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振弦式传感器激振策略优化书传感技术学报贺+木Hu+⋯。振弦式传感器是目前在测力应用方而最为先进的传感器之]5Vp23120101琒frequencyresonancefrequency摘要:振弦式传感器的激励常用高压拨弦激振和低压扫频激振两种方式。高压拨弦激振对传感器损伤较大,信号衰减快,关键词:振弦式传感器;低压激振;反馈;扫频;共振;测频中图分类号:A10041699(2010)01-0074振弦式传感器的敏感元件是一根金属丝弦。常用弹性弹簧钢、马氏不锈钢或钨钢制成,它与传感器受力部件连接固定,利用钢弦的自振频率与钢弦所受一【,这种传感器输出的是频率信号,因此其抗干扰能力强,温漂、零漂小,受电参数影响小,性能稳定可以被广泛地用于水库大坝、港口工程、桥梁、基坑等工H目前,振弦式传感器激励主要有高压拨弦和低压扫频激振两种方式。高压拨弦激振方式是通过高频>J自由衰减振荡的正弦电压信号从传感器输出。低压扫频激振是根据传感器的固有频率选择合适的频率串信号,当激振信号的频率和钢弦的固有频率相近,.瑃circuitincreasesensorlow-voltage泄缈蒲а芯吭海本测量精度差;低压扫频激振扫描时间长,信号不宜拾取。提出一种反馈式低压激振方法,降低拨弦激振电压对传感器进行预激振,将反馈的振动频率信号作为输出,对传感器进行复振,可以在很短时间内使振弦达到共振状态。设计专用检测电路对调优后的激振策略进行验证,证明该方法激振时间短,共振幅度大。振动幅度的提高可增强抗干扰能力、降低信号处理电路成本、增加可用测量时间、提高频率测量精度。(GJ08273-GJ0916)收稿日期:——修改日期:——V0123No1Jan2010ResearchBeing,/AbstractVibratingぁexcitationHighvoltagemeasure;獀獀pre-'excitationsthe.,frequickly11lecircuitBywayexcitation瑀—frequency簐;;711072201205100V5J
万方数据
}一幸12贺虎,王万顺等:振弦式传感器激振策略优化J振效果,每个频率的脉冲都要持续若干个周期,激振(DDs)AD9833AD98332355力的扫频信号。传感器受激以后,由信号处理电路将采集的方波频率信号。信号处理电路由采样开关、前器组成。由于传感器输出的信号是幅值为级的交4有相同频率的方波信号,供单片机捕获模块检测处理。1/——苫拨弦方式对传感器预激振,把反馈回来的振动频率振幅大且衰减慢,可以有效提高测量精度。具体实1大,能产生较大的感应电动势,传感器输出的频率信号信噪比较高且便于测量。但是这两种激振方式都有很大的局限性:高压拨弦方式激振,钢弦振动持续J钢弦加速老化致使传感器失效;低压扫频激振方式虽然采用了低电压激励,保护了钢弦,但是扫频信号是从频率下限到频率上限的连续脉冲信号,为了保证激时间太长。本文提出一种反馈式低压激振策略,可以使钢弦在较短的时间内产生共振效果。振弦式传感器的激振电路使用波形发生器产生扫频驱动信号,波形发生器使用直接数字合成芯片VMHz率分辨率可低至,能够在单片机数字信号控5峰值输出能由线圈感应到的衰减振荡的正弦波转化为