振弦式传感器ppt课件

1、4.9 4.9 振弦式传感器振弦式传感器4.9.1 任务原理及丈量电路4.9.2 振弦传感器的特性4.9.3 振弦式传感器的运用4.9.1 任务原理及丈量电路任务原理任务原理振弦式传感器的任务原理可用图振弦式传感器的任务原理可用图4-106阐明。由图可见，在阐明。由图可见，在支点与活动支点间拉紧一根长度为支点与活动支点间拉紧一根长度为 、质量为、质量为 的细弦，的细弦，当细弦受张力当细弦受张力 作用时，其固有频率作用时，其固有频率 为：为：mlFf21flmF图4-106 振弦式传感器的任务原理llElllESlfv2121)(Ff传感器的振荡频率 与弦所受张力 成单值函数关系。fF弦的激发方

2、式及丈量电路 弦的激发方式有间歇激发和延续激发两种。1.间歇激发及丈量电路 间歇激发及丈量电路见图4-107。图4-107 间歇激发及丈量电路a间歇激发及丈量电路b振荡信号的波形 2.延续激发及丈量电路延续激发及丈量电路 为了抑制间歇激发振荡幅值逐渐减小为了抑制间歇激发振荡幅值逐渐减小的缺陷，可采用延续激发方式，其原理见图的缺陷，可采用延续激发方式，其原理见图4-108。图4-108 延续激发及丈量电路a延续激发构造表示图 b丈量电路 4.9.2 振弦传感器的特性 灵敏度 由上式可见，灵敏度 与资料系数 成正比，而与弦的振动频率成反比。资料系数 与资料的材质和几何尺寸有关，减小弦丝的长度和添加

3、弦丝的横截面积是提高灵敏度行之有效的方法。但是弦丝长度 不能太短，普通 为宜，或 ，其中 为弦丝的直径。fKddfk2KllElfv224122441lESElKvllKdfdf 2式4-126两边平方资料系数K微分kKKl20mm12l500300/dld 非线性误差 设被测张力为 时初始频率为 ，被测张力为 时振动频率为 ，那么：2100000001)1 (1112121FFffFFfFFmlFmlFFf0F0fFFF011f)16181211 (3201FFFff时FFF02)16181211 (3202FFFff其二次方非线性误差为：FFFmff412181020图4-109 输入输出

4、特性由上式可见， 愈大， 愈大。Fm 为改善非线性，常采用差动振弦传感器，见图4-110。图4-110 差动振弦传感器)81(3021FFffff于是可得其三次方非线性误差为：238181FFFm 由上式可见，差动传感器的线性度得到极大的改善。 频率稳定性 环境温度的变化是频率稳定性的主要影响要素。由式4-127可知，体积密度 以及由 引起的 不随环境温度变化。对式4-127两边取对数再微分得： vFlldlEdEfdff232由上式可见，振弦的长度 和资料弹性模量 受温度的影响直接影响传感器的稳定性，而两者的影响是相反的。4.9.3 振弦式传感器的运用 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。它们的任务原理与特性类似或一样，是20世纪70年代开展起来的。由于是频率式传感器，频率丈量的精度最高可达1013数量级，由此成为最有开展出路的传感技术之一。它们被广泛运用于丈量机械扭矩、振动、位移、速度、加速度、力、应力、压力、流体流量以及成分分析等。由于篇幅所限，仅引见振弦式压力传感器。 由于简单振弦式传感器非线性严重，常用差动