什么是谐振式传感器?谐振式传感器工作原理

什么是谐振式传感器?谐振式传感器工作原理

      谐振式是直接将被测量的变化转换为物体谐振特性变化的装置,其工作原理基于谐振技术,利用谐振子的振动频率、相位和幅值作为敏感参数,达到对压力,位移,密度等被测参数的测量。

      以机械式谐振传感器为例,振子的谐振频率 可近似用下式表示:

      式中:──振子材料的刚度;──振子的等效振动质量。可见,振子的谐振频率与其刚度和等效振动质量有关。设其初始谐振频率为,当振子受力或其中的介质质量等发生变化时,振子的等效刚度或等效振动质量会发生变化,从而使其谐振频率发生变化。

      要使振子产生振动,就要外加激振力(激振元件),要测量振子的振动频率则需要拾振元件。由激振元件激发振子振动,由拾振元件检测振子的振动频率,另外将此信号经放大后输送到激振元件中形成闭环系统,以维持振子持续振动。图1给出了谐振传感器的基本结构图:

图1 谐振传感器的基本结构

      图1中,由ERD组成的电—机—电谐振子环节,是谐振式传感器的核心;由ERDA组成的闭环自激环节,是构成谐振式传感器的条件;由RDO(C)组成的信号检测、输出环节,是实现检测被测量的手段。,      谐振式是直接将被测量的变化转换为物体谐振特性变化的装置,其工作原理基于谐振技术,利用谐振子的振动频率、相位和幅值作为敏感参数,达到对压力,位移,密度等被测参数的测量。

      以机械式谐振传感器为例,振子的谐振频率 可近似用下式表示:

      式中:──振子材料的刚度;──振子的等效振动质量。可见,振子的谐振频率与其刚度和等效振动质量有关。设其初始谐振频率为,当振子受力或其中的介质质量等发生变化时,振子的等效刚度或等效振动质量会发生变化,从而使其谐振频率发生变化。

      要使振子产生振动,就要外加激振力(激振元件),要测量振子的振动频率则需要拾振元件。由激振元件激发振子振动,由拾振元件检测振子的振动频率,另外将此信号经放大后输送到激振元件中形成闭环系统,以维持振子持续振动。图1给出了谐振传感器的基本结构图:

图1 谐振传感器的基本结构

      图1中,由ERD组成的电—机—电谐振子环节,是谐振式传感器的核心;由ERDA组成的闭环自激环节,是构成谐振式传感器的条件;由RDO(C)组成的信号检测、输出环节,是实现检测被测量的手段。

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