[发明专利]一种高精度高稳定性超声波传感器螺纹紧固件及制备方法

说明书

本发明提供了一种高精度高稳定性超声波传感器螺纹紧固件及制备方法，包括紧固件本体，所述紧固件本体后端设有传感器，紧固件本体前端设有突出部，所述突出部呈弧形。本发明所述的紧固件通过在反射端加工制备突出部结构，可以将超声波聚集，信号加强，且将反射的超声波方向束缚在有效方向范围内，提高反射信号的质量，扩大了超声波传感器监测预紧力技术在紧固件中应用领域，同时也大大提升了预紧力监测的可靠性及稳定性，具有较为积极的实际使用效果。

技术领域

本发明属于紧固件领域，尤其是涉及一种高精度高稳定性超声波传感器螺纹紧固件及制备方法。

背景技术

目前，通过在外螺纹紧固件上制备超声波传感器，利用传感器激发的超声波信号来测量外螺纹紧固件预紧力的技术具有较好的应用前景。

根据图1中超声波传感器检测紧固件预紧力的原理可知，外加激励电压激发传感器产生超声波，超声波在紧固件中传播，经紧固件尾端反射后的超声波激发传感器产生接收电信号。其中紧固件尾端反射后的超声波信号及强度直接影响到接收电信号的质量，最终影响到传感器的质量可靠性及稳定性。

对于紧固件而言，为实现某个功能，常设计不同的结构，而这些结构常常会影响到超声波在紧固件中的传播和反射，如保险孔，螺栓杆部直径变化，螺栓长度过长，减轻孔等均会导致超声波信号减弱或消失。还有些紧固件材料对超声波具有削弱作用，导致信号减弱，如钴基高温合金等。

以上情况的存在会严重影响到预紧力监测技术在紧固件领域中应用的范围，同时也会影响到批次产品紧固件预紧力监测质量的稳定性及可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高精度高稳定性超声波传感器螺纹紧固件及制备方法，以有效提升超声波反射信号的强度及稳定性，进而提升超声波传感器的质量稳定性及可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高精度高稳定性超声波传感器螺纹紧固件，包括紧固件本体，所述紧固件本体后端设有传感器，紧固件本体前端设有突出部，所述突出部呈弧形。

进一步地，所述紧固件本体包括头部及杆部，所述传感器设于头部，所述突出部设于杆部。

进一步地，所述头部高度为H，所述杆部长度为L，杆部直径为d，突出部的高度为w，其中r为突出部的弧形的半径，且r＝(H+L)/2。

进一步地，所述突出部的粗糙度Rz＝5μm。

如上所述的高精度高稳定性超声波传感器螺纹紧固件的制备方法，包括以下步骤：

在紧固件本体的杆部自由端加工出弧形的突出部。

进一步地，还包括以下步骤：

在紧固件本体的头部依次形成压电膜层、保护膜层及电极化层。

进一步地，所述压电膜层的厚度为5-10μm，所述保护膜层的厚度为2-5μm，所述电极化层的厚度为1-2μm。

相对于现有技术，本发明所述的高精度高稳定性超声波传感器螺纹紧固件及制备方法具有以下优势：

本发明所述的紧固件通过在反射端加工制备突出部结构，可以将超声波聚集，信号加强，且将反射的超声波方向束缚在有效方向范围内，提高反射信号的质量，扩大了超声波传感器监测预紧力技术在紧固件中应用领域，同时也大大提升了预紧力监测的可靠性及稳定性，具有较为积极的实际使用效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为超声波传感器检测紧固件预紧力的原理示意图；