[实用新型]一种基于压电阻抗法的管螺纹松动监测装置

说明书

本实用新型公开了一种基于压电阻抗法的管螺纹松动监测装置，包括压电陶瓷片、阻抗分析仪和电脑分析终端，压电陶瓷片以表面粘贴的方式固定于螺纹接头的表面，压电陶瓷片通过线缆与阻抗分析仪相连，阻抗分析仪与电脑分析终端相连接，利用扫描电压信号驱动压电陶瓷片产生机械振动，并带动管螺纹接头产生振动响应，振动响应又被压电陶瓷片所捕捉和采集，通过对比分析接收到的电阻抗信号变化判断管螺纹连接松动情况。本实用新型可简单方便地实现管螺纹密封状态(松动泄漏)的监测和识别，极大的提高了管螺纹连接的安全性，降低安全隐患和运行风险，提高总体经济效益，产生积极的意义。

技术领域

本实用新型涉及结构健康监测技术领域，涉及一种螺纹连接松动监测，具体涉及一种基于压电阻抗法的管螺纹松动监测装置。

背景技术

管螺纹连接作为连接构件被广泛应用于中小尺寸管路系统中，由管螺纹连接的管线具有定心、导向作用好，装配、拆卸方便，能够承受较大的轴向力和扭矩的优点。然而，管螺纹连接的管线在日常工作过程中，不可避免的受到各种外部荷载和振动作用影响，疲劳荷载效应随着管螺纹服役时长的增加而逐渐累积，如果缺乏合理有效地定期检修和维护机制，管螺纹连接常常会发生松动而导致泄漏发生，造成公共资源的浪费，严重时甚至会引发安全性事故，给全社会的人民生命财产安全埋下了巨大的隐患。因此，如何解决有密封要求的管路中管螺纹接头的松动泄漏问题长期以来一直被人们所关注，寻找一种简单有效、经济环保的管螺纹接头松动状态实时监测方法成为了当务之急。

压电陶瓷(Lead Zirconate Titanate,PZT)以其特有的传感和作动功能而成为近年来在航空航天、能源、机械、建筑结构等领域广泛研究和应用的智能材料之一，其因具有响应快、频率范围宽、易裁剪、价格低廉等特点而在工程结构监测方面存在着巨大的应用潜力。而其中，基于压电陶瓷传感器的压电阻抗技术，因同时利用到压电材料的正逆压电效应，仅在被测结构表面粘贴或内部预埋一个压电陶瓷传感器，即可实现被测结构微小物理特性改变的监测和识别。这些特性使压电阻抗技术成为结构健康监测领域一种具有广阔发展和应用前景的监测识别新技术新方法。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对管螺纹接头松动监测领域的空白，提出一种基于压电阻抗法的管螺纹松动病害的监测装置，可以对管螺纹接头的松动进行实时准确地监测和识别。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于压电阻抗法的管螺纹松动监测装置，其特征在于：包括压电陶瓷片、阻抗分析仪和电脑分析终端，压电陶瓷片以表面粘贴的方式固定于螺纹接头的表面，压电陶瓷片通过线缆与阻抗分析仪相连，所述阻抗分析仪与电脑分析终端相连接，电脑分析终端通过线缆控制阻抗分析仪产生一扫频电压信号，经压电材料的逆压电效应产生机械振动，并带动压电陶瓷片附近的管螺纹接头产生振动响应；管螺纹接头的振动响应又被压电陶瓷片所捕捉和采集，并引起压电陶瓷片电阻抗信号的变化，经线缆传回到阻抗分析仪，随后转化为数字信号，电脑分析终端通过接收的信号变化判断管螺纹连接松动情况。

作为改进，在压电陶瓷片表面均匀涂抹环氧树脂，进行防水绝缘处理。

作为改进，扫频电压的输出和电阻抗信号的采集接收装置为阻抗分析仪，阻抗分析仪通过夹具转接线缆与压电陶瓷片相连接，阻抗分析仪通过LAN线缆与电脑分析终端相连。

本实用新型的有益效果在于将基于压电陶瓷传感器(压电陶瓷片)的压电阻抗技术应用到管螺纹接头的工作状态(或松动病害)的监测和识别，原理明确、成本低廉、操作简单易行、识别准确，可以实现管螺纹密封工作状态的长期在线监测和识别，对于减少管螺纹接头松动泄漏病害的发生，降低整个管道系统的监测和运行维护成本，科学评判和预测管螺纹的服役安全和剩余寿命，保障整个管螺纹系统工程的安全高效运转，维护广大人民的生命财产安全，将产生积极的意义。

另外本实用新型无需对待监测的管螺纹接头进行特殊定制，仅仅将单个压电陶瓷片通过粘贴方式固定在已有管螺纹接头上即可，方便快捷，使用成本低廉。