振弦的固有振动频率f与张力T之间的关系是:l是振弦的长度,ρ是每弦长的质量。
振弦的材质和质量直接影响传感器的精度,灵敏度和稳定性。
钨丝具有高性能,硬度,熔点和拉伸强度,是一种常用的振弦材料。
另外,小提琴弦,高强度钢丝,钛丝等也可用作振弦线材料。
振弦式传感器由振弦,磁铁,夹紧装置和受力机构组成。
振动线固定在一端,并在一端连接到力接收机构。
可以通过使用不同的力接收机构来制造用于测量压力,扭矩或加速度的各种振弦传感器。
早期的压力传感器是振弦。
该传感器的振动线固定在一端,另一端与弹性压敏膜连接。
软铁放置在弦的中间并放置在由磁铁和线圈形成的激励器的磁场中。
当激励停止时,激励器兼作振动器,或单个振动器。
在操作过程中,振弦在激励器的激励下振动,其振动频率与振膜的压力有关。
振动器通过电磁感应获取振动频率信号。
振弦振动的激励方法有两种:间歇式和连续式。
在间歇激励模式中,张弛振荡器用于给出激励脉冲,并且线圈由继电器激励,并且磁体吸引串上的软铁块。
激励脉冲停止后,磁铁被释放,振动线自由振动。
此时,在线圈中产生感应电位,并且交变频率是振弦的固有振动频率。
连续激发方法可以进一步分为电流方法和电磁方法。
当前的方法将振动线连接为与振荡电路并联的等效LC回路,使电路以振弦的固有频率振荡。
电磁方法使用两个带有线圈的磁铁作为励磁线圈和拾波线圈。
拾取线圈的感应信号被放大并发送到励磁线圈以补充振动的能量。
为了减小传感器非线性对测量精度的影响,有必要选择适度的最佳工作频带并设定预应力,或者在压敏膜的每一侧使用带有振弦的差分结构。
该传感器可用于测量发动机轴的扭矩。
测量时,整个装置夹在轴的两个相邻面上,用两个套管进行测试。
两个振弦传感器分别连接到两个套筒的四个螺柱上。
当轴传递扭矩时,轴被扭曲并且轴的两个相邻部分扭转一角度,使得安装在盒上的两个振弦传感器中的一个被拉动和按压。
根据胡克定律,在弹性变形范围内,轴的扭转角与施加的扭矩成比例,并且振弦的伸缩变形与施加的扭矩成比例。
振弦的振动频率的平方与其受到的应力成比例,因此可以通过测量弦的振动频率来测量轴的扭矩。