振弦式渗压计的工作原理详解

2022年11月11日

20世纪70年代以来,大坝安全自动化监测系统发展迅速。渗透压监测是大坝安全监测的重要监测项目之一,渗压计的应用和发展再次成为热点。本文介绍了振弦式渗压计的工作原理、激励和拾振及其他相关问题。

渗压计是目前力测量中先进的仪器之一,随着其稳定性和精度的提高,它将成为新一代工程仪器的发展趋势。渗压计以其独特而优良的特性,如结构简单、精度高、抗干扰能力强、对电缆要求低等,一直受到工程界的青睐。然而,直到20世纪70年代,随着现代电子阅读器技术、材料和生产工艺的发展,振弦式渗压计技术才得以完善,并真正满足实际工程应用的要求。

振弦式渗压计是目前国内外普遍重视并广泛应用的一种非电量测量传感器。输出频率信号,抗干扰能力强,温漂、零漂小,受电参数影响小,性能稳定可靠,能适应恶劣条件下的长期观测和远距离测试。在水电水利行业有着不可比拟的优势。

1.振弦式渗压计的工作原理

由膜片、细钢弦、调节夹紧装置、激励和接收线圈等组成。钢弦的固有频率与其张力、材料、长度等有关。但是,一旦确定了振弦,固有频率就是某个值,频率的变化与应力相对应。处于等幅连续振动的工作状态,满足柔、无阻尼微振动的条件。

钢弦的质量m、长度l、截面积s和弹性模量e可视为常数,密度和初应力为确定值或可测值。因此,钢弦的应力与输出频率有对应关系。不施加外渗压力时,在初应力下稳定振动,输出初频率;当施加压力时,膜片相应变形,改变了应力,然后初始频率也变为f,因此,只要测得振弦频率值f,就可以得到相应的压力实测值。

2.振弦激励与拾振

所谓激励,就是让渗压计的钢弦振动。在实际应用中能否可靠地开始振动是评价测量精度的关键因素。根据渗压计的工作原理,要检测固有频率信号,首先要内部的钢弦,使切割线圈的磁感应线产生相应的电动势信号,经过几级放大后以频率值输出显示。在实践中,激励模块的作用是使钢弦振动。

早期渗压计的一端固定;另一端连接到弹性压敏隔膜。在中间安装一块软铁,放在由磁铁和线圈组成的励磁机的磁场中。工作时,在激励模块的激励下振动,其频率与振膜上的压力,关渗压计通过电磁感应获取振动频率信号。

 

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