弦式仪器的工作原理和技术

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弦式仪器的工作原理

振弦式仪器通常包括固定在端块或被测元件之间的钢弦,通过测量张紧钢弦的频率变化来测量钢弦的张力/应变等物理量,钢弦的振动频率与弦的张力之间的关系为:

     F=(1/2L)(T/M)1/2

  这里:F──钢弦的自振频率

  L──钢弦的长度

     M──单位长度钢弦的质量

     T──钢弦的张力。

  实践证明,弦式仪器的技术难点在于其长期稳定性,影响振弦式仪器长期稳定性的因素很多,最重要的因素包括钢弦及其相关部件材料的选择、钢弦的固定技术、尽可能地减小由于温度和应变引起的弦线徐变以及减小潜在的腐蚀。高质量的振弦式传感器应具有良好的设计工作特性和较低的长期漂移。

 振弦技术

  从激励和读数技术来区分,振弦式仪器主要有“拨振”和“自动谐振”两种方式。“拨振”技术是一种最简单的方法,它是将一个电磁线圈放在弦的中间且距弦非常近,该线圈兼作激励和信号感应线圈,电子脉冲信号通过两芯导线传入线圈引起磁场改变使钢弦以其谐振频率振动。由于张力不同的钢弦的谐振频率不同,线圈感受到钢弦切割磁力线的频率并将信号通过上述两根电缆传到读数装置。读数装置使用高频石英计时器及周期平均技术来精确地测定弦的振动频率(周期),并在几毫微秒内给出重复分辨率,通常分辨率能达到0.1个微应变或更好。

  在传统的“自动谐振”技术中,一般使用2个独立的线圈。一个线圈作为激励线圈,激励钢弦以其谐振频率振动。另一个线圈作为感应线圈,用来感应钢弦的振动并反馈到主动线圈。

  两种技术的构成不同,因而也带来一些性能上的差异。一般而言,“拨振”-单线圈方式仪器和测量电路结构最简单;由于在传感器内的电子部件降低到最低限度,传感器的可靠性及耐恶劣环境性都更好一些;同时,由于只采用一个线圈,传感器的体积可以做得很小(而双线圈自动谐振式传感器需要更长的钢弦以便能容纳两个线圈);此外,由于单线圈振弦仪器只需两芯电缆,总体费用也更便宜。而“自动谐振”-双线圈方式的优点是可以通过高速计数技术或把频率转换成电压方式在一定范围可进行动态应变测量(通常动态信号输入频率限制在大约 100HZ内),然而目前由于目前单线圈连续激振技术已经获得了突破,双线圈“自动谐振”方式基本已经没有更多存在的理由。校正器| 转换器| 传送器| 变送器| 传感器| 记录仪| 有纸记录仪| 无纸记录仪|

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发布人:2009/1/13 9:55:002529 发布时间:2009/1/13 9:55:00 此新闻已被浏览:2529次