振弦式传感器的工作原理及其特点.doc - 钢筋测力计_土压力计_孔隙水 ...
振弦式传感器的工作原理及其特点
振弦式传感器（String Vibration Sensor）是一种常见的机械振动测量装置，广泛应用于工程领域的振动监测和控制中。
本文将介绍振弦式传感器的工作原理及其特点。
一、工作原理振弦式传感器的工作原理基于维纳-弗洛伊德方程（Wien-Floquet-Equation），即将传感器的振弦进行理论分析，其中振弦是一个由弹性材料制成的细长线性结构。
当振弦受到外部机械振动作用时，会引起它的振动，传感器通过测量振动的频率、振幅和相位等参数，来确定外部振动的强度和频率。
振弦式传感器通常由振弦、固定支承和传感器电子模块组成。
振弦的两端固定在支承上，当受到外部振动力作用时，振弦会发生弯曲振动或拉伸振动。
传感器电子模块通过电极对振弦进行振动信号的采集和分析，将振动信号转化为电信号输出，完成对振动信号的测量。
二、特点1.高精度测量：振弦式传感器采用先进的振动信号处理技术，能够实现高精度的振动测量。
传感器对振动信号的测量范围广，能够捕捉到微小的振动变化。
2.宽频率响应：振弦式传感器具有较宽的频率响应范围，可以测量多种类型振动的频率。
传感器能够满足不同应用场景下的频率要求，适用于多种机械设备的振动监测。
3.快速响应：振弦式传感器响应速度快，可以准确捕捉瞬态振动信号。
传感器具有良好的动态特性，适用于对快速振动变化的监测和控制。
4.稳定可靠：振弦式传感器采用高品质的材料和先进的制造工艺，具有良好的稳定性和可靠性。
传感器在长时间工作中能够保持较高的测量精度，具有较长的使用寿命。
5.易于安装和维护：振弦式传感器安装简便，可以灵活布置在需要监测的位置。
传感器的维护成本低，不需要频繁的校准和调整。
6.多种输出方式：振弦式传感器可以通过模拟信号输出或数字信号输出，方便与其他设备进行数据交互和处理。
传感器具有多种接口选项，适配不同的控制系统和数据采集设备。
7.广泛应用：振弦式传感器广泛应用于机械设备振动监测、故障诊断和预警等领域。
(完整word版)振弦式传感器
基于振弦式传感器测频系统的设计白泽生(延安大学物理与电子信息学院陕西延安716000)利用振弦式传感器测量物理量是基于其钢弦振动频率随钢丝张力变化，输出的是频率信号，具有抗干扰能力强，对电缆要求低，有利于传输和远程测量的特点。
因此，可获得非常理想的测量效果。
1 振弦式传感器的工作原理振弦式传感器由定位支座、线圈、振弦及封装组成。
振弦式传感器可等效成一个两端固定绷紧的均匀弦，如图1所示。
振弦的振动频率可由以下公式确定：其中S为振弦的横截面积，ρv为弦的体密度(ρv=ρ/s)，△l为振弦受张力后的长度增量，E为振弦的弹性模量，σ为振弦所受的应力。
当振弦式传感器确定以后，其振弦的质量m，工作段(即两固定点之间)的长度L，弦的横截面积S，体密度ρv及弹性模量E随之确定，所以，由于待测物理量的作用使得弦长有所变化，而弦长的变化可改变弦的固有振动频率，由于弦长的增量△l与振弦的最长驻波波长的固有频率存在确定的关系，因此只要能测得弦的振动频率就可以测得待测物理量。
2 测频系统的设计2.1 基本原理振弦式传感器工作时由激振电路驱动电磁线圈，当信号的频率和振弦的固有频率相接近时，振弦迅速达到共振状态，振动产生的感应电动势通过检测电路滤波、放大、整形送给单片机，单片机根据接收的信号，通过软件方式反馈给激振电路驱动电磁线圈。
通过反馈，弦能在电磁线圈产生的变化磁场驱动下在本振频率点振动。
当激振信号撤去后，弦由于惯性作用仍然振动。
单片机通过测量感应电动势脉冲周期，即可测得弦的振动频率，最后将所测数据显示出来。
测频原理框图如图2所示。
2.2 系统硬件电路设计根据以上的基本原理和思想，设计的测频系统的整体电路如图3所示。
主要由激振电路、检测电路、单片机控制电路和显示电路等几部分组成。
工作过程是由单片机产生某一频率的激振信号，经放大后激励振弦振动，拾振线圈中产生的感应电动势经几级放大后送给单片机处理，最后送显示电路显示。
2.2.1 激振电路激振电路采用扫频激振技术，就是用一个频率可以调节的信号去激励振弦式传感器的激振线圈，当信号的频率和振弦的固有频率相接近时，振弦能迅速达到共振状态。
振弦式钢筋计原理
振弦式钢筋计原理
嘿，大家好呀！今天咱要来聊聊振弦式钢筋计原理，这可真是个超级有趣的东西呢！
你想想啊，就好比我们人有自己的感知能力，能感受周围的变化，振弦式钢筋计也有它独特的“感知方式”呀！它就像是建筑工程里的小侦探一样。
比如说在一个大桥的建设中，钢筋可是起着至关重要的作用，这时候振弦式钢筋计就上场啦！
它到底是怎么工作的呢？其实啊，它里面有根弦，就像琴弦一样呢。
当钢筋受到力的作用，比如被拉伸或者挤压的时候，这根弦的振动频率就会发生变化。
哇，是不是很神奇？就如同我们高兴的时候心跳会加快，而振弦式钢筋计也会因为外界的影响而有不同反应呢。
咱再拿盖房子来打个比方吧，要是没有振弦式钢筋计时刻监测着钢筋的情况，那不就像闭着眼睛走路一样危险嘛！它能及时告诉我们钢筋是不是安全，有没有出问题，这多重要啊！
在实际操作中，技术人员会把振弦式钢筋计安装在钢筋上，然后通过一些仪器来读取它的数据，就像医生用仪器检查我们的身体一样。
大家说这是不是超厉害的？
振弦式钢筋计原理虽然有点复杂，但是一旦你搞明白了，你就会觉得，哎呀，原来这么简单又这么有用啊！它真的是建筑工程中的好帮手，能让我们的建筑更加安全牢固。
所以说啊，可别小瞧了这个小小的振弦式钢筋计哦，它的作用可是大大的呢！
总之，振弦式钢筋计就如同一位默默守护的卫士，为建筑的安全保驾护航，让人怎能不对它感兴趣呢！。
各类传感器简介
1.BY-1型土压力传感器钢弦式表面应变传感器主要用于量测混凝土、钢筋混凝土、钢结构、网状钢结构的表面应变；也可用于已产生微裂的混凝土、钢筋混凝土工程裂缝变化的观测；或用于混凝土应力解除和温度应力的测量。
2.JXW-1型位移传感器主要用于测试隧道岩层之间、土层之间及其它工程地基基础等受压力后产生的位移量。
3.钢筋应力传感器除用于量测钢筋混凝土结构中的钢筋应力外还可将其串接起来用于量测隧道及地下结构锚杆的应力分布。
4.孔隙水压力传感器主要用于测试软基处理和病害水坝整治等工程中的岩石和土壤地下水的流动状态和水压力的大小，并把水压力从所量测的总土压力中分离出来；也可用孔隙水压力传感器量测孔隙水压力的大小和分布。
5.BY-1型土压力传感器采用双油腔结构形式，它的最大特点是，当传感器受力时，传感器油腔中的液体可使力传递均匀，同时由于弹性敏感元件的变形比弹性传力元件的变形增大若干倍，提高了传感器的灵敏度。
该产品主要用于路基、挡土墙、坝体及隧道等地下结构工程，动静态的测试。
6.基泰VSL570系列振弦式静力水准沉降系统广泛适用于测量土石坝、港口建设、公路、输（气）油管道、储油罐等基础填方结构的沉降（浮升）。
本系统为解决一族多个高程相近监测点的垂直位移及相对沉降变化提供了技术先进的解决方案。
数据采集可以用CTY-203型振弦读数仪人工读取，亦可接入其他振弦式自动化测量模块获取。
7.高智能型单点沉降计属于岩土工程监测设备或岩土工程测试仪器，是位移传感器的一种；单点沉降计是由位移计、测杆、锚头、沉降板组成。
钻孔后将单点沉降计埋入土体基础内部，测量锚头与沉降板之间的相对位移变化。
单点沉降计主要应用于公路、铁路、水利大堤等各种基础沉降、边坡位移的变形测量。
8.分层沉降计属于岩土工程监测设备或岩土工程测试仪器，是位移传感器的其中一种；分层沉降计是由多个位移计通过安装套件串联组成。
钻孔后将分层沉降计埋设于软土路基，测量软基的分层沉降变形情况。
振弦式 采集原理
振弦式采集原理振弦式采集原理引言：振弦式采集是一种常见的传感器采集原理，该原理利用振弦的振动来测量物理量的变化。
通过将物理量转化为振弦的振幅或频率变化，可以实现对物理量的准确测量。
本文将介绍振弦式采集的基本原理、工作原理以及应用领域。
一、振弦式采集的基本原理振弦式采集的基本原理是利用振弦的振动特性来测量物理量的变化。
振弦是一种细长的弹性杆，可以在一端固定，另一端自由振动。
当物理量作用于振弦时，振弦的振动特性会发生变化，从而可以通过测量振弦的振幅或频率来获取物理量的信息。
二、振弦式采集的工作原理振弦式采集的工作原理分为以下几个步骤：1.固定振弦：将振弦的一端固定在支撑结构上，确保振弦的另一端可以自由振动。
2.激励振弦：通过外部激励源对振弦进行激励，使其产生振动。
常见的激励源包括电磁激励、声波激励等。
3.测量振弦的振幅或频率：通过传感器测量振弦的振幅或频率变化。
常见的传感器包括光电传感器、压电传感器等。
4.转化为物理量：根据振弦的振幅或频率变化，经过一定的数学模型和算法，将其转化为所需测量的物理量。
三、振弦式采集的应用领域振弦式采集广泛应用于各个领域，如工业生产、科学研究、医学诊断等。
以下是几个典型的应用领域：1.力学测量：振弦式采集可用于测量物体的重量、压力、扭矩等力学量。
通过测量振弦的振幅或频率变化，可以准确地获取物体的力学信息。
2.环境检测：振弦式采集可用于测量环境中的温度、湿度、气体浓度等参数。
通过将这些参数转化为振弦的振幅或频率变化，可以实现对环境的准确监测。
3.医学诊断：振弦式采集可用于医学领域的诊断和监测。
例如，可以通过测量人体的呼吸频率、心跳频率等参数，来判断人体的健康状况。
4.结构监测：振弦式采集可用于对建筑物、桥梁等结构进行监测。
通过测量振弦的振幅或频率变化，可以及时发现结构的变形或破坏，从而保证结构的安全性。
结论：振弦式采集是一种常见且有效的传感器采集原理，通过测量振弦的振幅或频率变化，可以实现对物理量的准确测量。
振动探测器的基本工作原理及特点
振动探测器的基本工作原理及特点常用的几种振动探测器根据所使用的振动传感器的不同，振动探测器可分为：振动光纤探测器、泄漏电缆探测器、机械式振动探测器、惯性棒电子式振动探测器、电动式振动探测器、压电晶体振动探测器、电子式全面型振动探测器等多种类型。
不同类型的振动探测器其工作机理及安装要求也各有差异，以北京三安古德“sa-z8”振动探测器为例，它属于压电晶体振动探测器。
振动探测器的安装使用要点1．振动探测器属于面控制型探测器，室内明装、暗装均可，通常安装于可能入侵的墙壁、天花板、地面或保险柜上；2．探测器安装要牢固，振动传感器应紧贴安装面，安装面应为干燥的平面；3．安装于墙体时，距地面高2-2.4ｍ为宜，探测器垂直于墙面；4．埋入地下使用时深度为10cm左右，不宜埋入土质松软地带；5．振动探测器不宜用于附近有强震动干扰源的场所；6．安装的位置应远离振动源(如旋转的电机、变压器、风扇、空调)，如无法避开震动源，则视振动源震动情况，距离振动源1-3米；7．注意在振动探测器频率范围内的高频震动、超声波的干扰容易引起误报。
玻璃破碎探测器玻璃破碎探测器是专门用来探测玻璃破碎的探测器。
当犯罪分子打碎玻璃试图入侵作案时，即可发出报警信号。
以北京三安古德“sa-z8”玻璃破碎探测器为例，其是属于次声波—玻璃破碎高频声响双技术探测器。
因此它也是一种双鉴探测器，此种类型的探测器比普通的声控型单技术玻璃破碎探测器或声控—振动型双技术玻璃破碎探测器的性能有了进一步的提高，是目前较好的一种玻璃破碎探测器。
探测玻璃破碎高频声响的原理玻璃破碎时发出的响亮刺耳的声音频率是处于大约10～15KHZ 的高频段范围内。
将带通放大器的带宽选在10～15KHz的范围内，就可将玻璃破碎时产生的高频声音信号取出，从而触发报警。
但对人的脚步声、说话声、雷雨声等却具有较强的抑制作用，从而可以降低误报率。
次声波的产生次声波是频率低于20Hz的声波，属于不可闻声波。
基于振弦式传感器的压力测试仪——信号采集与处理模块论文完整版(1)
1 绪论在大型土木工程的安全监测中，压力作为一个重要的参数，其检测方法一直备受重视。
通过对各种结构所受压力的实时检测，对保障健康、降低事故发生率具有重要的意义。
由于振弦式传感器具有输出信号稳定、易检测、精度和分辨率高等诸多优点，因此是目前国内外普遍重视和广泛应用的一种非电量电测的传感器。
基于振弦式传感器的压力测试仪的使用对国民安全和国民经济起着举足轻重的作用。
1.1 课题研究目的和意义在建筑工业中，安全问题是重中之重，一旦一个工程安全问题得不到保障，投入的资金再多，耗费的人力物力再大，也都显得没有任何意义。
振弦式仪器是目前我国土石坝内部观测的首选仪器,它在大坝监测、桥梁监测和岩石工程中占有重要地位。
基于扫频激振技术的激振单线圈振弦式传感器的方法为实现上述工程自动监测系统提供有力支持。
基于扫频激振技术的振弦式传感器应用于某型分布式网络测量系统中，用于大坝内部应力自动监测,具有起振迅速、测值可靠、自动化程度高的突出优点,取得了较好的应用效果。
基于振弦式传感器的压力测试系统对桥梁结构的安全性和对国民经济起着举足轻重的作用。
对桥梁的运行状况进行健康监测，可以有效预防突发性灾难，减少损失, 避免人员伤亡, 确保基础设施与使用者的安全。
1.2 国内外技术发展现状振弦传感器得到了迅速的发展和应用。
在国外，德国的MAlHAK、法国的TELEMAL、美国的SINCO和FOXBORO、英国的SCHLUBERGER及挪威等多家公司，都有振弦传感器的系列产品。
国内从60年代起，先后研制开发了适合各种测试目的的多种振弦传感器的系列产品，如振弦式压力计、土压力计、空隙水压力计、应变计、测力(应力)计、钢筋计、扭力计、位移计、反力计、吊重负荷计、倾斜计等等。
它们广泛应用于港口工程、土木建筑、道路桥梁、矿山冶金、机械船舶、水库大坝、地基基础等测试，已成为工程、科研中一种不可缺少的测试手段，显示出了其广阔应用和发展的前景。
除了振弦式传感器外，还有振筒式、振梁式和振膜式等传感器，它们统称为谐振式传感器。
振弦式传感器的工作原理及其特点
振弦式传感器的工作原理及其特点振弦式传感器是一种常见的测量物理量的传感器，其工作原理是基于共振频率的变化。
该传感器通常由一根细长的弹性杆状物体（振弦）组成。
当受到外界物理量的作用时，振弦将发生弯曲、扭转等形变，从而改变其固有的共振频率。
通过测量共振频率的变化，我们可以得到外界物理量的相关信息。
振弦式传感器的工作原理可以通过简单的梁（杆）弯曲模型来解释。
当振弦受到外力作用时，它将在弯曲方向上振动。
振动的频率取决于振弦的弹性特性和几何尺寸。
在无外力作用时，振弦具有固有的基频。
当外力作用于振弦时，它将改变振弦的弹性特性和几何尺寸，从而改变其频率特性。
因此，通过测量频率的变化，我们可以获得外力的信息。
1.高灵敏度：振弦式传感器可以实现很高的灵敏度。
由于振弦对外力变化的响应非常敏感，因此可以检测到微小的力、压力、液位等变化。
这使得振弦式传感器在许多应用中非常有用，特别是需要高精度测量的场合。
2.宽测量范围：振弦式传感器适用于广泛的测量范围。
它可以测量从微小的力到大型结构的压力、应变等物理量。
通过选择合适的振弦材料和尺寸，可以实现不同范围的测量要求。
3.快速响应：由于振弦式传感器对外界物理量的变化非常敏感，因此其响应速度非常快。
这使得它在需要高频率反馈的快速响应系统中非常有用，例如振动测量和动态力学测量。
4.高精度：振弦式传感器具有高精确度。
通过精确计算和控制振弦的几何尺寸和材料特性，可以获得非常准确的测量结果。
此外，振弦式传感器的测量结果受到环境温度、湿度等因素的影响较小，因此可以在各种环境条件下获得可靠的测量数据。
5.强韧耐用：振弦式传感器通常采用高强度、耐腐蚀的材料制成，可以在恶劣的工作环境中使用。
其结构简单，无易损件，因此具有较长的使用寿命和良好的可靠性。
6.易于集成和安装：振弦式传感器可以灵活地设计和制造，便于集成到各种系统和设备中。
它们通常采用小型、轻量级的结构，易于安装和操纵。
此外，振弦式传感器可以通过合适的信号放大和处理电路，与其他设备进行接口连接，实现自动化控制和远程监测。
8.2振弦式传感器
返 回 上一页 下一页
返 回 上一页 下一页
由于振弦的Q值很高，电路只有在振弦的固有振动频率上 才能满足振荡条件。 因此，电路的输出信号频率就严格地控制在振弦的固有 振动频率，而与作用力的大小有关。这样，就可以通过
测量输出信号的频率来测量力、压力、扭矩变形等。
图 8.2.1（ b）中的 R1 、 R2 和场效应管组成负反馈网络，
返
回
上一页
下一页
8.2.2 8.3.2 激振装置 扭矩测量原理
振弦振动有强迫振动、自由振动和自激振动三种方式。 图8.2.2给出了振弦传感器在自激振动状态下的两种激励方
式的原理图。
（1）磁电式变换器 如图8.2.2a所示。振弦也作为振荡电路的一部分位于磁场 中，当振弦通入电流后就产生振动，并输出一个信号，经 放大后又正反馈给振弦使其连续振动。
返
回
上一页
下一页
图8.2.2 振弦传感器的自激振动方式原理图
a) 磁电式变换器 b）电磁式变换器
振弦的等效LC谐振回路作为整个振荡电路中的正反馈网 络，由于振弦对于它的固有振动频率有着非常尖锐的阻 抗特性，电路只在其信号频率等于振弦的固有振动频率 时才能达到振荡条件。
R1、R2和场效应管组成负反馈网络，起着控制起振条件 和振荡幅值的作用。
的频率，根据频率变化测定膜片所受压
力的大小。
返 回 上一页 下一页
3.5.13.5传感器测量原理振弦式传感器原理
June 10, 2004
11
Introduction to thesis
3.5 钢弦式压力盒
3.5.1 基本原理 土压力盒的主要技术性能参数
• 灵敏度系数K
土压力盒在未受压力时：
f0
1 2L
0
•
土压力盒在受压力时： fi
1 2L
0
灵敏度系数 传感器系数
• 综合以上两式可得：
Pi
4L2 • A
，易于防潮，可用于长期观测，故在地下工程和岩土工程现场测 试和监测中得到广泛的应用。其缺点是灵敏度受压力盒尺寸的限 制，并且不能用于动态测试。该种传感器是测定地下结构和岩土 体压力最为常用的元件。
June 10, 2004
5
Introduction to thesis
3.5 钢弦式压力盒
构造分类 现在使用的土压力盒，从盒体构造分，可以分为：
• 单膜式土压力盒 • 双膜式土压力盒
June 10, 2004
土压力传感器
6
Introduction to thesis
3.5 钢弦式压力盒
June 10, 2004
1——一次膜 2——盒体
3——后盖
单膜式土压力传感器
7
Introduction to thesis
3.5 钢弦式压力盒
1——一次膜 2——盒体 3——后盖 4——二次膜
21
3.5 钢弦式压力盒 3.5.2土压力盒的选择和埋设
土压力盒的埋设方法 直接埋设 预留孔埋设 量测墙体接触压力时 土压力盒的埋设
22
3.5 振弦式传感器 3.5.3振弦式钢筋应力计
钢弦式钢筋应力计的构造 钢弦式钢筋应力计主要由传力应变管（钢管）、钢弦及其夹紧部 件、电磁激励线圈等组成。基本原理与钢弦式土压力盒相同。
振弦式传感器的工作原理
振弦式传感器的工作原理振弦式传感器是一种基于振动原理的传感器，能够测量物体的重量、压力、拉力、扭矩等物理量。
它主要由振动系统、传感器信号处理器等组成。
本文将详细介绍振弦式传感器的工作原理。
1. 振弦式传感器的基本结构振弦式传感器主要由振弦、加速度计和电子秤三部分组成。
振弦：振弦是传感器的核心部分，它由两个平行的弦组成，用来测量物体施加在传感器上的力。
加速度计：加速度计是用来测量振弦在振动过程中加速度的一种设备。
电子秤：电子秤是将电子元件与传统机械秤结合起来的一种智能秤，能够将振弦产生的信号转换成数字信号输出，从而实现精确的测量。
2. 振弦式传感器的工作原理振弦式传感器的原理基于振动原理，通过测量振弦在物体施加作用力的情况下，在垂直方向的振动状态和振动周期的变化，来确定物体的质量。
在静止状态下，传感器振弦处于稳定状态，平衡力和弹性力平衡。
但当施加作用力时，振弦发生弹性形变，暂时失去平衡状态，从而导致振弦发生振动。
振动过程中，振弦始终处于弹性变形状态，而变形程度和物体施加的力成正比。
同时，振弦的振动周期和物体的质量成正比，振动幅度和物体施加的力和质量也成正比。
加速度计则测量振弦在振动状态下的加速度，经过积分后得到振弦的振动位移。
进而通过信号处理器处理后，输出电信号进行计算和转换，最终得到物体的质量。
3. 振弦式传感器的优缺点3.1 优点1.测量范围大：振弦式传感器可以测量物体的重量、压力、拉力、扭矩等物理量，测量范围大。
2.精度高：振弦式传感器精度高，可以实现精确测量，并且稳定性好。
3.响应速度快：振弦式传感器相对于其他传感器响应速度较快，可以实现实时读取。
3.2 缺点1.价格高：振弦式传感器价格较高，不适合大规模生产。
2.使用不方便：振弦式传感器需要在物体上施加作用力才能测量，使用上较为不方便。
3.稳定性不够高：由于振弦式传感器振动时需要克服空气摩擦力和阻尼力等因素的影响，因此稳定性不够高。
4. 总结振弦式传感器通过测量振弦在振动过程中的振幅、频率等参数来测量物体的重量、质量、压力、拉力等物理量，具有测量范围大、精度高和响应速度快等优点。
8.2振弦式传感器
8.2.1 工作原理 8.2.2 激振装置 8.2.3 振弦传感器的误差 8.2.4 振弦式传感器应用
返回
下一页
概述
✓ 振弦式传感器具有良好的测量特性，它可以做到小于0.1% 的非线性特性，0.05%的灵敏度和小于0.01%/℃的温度误差。
✓ 此外，传感器的结构和测量电路都比较简单。 ✓ 广泛应用于精密的压力、力、扭矩等测量中。
✓ 根据以下三式
d
dt
， eBle ，和 FL BeliL
可得
eBed d ltB ked d lF tLB k 2 le2d d itL （8.2.6）
式中，iL为对应于力FL的电流。
返回
上一页
下一页
✓ 由式（8.2.6）可以看出，振弦的弹簧作用相当于电路中
的电感，其等效电感为
L B 2le2 k
返回
上一页
下一页
返回
图8.2.1 振弦式传感器工作原理 (a) 结构示意 (b)电路原理图
上一页
下一页
✓ 振弦在电路中可以等效为一个并联的LC回路。
✓ 如图8.2.1（a），一根有效长度为le的振弦在磁感应强 度为B的磁场中振动时，振弦上有感应电动势e产生和电 路i流过。
✓ 此时，振弦所感受的力为： FBlei。
图8.2.2 振弦传感器的自激振动方式原理图 a) 磁电式变换器 b）电磁式变换器
返回
上一页
下一页
（2）电磁式变换器
✓ 图8.2.2b为电磁式变换器的原理图，其中有两个磁钢和 两个线圈。线圈1激励振弦振动，线圈2拾振并产生感应 电动势。
✓ 图中线圈2检测到的电动势e被送到放大器输入端，经放 大后送到电磁铁线圈1以补充能量。
振弦式孔隙水压力计工作原理及安装方法
振弦式孔隙水压力计工作原理及安装方法工作原理：孔隙水压力计由两部分组成，第一部分为滤头，由透水石、开孔钢管组成，主要起隔断土压的作用；第二部分为传感部分，土孔隙中的有压水通过透水石汇集到承压腔，作用于承压膜片上，膜片中心产生扰曲引起钢弦应力发生变化，钢弦的自振频率随之发生变化。
孔隙水压力计安装1、安装前的准备将孔隙水压力计前端的透水石和开孔钢管卸下，放入盛水容器中热泡，以快速排除透水石中的气泡，然后浸泡透水石至饱和，安装前透水石应始终浸泡在水中，严禁与空气接触。
2 、钻孔埋设孔隙水压力计埋设是一项技术性很强的工作，各个环节都要认真仔细对待才可能取得最后的成功。
●方法一：一个钻孔埋设一个孔隙水压力计。
具体步骤为①钻孔到设计深度以上0.5m-1.0m；②放入孔隙水压力计，采用压入法至要求深度；③回填1m以上膨润土泥球；④封孔。
●方法二：一孔内埋设多个孔隙水压力计时，压力计间隔不应小于1m，并作好各元件间的封闭隔离措施。
埋设顺序为①钻孔到设计深度；②放入第一个孔隙水压力计，观测段内应回填透水填料，再用膨润土球隔离；③回填膨润土泥球至第二个孔隙水压力计位置以上0.5m；④放入第二个孔隙水压力计至要求深度，回填透水填料；⑤回填膨润土泥球…，以此反复，直到最后一个；⑥回填封孔。
优缺点比较：方法一：该方法的优点是埋设质量容易控制，缺点是钻孔数量多，比较适合于能提供监测场地或对监测点平面要求不高的工程。
方法二：此种方法的优点是钻孔数量少，比较适合于提供监测场地不大的工程，缺点是孔隙水压力计之间封孔难度很大，封孔质量直接影响孔隙水压力计埋设质量，成为孔隙水压力计埋设好坏的关键工序，封孔材料一般采用膨润土泥球。
注意事项（1）孔隙水压力计应按测试量程选择，上限可取静水压力与超孔隙水压力之和的1.2倍。
（2）采用钻孔法施工时，原则上不得采用泥浆护壁工艺成孔。
如因地质条件差不得不采用泥浆护壁时，在钻孔完成之后，需要清孔至泥浆全部清洗为止。
振弦式传感器的工作原理及其特点
60年代起，先后研制开发了适合各种测试目的的多种振弦传感器的系列产品，如振弦式压力计、土压力计、空隙水压力计、应变计、测力（应力）计、钢筋计、扭力计、位移计、反力计、吊重负荷计、倾斜计等等。
它们广泛应用于港口工程、土木建筑、道路桥梁、矿山冶金、机械船舶、水库大坝、地基基础等测试，已成为工程、科研中一种不可缺少的测试手段，显示出了其广阔应用和发展的前景。
2.工作原理振弦式传感器由受力弹性形变外壳（或膜片）、钢弦、紧固夹头、激振和接收线圈等组成。
钢弦自振频率与张紧力的大小有关，在振弦几何尺寸确定之后，振弦振动频率的变化量，即可表征受力的大小。
现以双线圈连续等幅振动的激振方式，来表述振弦式传感器的工作原理。
如图丨所示，工作时开启电源，线圈带电激励钢弦振动，钢弦振动后在磁场中切割磁力线，所产生的感应电势由接收线圈送入放大器放大输出，同时将输出信号的一部分反馈到激励线圈，保持钢弦的振动，这样不断地反馈循环，加上电路的稳幅措施，使钢弦达到电路所保持的等幅、连续的振动，然后输出的与钢弦张力有关的频率信号。
接收贱圈输止團］掘弦旬割S器工作原理團（连鮭超D振弦这种等幅连续振动的工作状态，符合柔软无阻尼微振动的条件，振弦的振动频率可由下式确疋;L --- 钢弦的有效长度i p 一-钢弦材料密度；（T 0——钢弦上的初始应力。
由于钢弦的质量m长度L、截面积S、弹性模量E可视为常数，因此，钢弦的应力与输出频率f 0 建立了相应的关系。
当外力F未施加时，则钢弦按初始应力作稳幅振动，输出初频 f 0 ;当施加外力（即被测力——应力或压力）时，则形变壳体（或膜片）发生相应的拉伸或压缩，使钢弦的应力增加或减少，这时初频也随之增加或减少。
因此，只要测得振弦频率值f,即可得到相应被测的受力壳体钢弦式中，f 0初始频率;力——应力或压力值等。
3.振弦的激振方式振弦式传感器的振弦是钢弦，通过激振产生振动。
振弦激振的方式分为间歇触发激振和等幅连续激振。
振弦式传感器的优势
振弦式传感器的优势振弦式传感器是测量物体振动的一种传感器，它可以通过检测物体的振动频率和振幅来获得物体的运动状态和变形情况。
与其他传感器相比，振弦式传感器具有以下优势。
灵敏度高振弦式传感器采用了振动式原理，其灵敏度比力学式传感器、光学传感器和电子式传感器等传感器高出许多。
在测量细小的振动时，振弦式传感器比其他传感器更加精确。
同时，由于其不受外部电磁干扰的影响，其测量精度也更高。
频率范围广振弦式传感器可以覆盖较大的频率范围，从几千赫兹到几十千赫兹的频率均可测量。
对于一些高速、高频的振动测量，振弦式传感器的应用效果更加明显。
由于其工作原理简单，因此可以在低频、小频率下进行测量，具有一定的多功能性。
线性度高振弦式传感器的输出信号与振动的振幅、频率成直线关系，即具有线性特性，更容易进行信号处理。
通过信号处理技术，可以更好的处理数据，提高数据的平滑性和准确性。
尺寸小振弦式传感器的结构简单、尺寸小、重量轻。
在实际应用中，振弦式传感器可以轻松地集成到物体上，不必担心传感器本身对物体的影响。
在小空间和夹角处，振弦式传感器也显得格外适合。
维护成本低振弦式传感器的结构简单，工作原理可靠，运动部件少，因此其使用寿命比其他传感器更长。
同时，其维护成本也低。
振弦式传感器的输出信号稳定而精确，无需额外的校准和修理，减少了维护的需求，降低了使用成本。
应用广泛振弦式传感器的应用范围非常广泛，可以用于机械、工程、建筑、能源、生物、医学等多个领域。
因为其可靠性高、精度高、线性好，振弦式传感器被广泛应用于振动磨损、结构健康监测、风力发电机、空气动力学、空气污染等领域。
并且由于其灵敏度高、尺寸小，可以在极为恶劣的环境下进行长期稳定的运转。
总的来说，振弦式传感器由于其高灵敏度、广泛的频率范围、高线性度、小尺寸、低维修使用成本，以及广泛的应用领域等优点，成为了众多领域中优秀的传感器之一，发挥了巨大的作用。
从现有的技术进展来看，振弦式传感器的应用领域仍将会进一步扩展。
振弦式应变传感器特性研究_张莉
收稿日期:2004-06-28作者简介:张 莉(1973-),女,山西平顺人,工程师,硕士,从事煤炭技术开发与管理工作。
理论研究振弦式应变传感器特性研究张 莉(天地科技股份有限公司,北京和平里 100013)摘 要:振弦式应变传感器具有很多特点和优点,稳定性好,可靠性高,近年来被一些重大工程如核电站安全壳、煤矿井巷等所广泛选用。
介绍了振弦式应变传感器基本原理,工作特征和使用选型。
关键词:振弦式应变传感器;应变;频率;灵敏系数中图分类号:T H87 文献标识码:A 文章编号:1005-2798(2004)05-0002-031 工作原理将一根金属丝(弦)两端固定然后张拉,金属丝内部将产生一定的张力,此时金属丝的固有振动频率与其内部张力就具有一定的定量关系,根据动力学原理可以得到金属丝振动公式(1)。
f =k l σρ(1)式中:f ———金属弦的振动频率,Hz ;k ———0,1,2……;σ———金属丝内部张力,N ;l ———金属丝长度,m ;ρ———金属丝密度,kg /m 。
由公式(1)知,金属丝振动频率与张力的平方成正比,当金属丝内部张力变化时,其固有振动频率将随之发生变化,通过测试弦的固有振动频率的变化就可以确定其内部张力,而内部张力可以由结构应变引起,振弦式应变传感器就是根据这一原理而制成。
振弦式应变传感器结构,见图1。
一根金属钢丝弦两端被固定,外部有一金属管起支撑和保护作用,金属管的中间位置有一个激励线圈和测温电阻,用一个脉冲电压信号去激励线圈,线圈中将产生变化的磁场,钢丝弦在磁场作用下产生衰减振动,振动频率为钢丝弦固有频率,因此可知钢丝弦固有频率与其长度、内部张力有关。
当传感器两端受到压缩或拉伸时,其内部张力将发生变化,从而引起钢丝弦固有频率的变化,所以通过钢丝弦的固有频率的变化,可以方便地测出外界应变的变化。
振弦式传感器主要有两种工作方式,一种是单线圈激励方式,另一种为双线圈激励方式。
振弦式传感器的工作原理及其特点
4.1非线性
由(1)式可知，振弦式传感器的特性曲线是非线性的，测试的量值需用查对率定曲线的办法进行判定，是相当麻烦的。因此，必须进行线性回归，作线性化处理。在选择了较佳的传感器工作频段时，从实测数据对比，其线性误差可小于2‰，能较为简便地适应自动测试分析，也能保证较高的测试精度。
两种技术的构成不同，带来一些性能上的差异。一般而言，“拨振”-单线圈方式由于在传感器内的电子部件降低到最低限度，传感器的可靠性及耐恶劣环境性都更好一些；同时，由于只采用一个线圈，传感器的体积可以做得很小(而自动谐振式传感器需要更长的钢弦以便容纳两个线圈)；此外，由于单线圈振弦仪器只需两芯电缆，总体费用也更便宜。而“自动谐振”-双线圈方式的优点是可通过高速计数技术或把频率转换成电压方式在一定范围可进行动态应变测量(通常动态信号输人频率限制在大约1OOHz内，这主要取决于传感器的谐振频率)。自动谐振”技术的另一优点是可以使用通用的频率计和数据记录仪即可读取其它制造商的自动谐振传感器的数据。
4.2灵敏度
由(1)式可知，灵敏度与弦长L成反比,将(1)式平方，取对数再求导数，
上式表示相应于单位应力增量引起基频的改变量，称为振弦的灵敏度。由上式可见，要提高灵敏度最有效的办法是缩短弦长，同时在保证振弦能稳定起振的情况下，钢弦应力尽可能小些。此外，采用细弦，减小抗弯刚度，也可以提高灵敏度。但振弦应满足柔软无阻尼振动运动微分方程，故钢弦不能过短，弦长与直径之比应大于200，—般在300-400之间为宜。
振弦式传感器的工作原理及其特点
1.概述
振弦式传感器是目前国内外普遍重视和广泛应用的一种非电量电测的传感器。由于振弦传感器直接输出振弦的自振频率信号，因此，具有抗干扰能力强、受电参数影响小、零点飘移小、受温度影响小、性能稳定可靠、耐震动、寿命长等特点。与工程、科研中普遍应用的电阻应变计相比，有着突出的优越性：
振弦式压力传感器原理
振弦式压力传感器原理振弦式压力传感器原理振弦式压力传感器是一种常用的压力测量设备，其原理基于振弦在受力时的共振频率变化。
以下将从浅入深地解释振弦式压力传感器的原理及其工作过程。
原理概述振弦式压力传感器的原理基于以下几个关键点：1.振弦：振弦是指由材料制成的细长弹性体，具有一定的弹性和质量。
2.共振频率：振弦在特定长度和拉力下的自然振动频率，与振弦的长度、材料和张力有关。
3.压力引起的张力变化：施加在振弦上的压力会导致张力的变化，进而改变振弦的共振频率。
工作原理振弦式压力传感器的工作过程可以简述为以下几个步骤：1.安装：将振弦式压力传感器安装在待测对象上，使其与压力源接触。
2.张力变化：当压力引起的张力变化作用在振弦上时，振弦的共振频率会发生改变。
3.传感器检测：传感器通过测量振弦的共振频率变化来间接检测压力的大小。
4.传输信号：传感器将测得的数据转化为电信号，并传输给外部设备进行进一步的处理和分析。
振弦式压力传感器的关键设计因素1.振弦材料：振弦的材料决定了其弹性和共振频率的范围。
常见的振弦材料包括金属、合金和聚合物等。
2.振弦长度：振弦长度与共振频率呈反比关系，较短的振弦共振频率较高，较长的振弦共振频率较低。
3.张力控制：振弦的张力会影响到振弦的共振频率，因此需要对张力进行精确控制，以确保传感器的准确性和稳定性。
4.灵敏度调节：通过调节振弦的长度、张力和材料等参数，可以调节传感器的灵敏度，以满足不同应用需求。
优势和应用领域振弦式压力传感器具有以下优势：•高精度: 通过监测共振频率变化，能够实现较高的精确度和稳定性。
•高可靠性：振弦式压力传感器结构简单，没有移动部件，因此具有较长的使用寿命和较高的可靠性。
•宽测量范围：通过调节振弦的参数，可以满足不同压力范围的测量需求。
振弦式压力传感器广泛应用于以下领域：•工业控制和自动化•制造业和工艺监测•石油和化工行业•医疗设备和生物医学研究等。
结论振弦式压力传感器利用振弦在压力引起的张力变化下的自然共振频率变化，间接测量压力大小。
振弦式孔隙水压力计工作原理
振弦式孔隙水压力计工作原理“哇塞，你们知道那个神奇的东西叫啥不？”有一天，我和小伙伴们去工地旁边玩，看到一个奇怪的仪器。
大家都好奇地围过去，七嘴八舌地讨论起来。
那个神奇的东西就是振弦式孔隙水压力计。
它就像一个小侦探，能探测地下的秘密呢。
它有几个关键部件哦。
有一个像小盒子一样的东西，那里面装着振弦。
这个振弦可重要啦，就像我们的心脏一样，是压力计的关键。
还有一些电线，把压力计和外面的世界连接起来。
那它有啥功能呢？它能测量地下水里的压力，就像我们用尺子量东西一样准确。
如果地下水的压力太大了，它就会发出信号，告诉大人们要小心。
振弦式孔隙水压力计的主要技术可厉害啦。
它就像一个魔法棒，能变出我们不知道的信息。
它的工作原理呢，就像一个小弹簧。
当地下水的压力变化时，振弦就会跟着动。
这个动呢，会通过电线传出去，让大人们知道地下发生了啥。
就像我们给好朋友传话一样，把消息传递出去。
在我们的生活中，振弦式孔隙水压力计也有很多用处呢。
有一次，我们家旁边要建一个大楼。
工地上就有很多这样的压力计。
我就问爸爸，这是干啥用的呀？爸爸说，这是为了保证大楼建得安全。
如果地下水的压力太大，大楼就会不稳。
就像我们走路，如果地面不平，就会摔跤一样。
在一些河边、湖边，也会用到这个压力计，看看水会不会对岸边造成危险。
我觉得振弦式孔隙水压力计真的好神奇呀。
它虽然看起来小小的，但是却能发挥这么大的作用。
它就像一个默默守护我们的小卫士，让我们的生活更安全。
我们应该好好爱护这些神奇的仪器，让它们为我们的生活带来更多的保障。
振动传感器原理总结
振动传感器原理总结一，振动传感器的力学原理惯性式传感器是利用弹簧质量系统的强迫振动特性来进行振动测量的。
这种传感器被直接固定在被测振动体上，不需要相对固定点。
测量所得结果直接以固结于地球上的惯性参考系坐标为参考坐标，因此，它是一种绝对式拾振仪器。
下图是这类传感器的结构原理图。
在一个刚性的外壳里面，安装一个单自由度的有阻尼的弹簧质量系统。
根据质量块相对于外壳的运动来判断被测振动体的振动。
设振动体的位移是y=y(t),并假定由它引起仪器质量块相对于仪器外壳的位移为x(t)(以其静平衡位置为0点)，则质量块绝对位移 z=x+y.进行受力分析可得设振动体作简谐振动 y=Ym*sinwt代入得到两部分的解。
一部分是齐次方程的解，代表拾振器系统的自由振动。
由于阻尼，慢慢衰减掉了。
第二部分为特解，代表强迫振动。
可以表示为其中代表了仪器外壳的振幅Xm 与振动体的振幅Ym 之间的关系。
代表了信号x 与信号y 之间的相位差。
由横坐标，以m Y X ωωm为纵坐标，可以()Ωω为以画出关系图，即为仪器的位移幅频特性曲线。
也可以将关系画图表示，得到传感器的位移相频特性曲线。
y m kx x c x m -=++()αω-X =t sin m x ()()212arctanΩ-Ω=ωωζα()()()2222m 21Ω+⎥⎦⎤⎢⎣⎡Ω-ΩY =X ωζωωm ()()()2222m 21Ω+⎥⎦⎤⎢⎣⎡Ω-Ω=Y X ωζωωωωm()()212arctanΩ-Ω=ωωζα()()()2222m 21Ω+⎥⎦⎤⎢⎣⎡Ω-ΩY =X ωζωωm二，常用振动传感器运动量与电量的转换原理及换算关系1，动圈型磁电式速度拾振器对于中频小位移的情况，广泛采用速度拾振器。
它的工作原理是：将它和被测振动体股接在一起，使传感器的轴线与测振方向一致；振动体的振动引起芯杆，线圈和阻尼杯运动，由于线圈放在磁场中间，运动的线圈切割磁力线，使线圈中感生电动势。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
振弦这种等幅连续振动的工作状态，符合柔软无阻尼微振动的条件，振弦的振动频率可由下式确定；
式中，f 0 ——初始频率；
L——钢弦的有效长度i
p一-钢弦材料密度；
σ o ——钢弦上的初始应力。
由于钢弦的质量m、长度L、截面积S、弹性模量E可视为常数，因此，钢弦的应力与输出频率f 0 建立了相应的关系。
当外力F未施加时，则钢弦按初始应力作稳幅振动，输出初频f 0 ；当施加外力(即被测力——应力或压力)时，则形变壳体(或膜片)发生相应的拉伸或压缩，使钢弦的应力增加或减少，这时初频也随之增加或减少。
因此，只要测得振弦频率值f，即可得到相应被测的
上式表示相应于单位应力增量引起基频的改变量，称为振弦的灵敏度。
由上式可见，要提高灵敏度最有效的办法是缩短弦长，同时在保证振弦能稳定起振的情况下，钢弦应力尽可能小些。
此外，采用细弦，减小抗弯刚度，也可以提高灵敏度。
但振弦应满足柔软无阻尼振动运动微分方程，故钢弦不能过短，弦长与直径之比应大于200，—般在300-400之间为宜。
4.3 温度影响
由于传感器零件的金属材料膨胀系数的不同，造成了温度误差。
为减小这一误差，在零件材料选择上，除尽量考虑达到传感器机械结构自身的热平衡外，并从结构设计和装配技术上不断调整零件的几何尺寸和相对固定位置，以取得最佳的温度补偿结果。
实践结果表明，传感器在-10 -55℃ 使用温度范围内时，温度附加误差仅有1.5Hz／lO℃。
4.4 稳定性
振弦式传感器是机械结构式的，它不受电流、电压、绝缘等电参数的影响，因此，零点稳定。
这是这类传感器的突出优点。
但若材料选择处理不当，由于残余应力、蠕变等因素，会严重影响传感器的稳定性。
为了提高振弦式传感器的长期稳定性，必须严格选择材料、工艺处理、加工方法
并进行时效处理，才能保证其良好的稳定性。
4.5 滞后性
由于振弦式传感器是机械结构式的，以钢弦为转换元件，存在滞后的特性，因此，只能适用于静态和不大于1 0Hz的准动态测试。
5. 振弦传感器的主要技术指标
1)指标
(1)回差：士0．5％(20士5℃ )。