4.8 振弦式传感器.ppt

4.8 振弦式传感器 一、工作原理和测量电路（一）工作原理 顾名思义，传感器的敏感元件是一根张紧的金属丝，称为振弦。在电激励下，振弦按其固有频率振动。改变振弦的张力F，可以得到不同的振动频率f，即张力与谐振频率成单值函数关系。 （二）弦的激发方式 要测量振弦振动频率，必须先激发振弦起振，给弦以足够的激励力。 振弦的激振方式： 间歇激发 连续激发 1、间歇激发 当振荡器给出激励脉冲，继电器吸合，电流通过磁铁线圈，使磁铁吸住振弦。脉冲停止后松开振弦，振弦便自由振动，在线圈中产生感应电动势经继电器常闭接点输出。感应电动势的频率即为振弦的固有频率，通过测量感应电动势的频率即可测量振弦张力的大小。 2、连续激发 连续激振使用了两个电磁线圈，一个用于连续激励，另一个用于接收振弦的振荡信号。当振弦被激励后，接收线圈2接受感应电势，经放大后，正反馈给激励线圈1以维持振弦的连续振荡。 （三）部件性能对传感器性能的影响 振弦 电磁铁 弦的夹紧件 二、传感器的特性分析 1、灵敏度 灵敏度k与材料系数K成正比而与弦的振动频率成反比。 材料系数K——材料的材质；几何尺寸 弦丝的长度↓，l=12～20mm；弦丝的横截面积↑ 2、非线性 振弦式传感器的输出-输入一般为非线性关系，其输出-输入特性如下图所示。 3、频率稳定性 振弦长度l和材料弹性模量E受温度的影响直接影响传感器的频率稳定性，而两者的影响是相反的。 三、振弦式传感器的应用 1、振弦式混凝土表面应变计 运用：测量混凝土表面的应变，主要设计用于安装到混凝土结构上，如:混凝土结构、桩；梁；桥；锚筋；隧洞衬砌；吊索。在混凝土结构上以及使用区间有限的部位仅需一个小截面即可安装。 2、振弦式沉降仪 运用：用于测量和控制纵向运动，水坝和河堤沉降；建筑地基和储油罐的沉降和隆起；海填埋的施工控制；桥墩和桥拱座的沉降；掩埋场的监测； *第四章 非电量的电测技术 弦乐器和乐鼓改变弦的粗细和长度，或改变鼓皮的张紧度和厚度，就可改变它们的发声频率。 对已定传感器： 为了得到线性的输出，可以选取曲线中近似直线的一段。也可以用两根振弦构成差动式振弦传感器，通过测量两根振弦的频率差来表示应力，可以大大地减小传感器的温度误差和非线性误差。 *第四章 非电量的电测技术