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2019/6/23,第四章 非电量的电测技术,1,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。,2019/6/23,第四章 非电量的电测技术,2,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。,一、工作原理和测量电路 (一)工作原理,对已定传感器:,2019/6/23,第四章 非电量的电测技术,3,(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,2019/6/23,第四章 非电量的电测技术,4,1、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。,2019/6/23,第四章 非电量的电测技术,5,2、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。,2019/6/23,第四章 非电量的电测技术,6,(三)部件性能对传感器性能的影响,振弦 电磁铁 弦的夹紧件,2019/6/23,第四章 非电量的电测技术,7,二、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=1220mm;弦丝的横截面积,2019/6/23,第四章 非电量的电测技术,8,2、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。,2019/6/23,第四章 非电量的电测技术,9,3、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。,2019/6/23,第四章 非电量的电测技术,10,三、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。,2019/6/23,第四章 非电量的电测技术,11,2、振弦式沉降仪,运用:用于测
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