2024-09-No2-扣件技術新訊

余征諴博士 / 國立高雄科技大學 鍛造輥軋工程研究中心

各位【台灣扣件產業服務雲】會員先進們大家好，與您分享本期 #扣件技術新訊 (2024-09-No-2)：

#技術主題 : #無尾光纖布拉格光柵智慧螺栓感測技術

在高頻振動或極端溫度等苛刻環境中，螺栓鬆動會顯著降低大型結構的穩定性，從而對結構安全構成潛在風險。現有的檢測技術，如視覺檢測和超聲波檢測，儘管在一定程度上能夠實現監控，但在精確性、安裝和維護的便利性方面存在一定的局限性。

Hou 等人[1]提出了一種基於光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating, FBG)的無尾智慧螺栓設計，FBG 感測器可以測量應變和溫度對光纖內光柵的間距和折射率的影響，所導致反射波長的變化，進而實現扭矩監測及螺栓鬆動檢測。該設計將兩個 FBG 感測器嵌入 8.8 級 M24 螺栓中，分別用於應變測量(FBG1 感測器)和溫度補償(FBG2 感測器)。其中，FBG1 同時感測應變與溫度，而 FBG2 封裝於陶瓷套筒內，能有效隔離外部應變，僅對溫度變化作出響應，從而提供FGB1感測器精確的溫度補償，進一步提高 FBG1 感測器的應變測量精度。該智慧螺栓的無尾設計有效提高了應變與溫度補償測量的精確度和穩定性，具有優異的線性度與重複性。同時，無尾設計簡化了安裝流程，適合應用於要求高可靠性和穩定性的工業環境中。進行扭矩校正實驗測試，建立扭矩(0至500Nm)以及溫度(-40至90度C)與 FBG 中心波長之間的線性關係，並證實該智慧螺栓在重複測試中的線性度表現良好(R² ≥ 0.999)。

這種基於無尾 FBG 設計的智慧螺栓可應用於高精度螺栓鬆動監測系統，尤其適用於高層建築、橋樑等大型結構，從而顯著提升結構安全性。

應用該技術，可協助產業透過『無尾光纖布拉格光柵智慧螺栓感測技術』，建立『智慧感測扣件設計技術』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

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#參考資料：

[1] Hou, D., Zheng, M., Yang, Z., Li, R., & Li, X. (2024). A tailless FBG smart bolt with good performance. Heliyon., https://www.cell.com/heliyon/fulltext/S2405-8440(24)13803-0

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2024-09-No2, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_22d711d8-93ad-4910-99d7-f7abe596add9

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Tag: #Fastener, #Bolt, #Sensor, #Monitoring, #Screw.

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