只可间接测量

螺栓的作用在于紧固，可想而知预紧力（夹紧力）是最重要的测量参数。但预紧力又不像扭矩那样可以直接测得，只能通过间接的方式测得，测量方式也是五花八门，传统方式有应变片法、垫圈传感器法，而使用超声波来测量预紧力相比其他方法，确有不少优势，可以做到无损测量、真实测量、信息保存、成本节省。

既然有这么多好处，那超声波到底是如何实现预紧力测量的呢？

长度=力度

螺栓在自由状态下，内部不存在预紧力，而螺栓在紧固状态下，由于预紧力的作用，螺栓将发生形变，因此此时螺栓的变形量为ΔL，iBolt智能螺栓系统依据ΔL与预紧力F之间的数学关系，计算得到预紧力F，该数学关系如下：

其中，F为螺栓的预紧力；E为螺栓材质的弹性模量；S为螺栓截面积；ΔL为螺栓的变形量；L为螺栓副的装夹长度。依据公式，智能螺栓系统依据ΔL计算得到当前智能螺栓的预紧力F。

飞行时间=长度

智能螺栓系统发射和接收超声波脉冲电信号、测量并计算发射和回波电信号之间时间差。（下图蓝色薄片为压电片，将电信号转换为超声波在螺栓内沿直线飞行）

螺栓在自由状态下，发射和接收电信号之间的时间差为T0，螺栓在紧固状态下，螺栓发射和接收电信号之间的时间差为T1，由此依据电信号收发时间差与螺栓的变形量的关系，得到螺栓的变形量ΔL，最终由智能螺栓系统依据ΔL并结合上文公

式可得到当前状态下的智能螺栓的预紧力。智能螺栓系统测量原理示意图如下：

iBolt螺栓预紧力测量系统原理