相對(duì)其它類(lèi)型的傳感器,諧振式傳感器的本質(zhì)特征與獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是:
、 輸出信號(hào)是周期的,被測(cè)量能夠通過(guò)檢測(cè)周期信號(hào)而解算出來(lái)。這一特征決定了諧振式傳感器便于與計(jì)算機(jī)連接,便于遠(yuǎn)距離傳輸;
② 傳感器系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu),處于諧振狀態(tài)。這一特征決定了傳感器系統(tǒng)的輸出自動(dòng)跟蹤輸入;
、 諧振式傳感器的敏感元件即諧振子固有的諧振特性,決定其具有高的靈敏度和分辨率;
、 相對(duì)與諧振子的振動(dòng)能量,系統(tǒng)的功耗是極小量。這一特征決定了傳感器系統(tǒng)的抗干擾性強(qiáng),穩(wěn)定性好。
按諧振元件的不同,諧振式傳感器可分為振弦式、振筒式、振梁式、振膜式和壓電諧振式等。
1、振弦式傳感器
以拉緊的金屬弦作為敏感元件的諧振式傳感器。當(dāng)弦的長(zhǎng)度確定之后,其固有振動(dòng)頻率的變化量即可表征弦所受拉力的大小,通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路,就可得到與拉力成一定關(guān)系的電信號(hào)。振弦的固有振動(dòng)頻率f與拉力T的關(guān)系為,式中l(wèi)為振弦的長(zhǎng)度,ρ為單位弦長(zhǎng)的質(zhì)量。振弦的材料與質(zhì)量直接影響傳感器的精度、靈敏度和穩(wěn)定性。鎢絲的性能穩(wěn)定、硬度、熔點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度都很高,是常用的振弦材料。此外,還可用提琴弦、高強(qiáng)度鋼絲、鈦絲等作為振弦材料。振弦式傳感器由振弦、磁鐵、夾緊裝置和受力機(jī)構(gòu)組成。振弦一端固定、一端連接在受力機(jī)構(gòu)上。利用不同的受力機(jī)構(gòu)可做成測(cè)壓力、扭矩或加速度等的各種振弦式傳感器。
2、振筒式傳感器