振弦式传感器激振策略优化.pdf

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1、第23卷第1期传感技术学报Vo1．23No．12010年1月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJan．2010OptimizationofVibratingWireSensorExcitationStrategyHEHu，WANGWanshun，TIANDongcheng，SUNJianhui，XIONGChenglin(ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch，Being100038，China)Abstract：Vibra

2、tingwiresensorcommonlyusedhigh-voltagepluckedexcitationorlow—voltagescanning~equeneyexcitation．High—voltagepluckedexcitationhadlargedamagetosensor，withrapiddecayedsignalandlowmeasure—mentaccuracy；Low—voltagescanningexcitationneededtosweepalongtimeandhardtopickupth

3、esigna1．Thispaperpresentsalow—voltageexcitationwith~edbaekmethod．Bypre-excitations，thevibration~equeneyofthesensorcanbegottousedastheoutputofthedriver．The~edbacksignal~equeneyisveryclosetotherealfre—quencyofthesensor，SOthewirecanreachresonancestatequickly．Theoptim

4、alexcitationstrategyWasverifiedbythenewdesigneddetectioncircuit．Bythisway，excitationtimeisshort，resonanceamplitudeislarge，thereforeitcanenhanceanti—interferenceabilityandlowerthecostofsignalprocessingcircuit，increasethemeasurementtimeandimprovetheaccuracyofmeasure

5、d~equency．Keywords：vibratingwiresensor；low—voltageexcitation；~edback；scanning~equeney；resonance；~equencymeasurementEEACC：7110；7220；1205振弦式传感器激振策略优化水贺虎，王万顺，田冬成，孙建会，熊成林(中国水利水电科学研究院，北京100038)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，测量精度差；低压扫频激振扫描时间长，信号不宜拾

6、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。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：TP212．1文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)01-0074一o4振弦式传感器的敏感元件是一根金属丝弦。常程的应力应变、

7、变形、渗流、液位、温度等的监测中。用弹性弹簧钢、马氏不锈钢或钨钢制成，它与传感器目前，振弦式传感器激励主要有高压拨弦和低压受力部件连接固定，利用钢弦的自振频率与钢弦所受扫频激振两种方式。高压拨弦激振方式是通过高频到的外加张力关系式测得各种物理量。振弦式传变压器产生高压激振脉冲使钢弦振动，激发时一>感器是目前在测力应用方而最为先进的传感器之100V_5J，被激励的钢弦通过感应线圈将振动转换成_2J一，这种传感器输出的是频率信号，因此其抗干扰自由衰减振荡的正弦电压信号从传感器输出。低压能力强，温漂、零漂小，受电参数影响小，性能

8、稳定可扫频激振是根据传感器的固有频率选择合适的频率靠，能适应恶劣条件下长期观测和远距离测试。所段，对传感器施加5一的频率逐渐变大的扫频脉冲以被广泛地用于水库大坝、港口工程、桥梁、基坑等工串信号，当激振信号的频率和钢弦的固有频率相近项目来源：中国水科院科研专项资金资助(信息平台建设及系统开发，GJ0827