振弦式传感器资料

2019/6/16
第四章 非电量的电测技术
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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。
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3、频率稳定性
f
2

1 4l 2
El
vl

K
f
df f
dE E 3 dl 2 2l
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。
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三、振弦式传感器的应用
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。
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第四章 非电量的电测技术
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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
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（三）部件性能对传感器性能的影响
振弦 电磁铁 弦的夹紧件
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二、传感器的特性分析
1、灵敏度
1 El f=
2l vl
2 fdf Kd
f
2

1 4l 2
El
vl

K
k df K
d 2 f
K 1 E
4l 2 v
来自百度文库
l
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第四章 非电量的电测技术
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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。
A1
电磁铁1
i
电磁铁2
F
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振频率成单值函数关系。
磁钢和线圈
i
f 1 F 2 ml
1 El
f= 2l
vl
对已定传感器：
活动支点
支点 弦
f (F)
l
f F
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（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： 1. 间歇激发 2. 连续激发
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。
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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；
l
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↑
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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。
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。