振弦传感器原理

钢弦式传感器的一般工作原理是：钢弦放置在磁场中，用一定方式对钢弦加以激振后，钢弦将会发生共振，共振的弦线在磁场中作切割磁力线运动，因此，可在拾振线圈中感应出电势u，感应电势的频率就是振弦的共振频率。由力学原理可知，钢弦的共振频率与弦线所承受的张力或拉力与传感器所承受的压力或位移成线性关系，因此测得刚弦的共振频率即可求出待测物理量(压力或位移)。这类传感器有两种形式 ：一种是双线圈，一只是激振线圈，激振振弦让弦振动起来 ，另一只是拾振线圈，它是能把振弦的机械振动转换为同频率的感应电动势的装置 ；另一种是单线圈，这种传感器激振线圈和拾振线圈为同一个线圈 ，激振和拾振分时进行，先激振，后拾振。单线圈振弦式传感器使用中主要解决两个问题：第一，激振方法，即用什么方法使振弦振起来；第二，拾振方法，包括拾振线圈中的微弱电动势的拾取得到电动势的频率和频率量测量两部分；如果要使单线圈振弦式传感器被激励(振动)起来，测量电路需要间断地馈送电流给传感器的激振线圈。

在土木工程现场测试中，常利用钢弦式应变计或压力盒作为量测元件，其基本原理是由钢弦内应力的变化转变为钢弦振动频率的变化。根据《数学物理方程》中有关弦的振动的微分万程可推导出钢弦应力与振功频率的如下关系：

式中：f——钢弦振动频率；

L——钢弦长度； ρ——钢弦的密度； σ——钢弦所受的张拉应力。

f1/2L(/)以压力盒为例，当压力盒已做成后，L、ρ巳为定值，所以，钢弦频率只取决于钢弦上的张拉应力，而钢弦上产生的张拉应力又取决于外来压力P．从而使钢弦频率与薄膜所受压力P的关系是：

f^2-（f0）^2=KP

式中： f——压力盒受压后钢弦的频率； f0——压力盒未受压时钢弦的频率； P——压力盒底部薄膜所受的压力；

K——标定系数，与压力和构造等有关，各压力盒各不相同。