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龙图腾网获悉北京理工大学唐山研究院;北京理工大学申请的专利精确控制预紧力的数显扳手获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117300962B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311401873.9，技术领域涉及：B25B21/00；该发明授权精确控制预紧力的数显扳手是由刘检华;巩浩;黄嘉禹;王凯;敖晓辉;张文涛;张忠伟;邓新建设计研发完成，并于2023-10-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本精确控制预紧力的数显扳手在说明书摘要公布了：本发明涉及扳手技术领域，具体为一种精确控制预紧力的数显扳手，包括扳手主体，扳手主体头部设有棘轮扳头和方向锁扣，扳手主体中部表面设有显示屏幕、蜂鸣器和机械按键、内部设有控制器，扳手主体尾部内设有电源，棘轮扳头上可拆卸连接有魔术套筒；魔术套筒包括套筒主体，套筒主体内位于套筒口和套筒柄之间设有连接腔，连接腔内设有滑环，滑环的旋转部上固定有连接板，连接板上固定有压电晶片，压电晶片与滑环电连接并通过滑环实现在拧紧过程中与螺栓底部之间相对静止，滑环与控制器电连接；利用压电晶片发射超声波脉冲信号的方式测量预紧力，解决依照扭矩法拧紧螺栓很容易导致较高的预紧力离散性的问题，集成度高且可适配不同大小的螺栓。

本发明授权精确控制预紧力的数显扳手在权利要求书中公布了：1.一种精确控制预紧力的数显扳手，包括扳手主体，扳手主体头部设置有棘轮扳头和方向锁扣，扳手主体中部表面设置有显示屏幕、蜂鸣器和机械按键、内部设置有控制器，扳手主体尾部内设置有电源，棘轮扳头上可拆卸连接有魔术套筒；其特征在于，魔术套筒包括套筒主体，套筒主体内位于套筒口和套筒柄之间设置有连接腔，连接腔内设置有滑环，滑环的旋转部上固定有连接板，连接板上固定有压电晶片，压电晶片与滑环电连接并通过滑环实现在拧紧过程中与螺栓底部之间相对静止，滑环与控制器电连接； 拧紧过程中，压电晶片由与螺栓底部之间接触表面向螺栓内发送超声波脉冲信号，并接收超声波脉冲信号在螺栓内部传播反射后的脉冲回波信号，压电晶片通过滑环将脉冲回波信号发送至控制器；控制器基于接收到的脉冲回波信号的回波飞行时间计算预紧力，并通过显示屏幕同步显示计算得到的预紧力； 扳手主体内位于棘轮扳头一侧设置有脱扣机构，脱扣机构包括用于与棘轮扳头卡合的卡爪，卡爪与扳手主体铰接，位于卡爪远离棘轮扳头的一侧设置有安装板，安装板上穿设有顶杆，顶杆与卡爪之间设置有多级杠杆传动结构，顶杆驱动连接有电磁铁，电磁铁与控制器电连接； 套筒主体表面且与套筒口相对位置间隔设置有安装槽，安装槽沿着套筒主体轴线方向设置，安装槽中铰接有套筒夹爪；套筒夹爪呈L形，套筒夹爪中长臂置于安装槽内且端部与安装槽铰接，长臂呈向套筒口方向渐厚结构，套筒夹爪中短臂扣合在套筒口的端部；套筒主体表面螺接有调整旋筒，调整旋筒的一端套设于各个套筒夹爪外部，旋转调整旋筒可改变套筒夹爪间的距离，使得魔术套筒适用于夹紧不同尺寸的螺栓； 控制器包括PCB板和集成在PCB板上相互电连接的模数转换电路以及单片机；模数转换电路用于将脉冲回波信号转换为数字信号,便于后续的信号处理和计算；单片机是控制器功能实现的硬件基础，通过单片机接收、处理和输出信号来控制数显扳手中的各执行器件； 拧紧过程中，单片机通过机械按键接收操作者输入的预紧力模式和预紧力预设值； 压电晶片由与螺栓底部之间接触表面向螺栓内发送超声波脉冲信号，并接收超声波脉冲信号在螺栓内部传播反射后的脉冲回波信号，之后将脉冲回波信号发送至模数转换电路； 模数转换电路将脉冲回波信号转换为数字信号，并将数字信号发送至单片机； 单片机接收到转换为数字信号的脉冲回波信号后，确定脉冲回波信号的回波飞行时间，并利用以下表达式计算预紧力： ； 其中，表示无应力状态下超声波脉冲信号在螺栓内的传播速度，表示声弹性常数，表示螺栓材料的杨氏模量，表示螺栓有效横截面积，表示螺栓中单轴应力长度，表示回波飞行时间的变化，表示一阶展开误差，表示测量误差； 单片机通过显示屏幕同步显示计算得到的预紧力； 单片机通过显示屏幕同步显示计算得到的预紧力的过程，包括： 暂存计算得到的预紧力，并判断计算得到的预紧力是否处于合理区间内， 处于合理区间内的情况下，确定处于正常拧紧阶段，存储本次缓存的预紧力并通过显示屏幕同步显示； 不处于合理区间内的情况下，确定处于非正常拧紧阶段，清除本次缓存的预紧力并通过显示屏幕显示上一次存储的预紧力； 单片机通过显示屏幕同步显示计算得到的预紧力的过程之后，还包括： 单片机确定计算得到的预紧力是否达到预紧力预设值，在达到预紧力预设值的情况下，控制脱扣机构进行脱扣同时通过蜂鸣器进行报警。

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