振弦式传感器的动态测量

只看该作者 · 2010-8-21 10:20

我不懂电工技术，纯粹门外汉，但是对振弦式传感感兴趣，想试着看看能不能用于测量动态信号，问了一些人，看了一些资料，总结下来就是：
1.激振弦以后，等到弦进入谐振需要一段时间，有的说要0.7s左右，光这个时间就无法测量动态型号了。那么这个时间对不对，机械振动中没有具体的计算方法，用ansys等工具也无法分析，此外从激振弦到进入谐振的这段时间，频率变化是怎样的？在这段时间内采集信号误差有多大？采集信号时，需要多少时间（不会是鉴频器吧）？
2.还有的说弦的振动频率大约在2000Hz左右，和激振和采样的频率（假设至少为20Hz）比较接近，采集的信号可能有一些失真。
3.测量动态信号时，弦的张力在不断变化，弦的振动频率也在变化，那么在这样的情况下激振，弦的波形会不会完全乱了。还有，弦振动时，弦的两端被固定着，有没有反射波回来，反射波对于弦的振动有什么影响，或者说对于测量弦的振动频率根本没有影响？
4.如果上面的问题解决了，那么剩下的就是通过同相器（我不懂单片机，估计有这样的芯片），保证激励信号和弦的自振完全同向就可以持续激振了吧。
5.或者说能不能在弦激振并完成信号采集后马上施加一个反响激励，让弦停止停止振动，这样3个动作构成一个采集周期，循环下来完成动态信号的测试？
此外，到现在还是不明白激振线圈吸附弦并振动时，弦的振动方向和磁场平行，它怎么切割磁力线，就算切割了磁力线，弦必须在电路回路中吧，很多资料只有简图，我总想不明白，盼望高手指点。

3万 · 2010-8-21 10:41

第一次发帖就发这么长？

1、机械振动中当然有分析方法，但计算相当麻烦。具体请参考《数学物理方法》或《数学物理方程》，VeryCD网上可下载。

3、弦的波形当然有变化，但不会“完全乱了”，若没有变化，你测量什么？
当然存在反射波，两端固定的弦有确定频率的振动存在，全因为固定处波被反射。仍请参考前述教材。

4、这一条件还不够。从弦到磁铁到“同相器”，除相位条件外，还必须满足幅度条件。两个条件均满足才会持续振动。

5、办不到。原则上说，你的采样频率至少是待测动态信号频率的2倍，才能够测得到。如果待测信号非正弦，含有谐波成份，采样频率必须高于最高的谐波频率2倍。

不要管什么切割磁力线，那是给中学生讲课时为了形象说明而使用的方法。弦也不一定必须在电路中。

只看该作者 · 2010-8-21 11:28

谢谢指教。
对于你最后一句“不要管什么切割磁力线，那是给中学生讲课时为了形象说明而使用的方法。弦也不一定必须在电路中”，盼望能具体一点，我的确就是象中学生那样认为的。
对于1和3，我开始啃机械振动中关于弦振动的一些知识，感学数学知识不够用了，其实我就关心从激振弦到进入谐振的这段时间，频率变化是怎样的，便于判断在这段时间内采集信号误差，甚至可以比较连续采集的弦振动频率信号，几个数据差别不大时认为弦已经稳定了，取算术平均值为实际测得的弦振频。
对于4，好像有一种限幅器之类的元件吧，就是通过在弦上始终施加同相位的激励，但是保证弦的振幅不会过大，我试过了一款具有同相功能的单片机，输入一个正弦信号，输出的两路信号倒是同相，可是都只有原信号的一部分，将两输出信号上下平移后，正好“拼成”原信号，也不知是为什么。
至于5，确实估计不大现实。

只看该作者 · 2010-8-21 11:34

对了，忘记了还有一个，说在激振后采集弦的振动频率时，往往有几个奇异数据，高达3000~4000Hz，然后再回到稳定的2000Hz左右，不知道电路设计哪方面的的问题，由于没有具体的技术资料，无法给出电路图，只能文字描述下，抱歉。

3万 · 2010-8-21 12:22

3楼：
电磁感应基本关系是法拉第电磁感应定律，那里面只有磁通量的变化。导体切割磁力线，仅仅是电磁感应定律的一个特例。另外，该传感器也不是靠振动弦上的电动势进行测量的。
4楼：
弦以2kHz频率振动，说的是基频2kHz，同时还可能存在各谐频(音乐上叫泛音，电子上叫谐波)。这还是稳态，暂态就更复杂了。这不是电路设计问题，弦的振动本来就有这些频率成份。