弦式儀器的工作原理

振弦式儀器通常包括固定在端塊或被測元件之間的鋼弦，通過(guò)測量張緊鋼弦的頻率變化來(lái)測量鋼弦的張力／應變等物理量，鋼弦的振動(dòng)頻率與弦的張力之間的關(guān)系為：

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　　這里：Ｆ──鋼弦的自振頻率

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　　　　�。桐ぉ�單位長(cháng)度鋼弦的質(zhì)量

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　　實(shí)踐證明，弦式儀器的技術(shù)難點(diǎn)在于其長(cháng)期穩定性，影響振弦式儀器長(cháng)期穩定性的因素很多，最重要的因素包括鋼弦及其相關(guān)部件材料的選擇、鋼弦的固定技術(shù)、盡可能地減小由于溫度和應變引起的弦線(xiàn)徐變以及減小潛在的腐蝕。高質(zhì)量的振弦式傳感器應具有良好的設計工作特性和較低的長(cháng)期漂移。

 振弦技術(shù)

　　從激勵和讀數技術(shù)來(lái)區分，振弦式儀器主要有“撥振”和“自動(dòng)諧振”兩種方式�！皳苷瘛奔夹g(shù)是一種最簡(jiǎn)單的方法，它是將一個(gè)電磁線(xiàn)圈放在弦的中間且距弦非常近，該線(xiàn)圈兼作激勵和信號感應線(xiàn)圈，電子脈沖信號通過(guò)兩芯導線(xiàn)傳入線(xiàn)圈引起磁場(chǎng)改變使鋼弦以其諧振頻率振動(dòng)。由于張力不同的鋼弦的諧振頻率不同，線(xiàn)圈感受到鋼弦切割磁力線(xiàn)的頻率并將信號通過(guò)上述兩根電纜傳到讀數裝置。讀數裝置使用高頻石英計時(shí)器及周期平均技術(shù)來(lái)精確地測定弦的振動(dòng)頻率（周期），并在幾毫微秒內給出重復分辨率，通常分辨率能達到0.1個(gè)微應變或更好。

　　在傳統的“自動(dòng)諧振”技術(shù)中，一般使用2個(gè)獨立的線(xiàn)圈。一個(gè)線(xiàn)圈作為激勵線(xiàn)圈，激勵鋼弦以其諧振頻率振動(dòng)。另一個(gè)線(xiàn)圈作為感應線(xiàn)圈，用來(lái)感應鋼弦的振動(dòng)并反饋到主動(dòng)線(xiàn)圈。

　　兩種技術(shù)的構成不同，因而也帶來(lái)一些性能上的差異。一般而言，“撥振”－單線(xiàn)圈方式儀器和測量電路結構最簡(jiǎn)單；由于在傳感器內的電子部件降低到最低限度，傳感器的可靠性及耐惡劣環(huán)境性都更好一些；同時(shí)，由于只采用一個(gè)線(xiàn)圈，傳感器的體積可以做得很�。ǘ�雙線(xiàn)圈自動(dòng)諧振式傳感器需要更長(cháng)的鋼弦以便能容納兩個(gè)線(xiàn)圈）；此外，由于單線(xiàn)圈振弦儀器只需兩芯電纜，總體費用也更便宜。而“自動(dòng)諧振”－雙線(xiàn)圈方式的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)高速計數技術(shù)或把頻率轉換成電壓方式在一定范圍可進(jìn)行動(dòng)態(tài)應變測量（通常動(dòng)態(tài)信號輸入頻率限制在大約 100HZ內），然而目前由于目前單線(xiàn)圈連續激振技術(shù)已經(jīng)獲得了突破，雙線(xiàn)圈“自動(dòng)諧振”方式基本已經(jīng)沒(méi)有更多存在的理由。校正器| 轉換器| 傳送器| 變送器| 傳感器| 記錄儀| 有紙記錄儀| 無(wú)紙記錄儀|