8.2振弦式传感器

上一页Р下一页Р返回Р由于振弦的Q值很高,电路只有在振弦的固有振动频率上才能满足振荡条件。?因此,电路的输出信号频率就严格地控制在振弦的固有振动频率,而与作用力的大小有关。这样,就可以通过测量输出信号的频率来测量力、压力、扭矩变形等。?图8.2.1(b)中的R1、R2和场效应管组成负反馈网络,起着控制起振条件和振荡幅度的作用,而R4、R5、VD和C控制场效应管的栅极电压,作为稳定输出信号幅值之用。Р上一页Р下一页Р返回Р图8.2.1 振弦式传感器工作原理?(a) 结构示意(b)电路原理图Р上一页Р下一页Р返回Р振弦在电路中可以等效为一个并联的LC回路。?如图8.2.1(a),一根有效长度为le的振弦在磁感应强度为B的磁场中振动时,振弦上有感应电动势e产生和电路i流过。?此时,振弦所感受的力为: 。?它可以分为两部分:一部分Fc用来克服弦的质量m的惯性,使它获得运动速度v;另一部分FL用来克服振弦作为一个横向弹性元件的弹性力。Р上一页Р下一页Р返回Р据此,可以写出?(8.2.1)Р(8.2.2)? 式中,ic为对应于力Fc的电流。感应电动势e等于?(8.2.3)Р上一页Р下一页Р返回Р由式(8.2.3)可以看出,振弦在磁场中运动相当于电路中电容的作用,其等效电容为:?(8.2.4)? ?当振弦偏离初始平衡位置时,有一个横向变形位移,它的弹性力为:?(8.2.5)? 式中,k为振弦的横向刚度系数。Р上一页Р下一页Р返回Р根据以下三式? , ,和Р 可得? Р 式中,iL为对应于力FL的电流。Р上一页Р下一页Р返回Р(8.2.6)Р由式(8.2.6)可以看出,振弦的弹簧作用相当于电路中的电感,其等效电感为Р振弦上流过的电流i=ic+iL。于是,弦的振动频率就可以按一般LC回路来计算,即?(8.2.8)?这个结果与从二阶振动系统求得的结果一致。Р上一页Р下一页Р返回Р(8.2.7)