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文檔簡介

1、振弦式傳感器4.9.1 工作原理及測量電路工作原理工作原理 振弦式傳感器的工作原理可用圖4-106說明。由圖可見，在支點與活動支點間拉緊一根長度為 、質量為 的細弦，當細弦受張力 作用時，其固有頻率 為：mlFf21flmF圖4-106 振弦式傳感器的工作原理llElllESlfv2121)(Ff傳感器的振蕩頻率 與弦所受張力 成單值函數關系。fF弦的激發方式及測量電路 弦的激發方式有間歇激發和連續激發兩種。1.間歇激發及測量電路間歇激發及測量電路 間歇激發及測量電路見圖4-107。圖4-107 間歇激發及測量電路a）間歇激發及測量電路b）振蕩信號的波形 2.連續激發及測量電路連續激發及測量電

2、路 為了克服間歇激發振蕩幅值逐漸減小的缺點，可采用連續激發方式，其原理見圖4-108。圖4-108 連續激發及測量電路a）連續激發結構示意圖 b）測量電路 4.9.2 振弦傳感器的特性 靈敏度 由上式可見，靈敏度 與材料系數 成正比，而與弦的振動頻率成反比。材料系數 與材料的材質和幾何尺寸有關，減小弦絲的長度和增加弦絲的橫截面積是提高靈敏度行之有效的方法。但是弦絲長度 不能太短，一般 為宜，或 ，其中 為弦絲的直徑。fKddfk2KllElfv224122441lESElKvllKdfdf 2式（4-126）兩邊平方材料系數K微分kKKl20mm12l500300/dld 非線性誤差 設被測張

3、力為 時初始頻率為 ，被測張力為 時振動頻率為 ，則：2100000001)1 (1112121FFffFFfFFmlFmlFFf0F0fFFF011f)16181211 (3201FFFff時FFF02)16181211 (3202FFFff其二次方非線性誤差為：FFFmff412181020圖4-109 輸入輸出特性由上式可見， 愈大， 愈大。Fm 為改善非線性，常采用差動振弦傳感器，見圖4-110。圖4-110 差動振弦傳感器)81(3021FFffff于是可得其三次方非線性誤差為：238181FFFm 由上式可見，差動傳感器的線性度得到極大的改善。 頻率穩定性 環境溫度的變化是頻率穩定

4、性的主要影響因素。由式（4-127）可知，體積密度 以及由 引起的 不隨環境溫度變化。對式（4-127）兩邊取對數再微分得： vFlldlEdEfdff232由上式可見，振弦的長度 和材料彈性模量 受溫度的影響直接影響傳感器的穩定性，而兩者的影響是相反的。4.9.3 振弦式傳感器的應用 除了振弦式傳感器外，還有振筒式、振梁式和振膜式等傳感器，它們統稱為諧振式傳感器。它們的工作原理與特性相似或相同，是20世紀70年代發展起來的。由于是頻率式傳感器，頻率測量的精度最高（可達1013數量級），由此成為最有發展前途的傳感技術之一。它們被廣泛應用于測量機械扭矩、振動、位移、速度、加速度、力、應力、壓力、流體流量以及成分分析等。由于篇幅所限，僅介紹振弦式壓力傳感器。 由于簡單振弦式傳感器非線性嚴重，常用差動振弦式壓力傳

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