中文名 | 振弦式力传感器 | 外文名 | vibrating wire force transducer |
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所属学科 | 自动化科学技术 | 公布时间 | 1990年 |
《自动化名词》第一版。 2100433B
1990年,经全国科学技术名词审定委员会审定发布。
受弦式乐器启发,该文设计了一种振弦式力传感器,以一根恒弹振弦为敏感单元,测量力作用在振弦两端,通过检测振弦固有频率的变化实现力的测量。结构上,振弦的中间位置固定了钕铁硼磁铁,对应的支撑结构上,设计了电磁线圈。线圈由脉冲电信号控制产生脉冲力,实现振弦的自由衰减振动。同时,磁铁与线圈符合法拉第电磁感应原理,线圈中感应出与振弦振动频率相同的衰减振动信号。通过标定,建立了频率与力的函数关系,实现了力的测量。初步实验结果表明,该方法可实现力的测量,在10 N量程范围内,绝对测量精度可达±0.02 N。
早期的压力传感器即采用振弦式。这种传感器的振弦一端固定,另一端连结在弹性感压膜片上。弦的中部装有一块软铁,置于磁铁和线圈构成的激励器的磁场中(图1)。激励器在停止激励时兼作拾振器,或单设拾振器。工作时,振弦在激励器的激励下振动,其振动频率与膜片所受压力的大小有关。拾振器则通过电磁感应获取振动频率信号。振弦振动的激励方式有间歇式和连续式两种。在间歇激励方式中,采用张弛振荡器给出激励脉冲,并通过一个继电器使线圈通电、磁铁吸住弦上的软铁块。激励脉冲停止后,磁铁被松开,使振弦自由振动。此时在线圈中即产生感应电势,其交变频率即为振弦的固有振动频率。连续激励方式又可分为电流法和电磁法。电流法将振弦作为等效的LC回路并联于振荡电路中,使电路以振弦的固有频率振荡。电磁法采用两个装有线圈的磁铁,分别作为激励线圈和拾振线圈。拾振线圈的感应信号被放大后又送至激励线圈去补充振动的能量。为减小传感器非线性对测量精度的影响,需要选择适中的最佳工作频段和设置预应力,或采用在感压膜的两侧各设一根振弦的差动式结构。
振弦式测缝计描述
振弦式测缝计,适用于长期埋设在水工建筑物或其它混凝土建筑物内或表面,测量结构物伸缩缝或周边缝的开合度(变形),并可同步测量埋设点的温度。加装配套附件可组成基岩位移计、表面测缝计、多点位移计等测量变形的仪器。
JM系列振弦式测缝计广泛应用于以下监测:
1.大坝浇注层位错
2.岩石断层的移动
3.钻孔中岩层的变形
4.混凝土或岩石结构的裂缝扩张
5.隧道壁岩石表面喷射混凝土的脱离
6.建筑物与岩石接触处的施工缝