[发明专利]一种螺栓连接状态定量评估方法及系统

权利要求书

1.一种螺栓连接状态定量评估方法，其特征在于，包括：

利用线性超声波检测系统完成线性超声检测，获得线性超声响应信号；

利用非线性超声波检测系统完成非线性超声检测，获得非线性超声响应信号；

所述线性/非线性超声波检测系统均包括钢板联接体，所述钢板联接体为两层钢板通过螺栓连接的结构，所述钢板联接体设置有发射压电换能器和接收压电换能器，所述发射压电换能器包括第一发射压电换能器和第二发射压电换能器，所述第一发射压电换能器与任意波形信号发生器直连，所述第二发射压电换能器通过功率放大器与所述任意波形信号发生器连接；所述接收压电换能器与数字示波器连接；

对所述线性、非线性超声响应信号分别进行傅里叶变换，得到对应频率谱或功率谱；

利用所述频率谱或功率谱提取线性响应信号特征参数和非线性响应信号特征参数；

建立基于K-means的螺栓连接状态分类模型，联合获得的线性、非线性响应信号特征参数进行模型训练；具体为：将大量的、不同螺栓连接状态下对应的能量耗散参数E、非线性参数DI_FFT、调制参数MI_D、信息熵H(x)作为K-means聚类算法的输入数据，经过训练获得不同的螺栓连接状态对应的声波信号参数的分布特征；所述螺栓连接状态包括未松动、低度松动、中度松动以及重度松动；

将待评估螺栓的特征参数输入训练好的螺栓连接状态分类模型，获得螺栓连接状态的定量评估结果。

2.如权利要求1所述的一种螺栓连接状态定量评估方法，其特征在于，所述第一和第二发射压电换能器位于钢板联接体一侧，所述接收压电换能器位于钢板联接体另一侧，所述压电换能器分别通过环氧树脂与钢板联接体表面耦合。

3.如权利要求1所述的一种螺栓连接状态定量评估方法，其特征在于，在线性超声波检测过程中，通过操作所述任意波形信号发生器的控制面板设置机理信号的波形、频率和幅值参数，第二发射压电换能器用于发射Hanning窗调制五波峰高斯波激励信号；所述任意波形信号发生器的信号输出端通过数据传输线与所述功率放大器的信号输入端连接，所述功率放大器的信号输出端与所述第二发射压电换能器的信号输入端连接，实现信号激励；所述接收压电换能器的输出端通过数据传输线与所述数字示波器的信号输入端连接，从而实时接收并存储所述接收压电换能器采集的线性超声响应信号。

4.如权利要求1所述的一种螺栓连接状态定量评估方法，其特征在于，在非线性超声波检测过程中，通过操作所述任意波形信号发生器的控制面板设置激励信号的波形、频率和幅值参数，利用第一和第二发射压电换能器分别同时发射高频Hanning窗调制五波峰高斯波和低频Hanning窗调制五波峰高斯波；所述任意波形信号发生器用于输出低频激励信号的信号输出端通过数据传输线与所述功率放大器的信号输入端连接，所述功率放大器的信号输出端与所述第二发射压电换能器的信号输入端连接，实现低频信号激励；所述任意波形信号发生器用于输出高频激励信号的信号输出端通过数据传输线与所述第一发射压电换能器的信号输入端连接，实现高频信号激励；所述接收压电换能器的输出端通过数据传输线与所述数字示波器的信号输入端连接，从而实时接收并存储所述接收压电换能器采集的非线性声调制响应信号。