紧力 [kN]
标定拧紧
算术平均值
超声波信号 [n Sec.]
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举例： 举例： 锥齿轮的螺栓拧紧
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常见螺栓拧紧工艺
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常见螺栓拧紧工艺
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超声波测试的工作原理
螺栓在拧紧过程中被拉长
超声波信号的传播时间和螺栓的预紧力成正比 超声波信号的传播时间和螺栓的预紧力成正比
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举例 : 内花六角头螺栓
扭矩传送臂
传感器
信号传输杆
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发动机缸盖螺栓
试论超声波探测仪的应用及调试
试论超声波探测仪的应用及调试摘要:超声波穿透性较强,具有一定的方向性,传输过程中衰减较小,反射能力较强,利用超声波发射与接收的时间间隔可以测量距离、厚度和实现自动控制。
文章主要就超声探测仪的应用及调试进行了阐述。
关键词:超声波发射接收距离超声波是一种频率在20KHz以上的机械波,在空气中的传播速度约为340m/S(20℃时)。
超声波可由超声波传感器产生,常用的超声波传感器两大类:一类是采用电气方式产生超声波,一类是用机械方式产生超声波,目前较为常用的是压电式超声波传感器。
由于超声波具有易于定向发射,方向性好,强度好控制,对色彩、光照度不敏感,反射率高等特点,因此被广泛应用于无损探伤,距离测量、距离开关、汽车倒车防撞、智能机器人等领域。
超声波穿透性较强,具有一定的方向性,传输过程中衰减较小,反射能力较强。
它的应用广泛,可用于探伤、测量距离、测量厚度和自动控制等。
一、超声波探测原理超声波探测仪一般由发射器、接收器和报警显示装置组成,如图1所示:图1超声探测仪结构框图这里采用的传感器是超声换能器,通常出售的超声换能器在40kHz具最佳转换效率。
利用电容传声器和振动膜片性能优良的扬声器也可作为传感器用。
超声波发射器不是单独发射一个个的脉冲,而是一串串几个脉冲的脉冲串,并对测量逻辑电路提供一个短脉冲;超声接收器接收发射器发射的脉冲串,同样也对测量逻辑电路提供另一个短脉冲。
再利用双稳电路把上述的两个短脉冲转换成一个方脉冲,这个方脉冲的宽度就等于上述两个短脉冲之间的时间间隔,测量这个方脉冲的宽度就可以确定发射器与探测物之间的距离。
二、应用超声的研究和发展,与媒质中超声波的产生和接收的研究密切相关。
1883年Galton首次制成超声气哨,其原理是将压缩气体经过狭缝喷嘴形成气流,吹动圆形刀口振动形成共振腔,从而产生超声波。
此后又出现了各种形式的汽笛和液哨等机械型超声换能器。
由于这类换能器成本低,所以经过不断改进,至今仍广泛地用于超声处理技术中。
超声波检测仪校验
№：×××××-×共×页×××××非金属超声波检测仪校验校验报告×××××××工程检测有限公司×年×月×日试验：编写：审核：批准：1、目的校验检测设备，保证试验检测的准确性和稳定性。
2、校验依据CECS21：2000《超声法检测混凝土缺陷技术规程》3、被校仪器名称编号××××非金属超声波检测仪仪器编号：××××××4、超声波检测仪的校验4.1方法：超声仪声时计量检验按“时—距”法测量空气声速的实测值v s,并与空气声速标准计算值v c相比较二者之间的相对误差不大于±0.5%,即可定为合格。
图1 19℃所测空气声速的“时—距”图4.2步骤：4.2.1将一对平面换能器置于桌面上如图2，并在换能器下面垫以海棉或泡沫塑料并保持两个换能器的轴线重合及辐射面相互平行，同时换能器的辐射面相互对准；发射换能器接收换能器刻度尺泡沫塑料水平桌面图2 换能器移动示意图4.2.2将换能器，接于超声仪器上，并以间距为50、100、150、200、250、300、350、400、450、500mm 依次放置在空气中，在保持首波幅度一致的条件下，读取各间距所对应的声时值t1、t2、t3……tn 。
； 4.2.3测点数应不少于10个。
4.2.4以测距li 为纵坐标，以声时读数ti 为横坐标，绘制“时-距”坐标图（，或用回归分析法求出li 与ti 之间的回归直线方程l=a+bt （式中a 、b 为待求的回归系数）。
坐标图中直线AB 的斜率“Δl/Δt ”或直线方程的回归系数“b ”即为空气声速的实测值v s(精确至0.1m/s)。
超声波仪器和探头的使用校验
精心整理质量规范超声波仪器和探头的使用校验1.目的和用途校检所有使用的超声波检测设备都必须定期校检，仪器和探头的日校和周校都必须由通过超声认证的人员来完成，本规范描述了该校验的方法。
2.标准参考3.4.5.6.目视检查探头和连接线是否有损坏或磨损；检查电路连接的稳定性；如果探头底面锲块磨损太.扭曲或者不均匀则需要研磨。
底面磨损不允许超过下面的厚度，是指从磨损最低处到探头壳平面的距离。
●Krautkr?merSWB-探头：1mm.●Krautkr?merMWB-探头：1mm.●Krautkr?merWB/WK-探头：2mm.当达到这个限度时，要废弃或者更换探头底面锲块。
对于可更换的锲块，晶片和锲块之间要有足够的机油以保证良好的耦合。
6.2入射点的测量用V1和V2试块来测量探头的入射点，要注意探头的入射点回随着探头底面锲块的厚度不同而变化的；入射点不是很严格，但是要在±1mm公差范围6.3折射角的测量折射角通常用V1来测量，但也可以用TIF试快来测定。
用TIF试块的时候，获取25mm深处来的反射体最大回波，读取声程距离，扩散角可以通过公式来计算。
者丢弃。
高，记6dB，如果使用数字超声波仪器，波宽可以用图2.图3所示的闸门来测量，设置仪器TOF=flank。
图2图3例如：EB=102.4-100.4=2.0mm对照设备初始测量值，如果偏差超过50%要寻找纠正偏差原因或者更换探头。
7.直探头目视检查探头和连接线是否有损坏或磨损；检查电路的稳定性；如果保护膜有损伤则要更换，晶片和保护膜间的油中不能有间隙，更换其中的油通常是必须的。
7.2用标准反射体测量灵敏度数值。
.（见图使用和测量水平线性时相同的时基范围和探头，找到TIF试块上深度为35mm处的3mm孔的最高反射波，调至80%屏高。
9.整理结果并归档初始测量数值记录表应该与超声波仪器一起保存。
定期校检的数字记录也应该与超声波仪器一起保存。
当记录表填满后，新的记录表应该与初始记录值的复印件放在一起，并且归档在质量部门可靠的地方。
螺栓超声波检测方法
螺栓超声波检测方法
嘿，大家好呀！我是一个小小的螺栓，今天来给大家讲讲怎么用超声波来检测我哦！
首先呢，要有一个神奇的超声波检测仪。
这个检测仪就像一个小魔法师，能发现我的秘密呢。
然后呀，把检测仪打开，它会发出一种很特别的声音，有点像小蜜蜂在嗡嗡叫。
接着，把检测仪的探头轻轻地放在我身上。
探头就像一个小侦探，在我身上这里听听，那里听听。
如果我身体里面有不好的地方，比如有裂缝或者杂质，检测仪就会发出不一样的声音。
有时候，那个声音会变得尖尖的，就好像小鸟在叫。
这就说明我可能有点问题啦。
检测的人就会更加仔细地检查我。
他们会换个地方再听听，看看问题到底在哪里。
如果发现我真的有裂缝，那我可能就不能用了，要被换掉哦。
如果检测仪一直发出平稳的声音，那就说明我很健康，可以继续工作。
嘿，你们知道吗？我觉得超声波检测可神奇啦！它能让人们知道我是不是好好的，这样就能保证大家的安全啦。
大家快来了解一下超声波检测螺栓的方法吧！。
螺栓轴向应力的超声波测量
螺栓轴向应力的超声波测量王路①季献武张道钢扬启璋上海医疗器械高等专科学校（上海200093）华东电力试验研究院（上海200433）河北电力试验研究所（石家庄050021）北京电力科学研究院（北京100045）一些设备上的关键螺栓安装或紧固时，人们希望能直接准确地控制螺栓的轴向应力，以保证其工作的可靠性，这点对电力设备尤其具有重要的意义。
用超声波技术研制成功了一种可直接测量螺栓轴向应力的螺栓轴向应力仪，该仪器可广泛应用于关键设备的紧固测试，进而精确地控制螺栓轴向应力。
对用超声波技术测量螺栓轴向应力的基本原理进行了介绍，并给出了超声波螺栓轴向应力仪应用实例。
螺栓轴向应力直接测量超声波技术螺栓作为一种紧固件广泛应用于大型机械设备、发电机组、桥梁及航空航天器件。
目前人们通常使用力矩板手安装螺栓，由扭矩推算出螺栓的轴向应力，但这种方法间接得到的轴向力并不可靠，且力矩板手本身需要定期由较复杂的设备检验、校准。
即便如此，实际工作中众多的影响因素还使得扭矩与螺栓的轴向应力不能一一对应。
许多情况下，安装者用大锤凭经验击打板手对螺栓实施紧固，很不准确。
因此迫切需要发展一种无损、快速有效的、能直接测量螺栓紧固应力的新手段。
超声波是一种有效的工业测量用物理量，用超声波可探测构件内部的损伤及组织结构，还能测量流量、温度、厚度及应力等。
有关超声波测应力的方法早就有人提出，这种方法的优点是以被测对象自身为敏感元件，能够探测构件内部的应力。
超声波测螺栓轴向紧固应力是一种研究较久且有一定成效的技术，它是超声波测量应力研究领域里最有希望得到工业性广泛应用的技术手段。
以前人们较多在理论上对声速与应力关系进行研究探索，而对工程上的狈赋方法、手段、仪器的实现及实际使用中存在的问题研究得较少，这使得超声波测螺栓紧固应力手段没能在工程上推广。
本文作者用超声测量螺栓轴向紧固应力的研究工作，给出了若干螺栓材料的紧固力与超声波的关系，分析了实际应用中可能出现的误差因素，并对电站用螺栓进行了的超声波测螺栓紧固应力（一种拉伸应力）工作中，超声波传播方向与应力方向一致（忽略螺栓扭转应力的影响），这时纵波声速（以下简称声速）与应力的近似关系为：①注：参加工作的还有沈金坤。
超声波螺栓测量仪校准方法探索
超声波螺栓测量仪校准方法探索
安兆亮;周子炜
【期刊名称】《计测技术》
【年(卷),期】2010(030)002
【摘要】针对超声波螺栓测量仪无法校准而影响实际使用的问题,提出了一种基于比较法的校准方法,为此类仪器的有效校准做了有益的探索.
【总页数】3页(P32-33,43)
【作者】安兆亮;周子炜
【作者单位】上海市计量测试技术研究院,上海,201203;上海市计量测试技术研究院,上海,201203
【正文语种】中文
【中图分类】TH823
【相关文献】
1.非金属超声波检测仪校准方法与校准装置的研制 [J], 徐峰
2.大规模集成电路膜厚测量仪器校准检定初步探索 [J], 王传庆;宋向东
3.接触式线速度测量仪校准装置研制及校准方法研究 [J], 邬洋;刘嘉靖;于宝良;戴金洲;吕庆斌;姚瑶;周碧晨
4.光电式含沙量测量仪器的校准方法及结果评定 [J], 高术仙;曹玉芬;韩鸿胜;张桂平
5.光门速度测量仪校准方法和校准装置的研究 [J], 邓鸿炳
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一种简易的超声波声时差测螺栓紧固力方法及验证
一种简易的超声波声时差测螺栓紧固力方法及验证
王路
【期刊名称】《上海计量测试》
【年(卷),期】1999(000)002
【摘要】对螺栓的轴向紧固力用超声波进行测试，其原理是依据超声波时差与应
力间存在一一对应关系。
由于每种具体的材料其声时差与应力的有关系数都不相同，有必要用一种简易的数学式将声时差与应力联系起来。
本文用简单的线性式表征声时差与紧固力这关系，它既满足一定的精度，又便于形成一种通用的超声波螺栓紧固力测试仪。
【总页数】2页(P44-45)
【作者】王路
【作者单位】上海医疗器械高等专科学校
【正文语种】中文
【中图分类】TH131.3
【相关文献】
1.高温紧固螺栓裂纹超声波探伤方法的试验分析 [J], 王立新;鲁玉龙;王英军;王海学;张立文
2.快速发展的时差超声波流量计MPU1200六声道超声波流量计的成功应用 [J],
岳思民
3.关于\"超声波角测、平测和声速计算方法\"验证工作(之二) [J], 朱跃武;袁广州;
王伟;袁志远
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5.高温紧固螺栓超声波探伤方法浅析 [J], 赵永强;吴章勤
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超声波校准标准
超声波校准标准《超声波校准标准：探秘超声波的“校准秘籍”》嘿，你知道吗？在科技的魔法世界里，超声波就像一个神秘的小魔法师，到处施展着它神奇的“魔法”。
它在医疗领域里为医生查看身体内部的情况，就像一个超级小侦探；在工业检测中，它又像一个严苛的质检员，不放过任何一个小瑕疵。
但是呢，这个小魔法师要是没有经过正确的“校准”，那可就会魔法失控，搞出大麻烦啦！就好比一个厨师做菜不按照菜谱来，那做出来的菜可能就是黑暗料理。
所以呀，超声波校准标准就如同这个小魔法师的魔法咒语本，重要得不得了！要是不遵守这个标准，那超声波在使用的时候就可能出现各种“状况外”，在检测或者治疗的时候给出错误的结果，这可就像在战场上拿着错误的地图，后果不堪设想！**一、频率校准：找到超声波的“魔法频率”**“频率就像超声波的身份证号码，可不能乱填哦！”超声波的频率是它的一个超级重要的特性。
你可以把它想象成是超声波小魔法师的魔法频率，不同的魔法频率对应着不同的魔法效果。
比如说在医疗超声成像中，常用的频率范围就像是专门为人体这个“神秘城堡”量身定制的钥匙。
如果频率校准不对，就好比拿着开自家门的钥匙去开银行保险柜，那肯定是行不通的。
例如，高频的超声波在检测浅层组织的时候就yyds，它能够清晰地看到皮肤下浅层的细微结构，像一些很微小的血管或者浅层的肿瘤。
但是如果用高频超声波去检测深部组织，就像是小蚂蚁想去搬动大象，它的能量在传播过程中会迅速衰减，根本到达不了那么深的地方。
所以，准确的频率校准是让超声波发挥正确作用的第一步，是开启超声波魔法世界的大门密码。
**二、幅度校准：控制超声波的“魔法力量”**“幅度校准，就是要给超声波的力量来个‘紧箍咒’，不能让它太任性！”超声波的幅度就像是这个小魔法师释放魔法的力量大小。
如果幅度太大，那就像一个大力士在瓷器店里横冲直撞，可能会对被检测的物体或者人体组织造成损伤。
在医疗上，这可能会伤害到患者的身体组织；在工业检测中，可能会破坏被检测的精密部件。
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收稿日期: 2010- 01- 08 作者简介: 安光亮 ( 1980- ), 男, 理学硕士, 从事声学计量工作。
图 1 超声波脉冲在螺栓中的传播方式
计测技术
2 测试装置设计及校准方法
采取比较法进行校准。校准装置借鉴浙江大 学张 俊等人的螺栓材料系数测定试验装置结构, 用以实现 超声波螺栓测量仪的校准, 如图 2所示。市面上可见 的超声波螺栓测量仪标称测量精度均不高于 ? 1% , 拉 力传感器的测量精度远高于此, 可满足校准要求。
K ey word s: u ltrasonic; bolt load; ca libra tion m ethod
0 序言
螺栓联 接广 泛应用 于机 械、化 工、 交通、电力、 航空等部门的重要设备和结构中。对于这些设备或结 构中所使用的螺栓, 其预紧力是否合适将直接关系到 整个设备或结构工作的可靠性和安全性。
(下转第 43页 )
计测技术
计 测 管 理 # 43#
软件应用模块, 应用公司已有的局域 网络平台, 将能 源计量系统的软件和硬件模块加以连接, 建立计量数据 自动采集管理网络, 构建公司 EMS能源管理系统, 达到 现场控制和管理的无缝联接, 实现能源实时自动计量、 数据资源共享、能耗自动统计、历史 数据可追溯等功 能, 向企业管理者和决策管理层提供准确、及时的能源 数据, 为企业节能减排、降低能耗提供科学依据。
2) 耦合。由于空气与螺栓材质的声特性阻抗相差 很大, 为避免超声换能器与螺栓接触面之间因存在空 气间隙而使超声能量不能有效进入螺栓内部而产生很 大的界面能量反射损失, 须在换能器与螺栓接触端面 之间填充液体声耦合剂, 声耦合剂必须有足够的浸润 性并有尽可能高的声特性阻抗, 以使声能可以尽可能
图 3 超声螺栓检测仪换能器辅助定位装置
( 上接第 33页 )
参考应力 /M Pa
10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0
1 1001 5 2001 5 3011 2 4021 2 5011 0 5981 5
2 1001 6 2001 4 3011 3 4021 3 5011 1 5981 5
3 10 01 5 20 01 3 30 11 4 40 11 5 50 11 2 59 81 7
[ 3] 赵海升, 王京安 1 宽量程蒸汽计量及若干问题的讨论 [ J] 1 区域供热, 2008 ( 5) : 33- 371
[ 4] JJG 1030- 2007超声波流量计 [ S] 1 [ 5] JJG 1029- 2007涡街流量计 [ S] 1 [ 6] JJG 640- 1994 差压式流量计 [ S] 1
( Shanghai Institute ofM easurem en t and T esting T echno logy, Shanghai 201203, China)
Abstrac t: U ltrasonic bo lt mon ito r is a new type o f instrum en t for m easu ring bo lt load1 Its working pr inciple is d ifferen t from trad itiona l instrum ents, thus how to ca librate it becom es a puzzle1 In th is paper, a ca libration m ethod based on compar is ion m ethod is g iven1
表 1 不同拉力下的测试结果
4 1001 7 2001 2 3001 9
10次测量结果
5
6
10014 10015
20014 20012
30113 30113
7 1001 6 2001 5 3011 1
4011 7 5011 3 5981 5
40 21 5 50 11 3 59 81 8
4021 1 5011 4 5981 5
充分应用能源计量网络, 实现能源管理的精细化。 利用各级计量数据开展能源平衡测试工作, 对重点用 能设备 (锻铸工艺设备、热处理加热槽等 ), 甄别出 哪些是能源浪费严重、能耗矛盾突出的能耗设备。针 对能耗不合理设备, 通过实时数据分析, 查找生产工 艺和管理上的薄弱环节, 制定措施加以解决。
科学应用能源计量网络数据的统计分析和在线监 控, 统一优化调度和合理调配能源, 防止能源介质的 跑、冒、滴、漏, 加快系统的故障处理和应对能 源事 故的反应能力; 同时, 能源消耗主要部门从网络数据 库中提取所需的数据和能源消耗动态信息, 进行能源 计量的多方管理、多方监督、共同测量, 为公司 进一 步提升能源管理水平搭建可靠平台。
4011 6
01 33
5011 3
01 13
5981 5
01 15
引入各不确定度分量的因素独立不相关, 取 包含
因子 k = 2 , 则测量结果的扩展不确定度为
U = 2 @ uA2 + uB21 + u2B2
=2
0100332 +
011 2 2 @ 3 @ 400 +
01005 2 3 @ 100%
参考 文献
[ 1] 全国信息与文献标准化 技术委 员会 1GB 17167- 2006 用能 单位 能源计量器具配备和管理通则 [ S] 1 北京: 中国标准 出版社, 20061
[ 2] 张力新 1 降低漏损率 提高 经济效益 )) ) 超声水表技术特点 与应用 [ J] 1 城镇供水, 2005 ( 4): 67- 681
中图分类号: TH 823
文献标识码: B
文章编号: 1674- 5795 ( 2010) 02- 0032- 02
R esearch on Calib ratingM ethod of U ltrason ic Bolt M on itor AN Zhaoliang, ZH OU Z iw e i
计 量 装置
校准步骤可按下面进行: 1) 在超 声波螺栓测量 仪中设置标准 螺栓技术 参 数, 包括螺栓的等级、材料、弹性模量、温度补 偿系 数、螺栓的长度、横截面和声速等参数。 2) 将温度传感器和超声换能器与超声波螺栓测量 仪相连, 稳定一段时间, 对仪器调零。 3) 按图 2 所示连接仪器 , 初始态为螺栓松 弛状 态。用扳手拧紧螺母对螺栓施加拉力, 在拉力传感器 示值超过螺栓额定力值的 5% 时, 记录拉力传感器和待 测超声波螺栓测量仪示值。 4) 继续对螺栓施加拉力, 并记录拉力传感器和待 测超声波螺栓测量仪示值, 直至拉力传感器示值接近 螺栓额定力值。
4 校准案例和不确定度分析
校准中选用拉力传感器等级 015 级; 采取的待测 超声波螺栓检 测仪为 BOLTM ike Ó, 测量 精度 ? 2% , 校准中选用钢结构高强度螺栓 M 22 @ 90 /1019S。
不确定度模型: 超声波螺栓测量仪测试时, 声时 和温度是仪器直接采集的两个数据, 其他数据 ( 标准 螺栓技术参数, 包括 螺栓的 等级、材料、弹性 模量、 温度补偿系数、螺栓的长度、螺栓横截面和声速 ) 皆 为手动输入, 来源于出厂数据。最终的应力是通过一 个复杂的公式得到的, 对这个公式的各个参量都做不 确定度分析是难以实现的。我们采取了一个简单实用 的做法, 把整个超声波螺栓测量仪看做一个黑箱, 不 管它的工作原理如何, 只注重输出的应力值。
# 32# 计 量 、测 试 与 校 准
2010年第 30卷第 2期
超声波螺栓测量仪校准方法探索
安兆亮, 周子炜
(上海市计量测试技术研究院, 上海 201203)
摘 要: 针对超声波螺栓测量仪无法校准而影响实际使用的问题, 提出了一种基于比较法的校准方法, 为此
类仪器的有效校准做了有益的探索。
关键词: 超声波; 螺栓应力; 校准方法
4011 7 5011 4 5981 6
8 10 01 9 20 01 6 30 11 2 40 11 8 50 11 2 59 81 5
9 1001 7 2001 7 3001 9 4011 9 5011 1 5981 9
标准差 /% 10
1001 9
01 17
2001 2
01 18
3011 2
01 17
采用超声波测量螺栓紧固力, 不但具有无损、快 速、方便的特点, 而且具有较高的精度, 由于是 直接 测量螺栓所承受的应力, 因此不像扭矩扳手那样受摩 擦系数离散性的影响。
1 工作原理
超声波螺栓测量仪使用脉冲 - 回波技术。将超声
波换能器置于紧 固件的一 端, 发射 声脉冲传 入螺栓, 这个脉冲径直穿过紧固件的整个长度。脉冲在另一端 被反射回 来且被超 声波换能 器所接收, 如图 1 所示。 根据声弹性理论和非线性声学, 当各向同性固体材料 受某一方向应力且超声波同应力方向一致时, 声速与 应力为线性关系。对于同种螺栓材料, 螺栓受力后的 机械伸长 量和超声纵波 声程变化量 的比值为 一定值, 与应力无关。因此, 可分别在螺栓松弛和拧紧状态下 精确测量超声纵波传播时间, 并通过标定试验获得各 种螺栓材料系数, 计算螺栓受力后的机械伸长量, 结 合螺栓联接几何尺寸的标称值间接获取螺栓的轴向应 力, 并根据测试数据分析出螺栓应力承受限度。
3 测试要点
1) 换能器的安装。待测超声螺栓测量仪的平面应 同螺栓端面贴合安装, 这样才能保证测试结果的良好 复现性。安装螺栓时可在螺母外端预留几个螺距的余 长, 利用该段剩余螺纹进行换能器径向定位安装。在 定位器上攻 2~ 3个螺距的内螺纹, 与标准螺栓外螺纹 匹配。简单的辅助定位装置如图 3所示。
表 1是不同拉力下的 10次测试结果, 取表中标准 差的最大值作为 A 类标准不确定度分量 uA。
对于 B类不确定度, 主要考虑超声波螺栓测量仪示 值估读偏差 uB1和拉力传感器测量误差 uB2。超声波螺栓测 量仪为数字式指示装置, 分辨力为其末位有效数字的一个 增量, 按均匀分布估算, 取标准差最大的一组分析; 拉力 传感器为测量精度 015级, 按均匀分布估计测量误差。