MCM6726BWJ12激勵線圈中產生微弱的隨機脈沖。該階躍信號通過激振線圈時引起磁場改變,形成脈沖力,從而引起筒壁變形,使圓筒以低振幅的諧振頻率振動。筒壁位移被拾振線圈感受,從而在拾振線圈中產生感應電勢。顯然,如果外部不繼續供能量給激振的機械系統,則由于阻尼作用,振蕩是逐漸衰減的。為此,通過外電路使拾振線圈輸出的感應電勢經放大后再反饋到激振線圈,產生激振。于是,圓筒迅速進入大幅度諧振狀態,并以一定的振型繼續振蕩。

當被測壓力通入圓筒內腔時,由于被測壓力的作用,沿軸向和徑向被張緊的圓筒的剛度發生變化,從而改變了筒的諧振頻率。拾振線圈一方面直接檢測出隨壓力而變的振動頻率的增量,通過數字電路顯示出來;另一方面又不斷地把感應電勢反饋到激振線圈產生激勵力,使圓筒維持振動。由于最大激勵電壓被限制在一個固定值(5V左右)。因此,圓筒壁最大變形量也決不會超過某個固定值。實際上,筒的徑向最大振動只有3u拭左右,軸向是1um左右。

振動頻率與壓力的關系,根據材料力學可知,振動頻率與壓力的關系一般可表示為

P=a(rP―fo)+3(FP―fo)2+c(rP一fo)3     (9~17)

式中    P―被測壓力;                      

a、b、c―系數。可由實驗求得,一般系數c很小,故c(rP―幾)3項可忽略不計;

rP―與壓力P相對應的振動頻率;

FO―筒的初始頻率,即零壓力(P=0)頻率。

當系數a、b滿足一定條件時,可得到傳感器輸出頻率與壓力的關系為

fp=fo.1+bp        (9-18)

式中 P--待測壓力

B一壓差靈敏度系數。它與圓筒材料性質及物理尺寸有關。當壓力通入圓筒內腔時取正值,通入外腔時取負值。

由式(9-18)可明顯看出,壓力與頻率近似成拋物線關系,如圖9-38所示。當壓力為零時,其頻率為筒的初始固有頻率幾。

振筒式壓力傳感器的精度比一般模擬量輸出壓力傳感器高1~2個數量級,工作極其可靠,長期穩定性好,尤其適宜于比較惡劣環境條件下的測試。由于這一系列獨特的優點,近年來超音速飛機上裝各了振筒式壓力傳感器,獲得飛行中的正確高度和速度,經計算機直接解算可進行大氣數據參數測量。同時,它還可作壓力測試標準儀器,也可用來代替無汞壓力計。

振動膜式壓力傳感器的工作原理與振動筒式壓力傳感器相似,是利用圓形恒彈性合金膜片的固有頻率,可隨膜片上所受壓力而變化的原理構成,廣泛用于壓力測量中。

是一種振膜式壓力傳感器的結構原理圖。它由空腔、壓力膜片、振動膜片、激振線圈、拾振線圈及放大振蕩電路組成。在空腔受壓力作用時,壓力膜片即發生變形,在壓力膜片的支架上裝有一振膜。由壓力所引起的壓力膜壓力―頻率輸出特性   片變形以后,使支架角度改變并張緊振動膜片使其剛度變化。膜片的振動頻率取決于振膜的剛度、壓力膜片和支架的剛度。在振動膜片的兩側分別放置激勵線圈和拾振線圈。當電路接通時,激勵線圈中流過交變電流而產生一激勵信號使膜片產生振動,通過拾振線圈及振蕩放大電路輸出后,又正反饋給激勵線圈,以維持振膜的振動。

另一種振膜式壓力傳感器的結構示意圖如圖9-40所示。它是利用兩個壓電元件代替激勵線圈和拾振線圈。當膜片受壓力作用而變形時,其剛度發生變化,膜片的固有頻率也隨之改變。起拾振作用的壓電元件利用順壓電效應,將檢測到的信號送入放大器,經放大的信號又正反饋到起激勵作用中壓電元件,該壓電元件利用逆壓電效應對晶體施加交變電場,晶體本身將產生機械變形而產生振動以維持振膜的振動。

差動電感式壓差傳感器,振膜式壓力傳感器結構原理圖,1一空腔;2一壓力膜片;3一拾振線圈;4一振膜;5一振蕩放大電路;6一振動發生器。

電感式傳感器原理,電感式傳感器屬于變磁阻式傳感器中的一類。它實質上

就是一個帶鐵心的線圈,它的工作原理基于機械量變化會引起線圈磁回路磁阻的變化,從而導致電感量的變化這一物理現象。

最簡單的電感傳感器原理圖。鐵心和銜鐵均由導磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成,可以是整體的或者疊片的,銜鐵和鐵心之間有空氣隙。當銜鐵移動時,氣隙大小a的改變使得磁路磁阻發生了變化,從而引起線圈電感的變化。因此,這種電感量的變化是與銜鐵位置(即氣隙大小)相對應的。只要能測出電感量的變化就能判定銜鐵位移量的大小,這就是電感式傳感器的基本原理,它與交流電磁鐵十分相似。

再觀察表6.3.7,又出現狀態d和F是等價的,狀態F亦可去除,代之以d。于是,得到表6,3,8所示的狀態表。檢查該表,已不存在等價狀態,因此是最簡狀態表。根據表6.3.8畫出的狀態圖如圖6,3.11所示。

表6,3.8 例6.3.3的最簡狀態表,上述狀態化簡過程將原有的7個狀態化簡為5個,而輸人一輸出特性與原始狀態表和原始狀態圖完全相同。

狀態分配,表6.3.8中列出5個狀態,最簡單的狀態分配是使用自然二進制碼,取

進制計數序列的前5個連續編碼,如6.3,9中的狀態分配方案1。結合6.3.11可以看出,這種二進制編碼值遞增順序基本上與相應的狀態轉換順一致。對于較簡單的時序電路,按這狀態分配方案構成的時序電路,其組電路將可能相對簡單一些。

表6,3.9中所列方案2為格雷碼方案。如果狀態圖所示的主要狀態轉換順序是簡單的從o到e,那么它從一個狀化簡后的狀態圖電路的可靠性。

雖然這將使用較多的觸,有些國外文獻稱之為“0ne~Hot Encoding”,國內某些文獻直譯為“1位熱碼編碼”。

態轉換到下狀態,使用發器,但它的編碼方式非常簡單,可有效地簡化組合電路,并且還可以提高工作可靠性和工作速度。在大規模可編程邏輯器件,例如FPGA(見7.4節)中,觸發器數量較多而門邏輯相對較少,“一對一”的編碼方案有時反而更有利于提高器件資源的利用率。