雙傳感器協(xié)同工作：應(yīng)變片通過粘貼在螺栓光桿段（應(yīng)力分布均勻區(qū)域），測量軸向應(yīng)變并基于胡克定律計(jì)算軸力，靜態(tài)測量精度可達(dá) ±1% FS，滿足長期穩(wěn)定監(jiān)測需求；壓電傳感器采用 PZT 壓電陶瓷材料，利用正壓電效應(yīng)將扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力轉(zhuǎn)化為電信號，動態(tài)響應(yīng)速度達(dá)微秒級，可精準(zhǔn)捕捉瞬時(shí)扭矩變化。兩者數(shù)據(jù)通過多主體黑板協(xié)作模型實(shí)時(shí)融合，既覆蓋靜態(tài)穩(wěn)態(tài)監(jiān)測，又兼顧動態(tài)瞬態(tài)捕捉，實(shí)現(xiàn)全工況監(jiān)測覆蓋。

硬件與信號處理：硬件安裝上，應(yīng)變片采用凹槽預(yù)加工 + 環(huán)氧樹脂密封工藝，避免外部水汽、粉塵干擾，延長使用壽命；壓電傳感器集成于螺栓頭部，無需鉆孔破壞螺栓結(jié)構(gòu)，適配現(xiàn)役設(shè)備改造。信號處理環(huán)節(jié)，先通過小波包變換分離扭矩特征頻段（10-100kHz）以去除噪聲，再用最小二乘法建立應(yīng)變 - 軸力標(biāo)定曲線完成靜態(tài)校準(zhǔn)，最后通過 D-S 證據(jù)理論融合雙傳感器數(shù)據(jù)，有效降低單一傳感器誤報(bào)率（誤報(bào)率下降至 3% 以下）。

技術(shù)突破：借助 ABAQUS 有限元仿真分析螺栓應(yīng)力集中區(qū)域，優(yōu)化傳感器布局；壓電傳感器采用環(huán)形陣列設(shè)計(jì)，360° 覆蓋扭轉(zhuǎn)方向，靈敏度提升 20%；針對溫度干擾，選用自補(bǔ)償型應(yīng)變片與 KNN 基無鉛壓電材料，在 30-120℃溫度范圍內(nèi)，應(yīng)變測量變化量控制在 10.6% 以內(nèi)；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，通過全自動高強(qiáng)螺栓檢測儀施加 20-500kN 標(biāo)準(zhǔn)軸力，軸力測量誤差 ±1% FS，振動臺模擬 1-20Hz 松動過程，扭矩檢測誤差 ±3% FS。

應(yīng)用價(jià)值：在某風(fēng)電場塔筒螺栓組的試點(diǎn)應(yīng)用中，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測螺栓軸力衰減趨勢，預(yù)測誤差 < 5%，提前 72 小時(shí)預(yù)警松動風(fēng)險(xiǎn)；相比傳統(tǒng)單一傳感器方案，該系統(tǒng)減少 50% 傳感器配置數(shù)量，大幅降低風(fēng)電、橋梁等領(lǐng)域的監(jiān)測成本，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)已滿足 VDI2230 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，為智能螺栓技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化提供支撐。