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基于压电主动传感的螺栓联接状态监测机理与方法研究的开题报告
一、选题背景
螺栓联接作为重要的机械连接方式，在航天、交通运输等领域得到广泛应用。但随着使用时间的增加，螺栓联接往往会发生松动或者失效，导致连接部件的安全性受到威胁。因此，开发一种实时监测螺栓联接状态的技术具有重要的现实意义。
目前，国内外已经涌现出一系列监测螺栓联接状态的技术和方法，如应变测量、声波检测、振动分析等。但是这些方法都有其局限性，例如需要在连接部件表面观察，对测量环境要求很高等，这些都限制了它们的应用效果。与此同时，压电主动传感技术具有响应速度快，灵敏度高等优点，因此被广泛用于结构健康监测领域。考虑到螺栓联接也是一个结构体，我们可以探究一下压电主动传感技术是否适用于螺栓联接状态的实时监测。
二、选题意义
本研究目的在于探究压电主动传感技术在螺栓联接状态监测中的应用。通过在螺栓表面放置压电传感器，接收局部应力信号，分析应力信号与螺栓状态之间的关系，实时监测螺栓联接状态。本研究的意义在于：
1.提高螺栓联接安全性
通过实时监测螺栓联接状态，我们可以及早发现螺栓松动或者失效的情况，尽早解决，提高了螺栓联接的安全性。
2.探究压电主动传感技术在螺栓联接状态监测中的应用
通过探究压电主动传感技术在螺栓联接状态监测中的应用，能够拓展该技术的应用范围，在结构健康监测领域具有一定的推广价值。
三、研究内容
本研究将结合国内外螺栓联接状态监测技术的研究进展，研究压电主动传感技术在螺栓联接状态监测中的应用。具体研究内容包括：
1.压电传感器的制备
制备高灵敏度、高稳定性的压电传感器，为实时监测螺栓联接状态提供基础。
2.螺栓联接状态监测原理研究
探究螺栓联接的应力特征及其与状态的关系，确定监测方法和指标。
3.实验研究
在实验室中对不同状态的螺栓进行测试，并记录其压电传感器接收到的应力信号。研究应力信号与螺栓状态之间的关系，建立状态识别模型。
4.系统设计
基于研究结果，设计一个实际可行的螺栓联接状态监测系统。
四、研究方案
1.理论分析阶段
深入理解螺栓联接的应力分布、分析螺栓联接状态的相关信号特征，确定合适的参数和信号处理方法。
2.传感器制备阶段
根据理论分析确定的参数和信号特征，制备高灵敏度、高稳定性的压电传感器。
3.实验研究阶段
在实验室中，通过建立不同状态的螺栓模型，对压电传感器的信号进行采集和分析，研究其与螺栓状态之间的相关性。
4.系统设计阶段
基于研究结果，设计一个实际可行的螺栓联接状态监测系统，以检测螺栓联接状态及时告警并维护联接的稳定性。
五、预期成果
1.探究压电主动传感技术在螺栓联接状态监测中的应用可行性。
2.建立螺栓联接状态与压电传感器接收到的应力信号的联系模型。
3.基于压电传感器的螺栓联接状态监测系统的设计与实现。
六、研究难点
1.压电传感器的制备：如何制备高稳定性、高灵敏度的压电传感器，以及确定一些适用于测量的参数，如传感器类型，劳埃德常数，传感器位置等。
2.信号特征分析：对于压电传感器接受到的信号做出合适的分析，将信号特征和螺栓状态相对应。
3.监测系统的设计：如何设计一个具有可行性的检测系统，系统过大或过小都会影响精度，所以应该考虑设计合适的仪器规格。
七、参考文献
1.魏天驰等.基于压电传感器的机器人行星材料物理性能检测装置研究[J].宇航通过程学报,2015(03):360-365.
2.FanJ,ZhangG,ZhangP,etal.Experimentalresearchontheloadmonitoringofaboltbasedontheopticalfibersensingtechnology[J].Measurement,2019,134:439-444.
3.GrattanKT,MeggittBT.Opticalfibersensortechnology:applicationsandsystems[M].SpringerLondon,1999.