研究目的
利用基于压电陶瓷换能器的声振调制实时非线性超声方法，对早期螺栓松动进行定量监测。
研究成果
所提出的采用压电陶瓷换能器的VAM方法为螺栓紧固度的实时定量评估提供了一种可靠手段。与基于线性超声理论的时间反转法相比，该方法在检测早期螺栓松动方面具有更优性能。
研究不足
该研究聚焦于单颗螺栓的早期松动监测。监测并定位螺栓组中多颗螺栓的松动被列为未来工作方向。
1：实验设计与方法选择
本研究采用压电陶瓷换能器激发和检测超声波的声振调制(VAM)方法监测螺栓松动。该方法通过激发具有显著频率差异的两个输入波(高频探测波和低频泵浦波)来产生表征螺栓松动的边带信号。
2：样本选择与数据来源
以一对M8螺栓螺母(强度等级6.8)连接的矩形钢板作为测试结构，通过改变预紧力矩模拟不同松动状态。
3：实验设备与材料清单
直径8毫米、厚度1毫米的圆形PZT压电片(PZT1、PZT2、PZT3)、扭矩扳手、双通道示波器(Tektronix AFG1022)、功率放大器、多功能数据采集卡(NI USB-6366)及LabVIEW系统。
4：实验流程与操作步骤
生成并施加低频(LF)与高频(HF)波至螺栓连接结构，分析接收信号以检测调制边带，研究LF电压幅值对调制效果的影响，并与时间反转法进行对比。
5：数据分析方法
采用快速傅里叶变换(FFT)分析接收信号的频谱特征，定义非线性调制指数量化螺栓松动程度。
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Dual channel oscilloscope
Tektronix AFG1022
Tektronix
Generate the continuous LF sine wave and HF sine wave
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PZT patches
8-mm diameter and 1-mm thickness
Act as the HF actuator, the LF actuator, and the sensor
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Torque wrench
Apply axial force on the pair of M8 bolt and nut
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Power amplifier
Amplify the amplitude of the LF channel
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Multifunction data acquisition card
NI USB-6366
National Instruments
Data collection
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LabVIEW system
National Instruments
Data collection and analysis
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