一種鐵塔螺栓松動的快速檢測方法與流程

本發明涉及鐵塔組裝質量檢測領域，特別涉及一種鐵塔螺栓松動的快速檢測方法。

背景技術：

鐵塔的組裝一般多采用螺栓連接，螺栓的安裝質量至關重要，由于螺栓數量多，檢測起來費工耗時，以往檢測鐵塔組裝是否合格時，監理人員需要爬上鐵塔，逐一檢查每塊角鐵和每個螺栓是否符合要求，這樣的檢查工作量大，容易漏檢，很難保證檢測質量。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種鐵塔螺栓松動的快速檢測方法及裝置，采用聲波探測技術，在鐵塔組裝完后進行快速檢測，通過分析聲波數據，直觀反映出鐵塔螺栓有無松動現象，滿足鐵塔檢測的要求。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：鐵塔螺栓松動的快速檢測方法，當外加振源使鐵塔產生振動時，松動的螺栓和塔材部件受激發生共振或振動，產生二次撞擊聲，通過振動頻率接收裝置，對聲波接收并轉變成電信號，用兩種方法對電信號進行分析，一是顯示出聲音波形，通過觀察波形進行波形分析；二是通過計數的方法，對數值進行分析，從而快速確定鐵塔上是否有松動的螺栓， 具體實現包括三個步驟：1）選擇回轉式振動電機作為機械振蕩源，電機振動頻率6～25Hz、振幅5～10mm范圍內可調，在鐵塔組裝完后，將振動電機設置在鐵塔的一個地腳塔柱上方1200mm～2000mm處，在振動電機所在塔柱的對側地腳塔柱上方1200mm～ 2000mm 處設有一個振動頻率接收裝置；2）啟動振動電機，調整振動電機的轉速，改變振動頻率，當振幅顯示值最大時，停止振動電機，如此反復按動振動電機的啟停按鈕，振動頻率接收裝置不斷將接收的聲波轉變成電信號，進行信號記錄和儲存，以便分析測試結果使用;3）數據分析系統對處理后的聲波信號進行分析，將聲波信號經高頻帶通放大，去掉或降低頻率較低的電機振動頻率，放大頻率較高的螺栓撞擊的頻率，限幅放大電路將正弦波信號變成矩形波信號，為計數電路提供計數信號，再通過數碼顯示出高頻撞擊的頻率數。

所述機械振蕩源，包括直流偏心電機和可變電壓輸出模塊，直流偏心電機依次經可變電壓輸出模塊與高頻開關和直流電源相連，高頻導通 / 截止時間控制器與高頻開關相連，高頻導通 / 截止時間控制器上設有升壓按鈕、啟停按鈕和降壓按鈕。

所述振動頻率接收裝置，包括聲波接收單元、信號記錄存儲單元和高頻帶通放大單元，聲波接收單元依次與信號記錄存儲單元、高頻帶通放大單元、限幅放大電路、計數電

路及數碼顯示單元相連，信號記錄存儲單元與計算機波形顯示系統進行數據通訊。

與現有技術相比，本發明的有益效果是:采用聲波探測技術，在鐵塔組裝完后進行快速檢測，具有檢測速度快、節省大量人力和物力、不需登塔檢測的優點，經一次全面檢測，即可通過分析聲波數據，直觀反映出鐵塔螺栓有無松動現象，滿足鐵塔檢測的效率和準確率的要求。

附圖說明

圖1是本發明實施例檢測狀態示意圖；

圖2是本發明實施例中的機械振蕩源結構示意圖；

圖3是本發明實施例中的振動頻率接收裝置結構示意圖；

圖4是本發明實施例中的振動頻率接收波形圖；

圖5是本發明實施例中的經過高頻帶通放大的波形圖；

圖6是本發明實施例中的經過限幅削波后的波形圖。

圖1中：1- 鐵塔 2- 松動的螺栓 3- 振動頻率接收裝置 4- 機械振蕩源。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明：

見圖 1，是本發明實施例檢測狀態示意圖，本發明通過外加機械振蕩源 4 使鐵塔 1產生振動，松動的螺栓 2 和塔材部件受激發生共振或振動，產生二次撞擊聲，通過振動頻率接收裝置 3，對聲波接收并轉變成電信號，用兩種方法對電信號進行分析，一是顯示出聲音波形，通過觀察波形進行波形分析；二是通過計數的方法，通過數值進行分析，從而快速確定鐵塔上是否有松動的螺栓，具體實現包括三個步驟：

1） 選擇回轉式振動電機作為機械振蕩源，電機振動頻率在 6 ～ 25Hz、振幅在 5 ～10mm范圍內可調，在鐵塔組裝完后，將振動電機設置在鐵塔的一個地腳塔柱上方 1200mm～2000mm 處，在振動電機所在塔柱的對側地腳塔柱上方 1200mm ～ 2000mm 處設有一個振動頻率接收裝置；

2） 啟動振動電機，通過升壓按鈕和降壓按鈕，調整振動電機的轉速，改變振動頻率，當振幅顯示值最大時，停止振動電機，如此反復按動振動電機的啟停按鈕，振動頻率接收裝置不斷將接收的聲波轉變成電信號，進行信號記錄和儲存，儲存在電子芯片中，以便分析測試結果使用；

3） 數據分析系統對處理后的聲波信號進行分析，將聲波信號經高頻帶通放大，去掉或降低頻率較低的電機振動頻率，放大頻率較高的螺栓撞擊的頻率，限幅放大電路將正玄波信號變成矩形波信號，為計數電路提供計數信號，再通過數碼顯示出高頻撞擊的頻率數。

見圖 2， 所述機械振蕩源，包括直流偏心電機和可變電壓輸出模塊組成的便攜結構，直流偏心電機依次經可變電壓輸出模塊與高頻開關和直流電源相連，高頻導通 / 截止時間控制器與高頻開關相連，高頻導通 / 截止時間控制器上設有升壓按鈕、啟停按鈕和降壓按鈕。可變電壓輸出模塊用來改變直流偏心電機的供電電壓，通過高頻開關的方式，降低電能的損耗，提高效率。

見圖 3，所述振動頻率接收裝置，包括聲波接收單元、信號記錄存儲單元和高頻帶通放大單元，聲波接收單元依次與信號記錄存儲單元、高頻帶通放大單元、限幅放大電路、計數電路及數碼顯示單元相連，信號記錄存儲單元與計算機波形顯示系統進行數據通訊。聲波接收單元主要完成聲 / 電轉換，錄制聲音信號，完成現場的數據采集，回放錄音信號可以供計算機波形顯示系統顯示，觀察波形進行判斷，還可以通過振動波中的高次諧波分量的多少來判斷，圖中顯示一個完整的波形，具有振動區和振動衰減區。高頻帶通放大的作用是去掉低頻信號，也就是振動電機產生的波形（低頻波），它的能量大，幅度大，能干擾松動螺栓振動產生的波形（高頻波）。限幅放大電路是把幅度不同的信號變成幅度相同的矩形方波，用這種方法計數比較準確。

見圖 4，是實施例中振動頻率接收波形圖，主要有振動電機波形和螺栓振動波形，振動電機產生的波形振幅較大、頻率較低，螺栓振動產生的波形頻率較高、振幅較小。

見圖 5，實施例中經過高頻帶通放大的波形圖，通過高頻帶通放大單元后，振動電

機波形頻率低（低頻波），在帶阻范圍內，被衰減，幅度變小；螺栓振動波形的頻率高（高頻波），在上限幅線與下限幅線之間的帶通范圍內，被放大，幅度變大。波形的主要成分是高頻信號，也就是螺栓振動產生的波形。

見圖 6，實施例中經過限幅削波后的波形圖，上述信號經限幅削波后，上限幅線與下限幅線以外的部分被削掉后，波形基本屬于矩形波，為計數電路提供合格信號，通過計數

器的數值，可以判斷螺栓振動撞擊聲的撞擊次數產生的頻率，數值較大，松動的螺栓較多，

數值較小，螺栓松動較少，以此為依據，反應出鐵塔螺栓緊固的實際情況。