振弦式傳感器ppt課件

1、4.9 4.9 振弦式傳感器振弦式傳感器4.9.1 任務(wù)原理及丈量電路4.9.2 振弦傳感器的特性4.9.3 振弦式傳感器的運(yùn)用4.9.1 任務(wù)原理及丈量電路任務(wù)原理任務(wù)原理振弦式傳感器的任務(wù)原理可用圖振弦式傳感器的任務(wù)原理可用圖4-106闡明。由圖可見(jiàn)，在闡明。由圖可見(jiàn)，在支點(diǎn)與活動(dòng)支點(diǎn)間拉緊一根長(zhǎng)度為支點(diǎn)與活動(dòng)支點(diǎn)間拉緊一根長(zhǎng)度為 、質(zhì)量為、質(zhì)量為 的細(xì)弦，的細(xì)弦，當(dāng)細(xì)弦受張力當(dāng)細(xì)弦受張力 作用時(shí)，其固有頻率作用時(shí)，其固有頻率 為：為：mlFf21flmF圖4-106 振弦式傳感器的任務(wù)原理llElllESlfv2121)(Ff傳感器的振蕩頻率 與弦所受張力 成單值函數(shù)關(guān)系。fF弦的激發(fā)方

2、式及丈量電路 弦的激發(fā)方式有間歇激發(fā)和延續(xù)激發(fā)兩種。1.間歇激發(fā)及丈量電路 間歇激發(fā)及丈量電路見(jiàn)圖4-107。圖4-107 間歇激發(fā)及丈量電路a間歇激發(fā)及丈量電路b振蕩信號(hào)的波形 2.延續(xù)激發(fā)及丈量電路延續(xù)激發(fā)及丈量電路 為了抑制間歇激發(fā)振蕩幅值逐漸減小為了抑制間歇激發(fā)振蕩幅值逐漸減小的缺陷，可采用延續(xù)激發(fā)方式，其原理見(jiàn)圖的缺陷，可采用延續(xù)激發(fā)方式，其原理見(jiàn)圖4-108。圖4-108 延續(xù)激發(fā)及丈量電路a延續(xù)激發(fā)構(gòu)造表示圖 b丈量電路 4.9.2 振弦傳感器的特性 靈敏度 由上式可見(jiàn)，靈敏度 與資料系數(shù) 成正比，而與弦的振動(dòng)頻率成反比。資料系數(shù) 與資料的材質(zhì)和幾何尺寸有關(guān)，減小弦絲的長(zhǎng)度和添加

3、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(zhǎng)度 不能太短，普通 為宜，或 ，其中 為弦絲的直徑。fKddfk2KllElfv224122441lESElKvllKdfdf 2式4-126兩邊平方資料系數(shù)K微分kKKl20mm12l500300/dld 非線性誤差 設(shè)被測(cè)張力為 時(shí)初始頻率為 ，被測(cè)張力為 時(shí)振動(dòng)頻率為 ，那么：2100000001)1 (1112121FFffFFfFFmlFmlFFf0F0fFFF011f)16181211 (3201FFFff時(shí)FFF02)16181211 (3202FFFff其二次方非線性誤差為：FFFmff412181020圖4-109 輸入輸出

4、特性由上式可見(jiàn)， 愈大， 愈大。Fm 為改善非線性，常采用差動(dòng)振弦傳感器，見(jiàn)圖4-110。圖4-110 差動(dòng)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(jiàn)，差動(dòng)傳感器的線性度得到極大的改善。 頻率穩(wěn)定性 環(huán)境溫度的變化是頻率穩(wěn)定性的主要影響要素。由式4-127可知，體積密度 以及由 引起的 不隨環(huán)境溫度變化。對(duì)式4-127兩邊取對(duì)數(shù)再微分得： vFlldlEdEfdff232由上式可見(jiàn)，振弦的長(zhǎng)度 和資料彈性模量 受溫度的影響直接影響傳感器的穩(wěn)定性，而兩者的影響是相反的。4.9.3 振弦式傳感器的運(yùn)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(tǒng)稱(chēng)為諧振式傳感器。它們的任務(wù)原理與特性類(lèi)似或一樣，是20世紀(jì)70年代開(kāi)展起來(lái)的。由于是頻率式傳感器，頻率丈量的精度最高可達(dá)1013數(shù)量級(jí)，由此成為最有開(kāi)展出路的傳感技術(shù)之一。它們被廣泛運(yùn)用于丈量機(jī)械扭矩、振動(dòng)、位移、速度、加速度、力、應(yīng)力、壓力、流體流量以及成分分析等。由于篇幅所限，僅引見(jiàn)振弦式壓力傳感器。 由于簡(jiǎn)單振弦式傳感器非線性嚴(yán)重，常用差動(dòng)