Струнный датчик

Стру́нный датчик

Измерительный преобразователь давления, перемещений, расхода, усилия и т. п. в электрический сигнал (ток, напряжение, частоту). Чувствительный элемент С. д. — натянутая вольфрамовая или стальная струна (несколько струн). Действие С. д. основано на зависимости собственной частоты колебаний струны f₀ от её длины l массы m и силы натяжения F (либо механического напряжения σ или удлинения Δl):

,

где ρ и E — соответственно плотность и модуль упругости материала струны. Основные элементы С. д.: механическая система со струной (струнами) и вторичный преобразователь (обычно электромагнитного или магнитоэлектрического типа), преобразующий изменение частоты колебаний механической системы в изменение параметра электрической цепи.

С. д. делятся на однострунные и дифференциальные, имеющие две идентичные струны (рис.). Дифференциальное включение струн позволяет значительно уменьшить влияние окружающей среды (температуры, давления) на результаты преобразования входного параметра. Основной недостаток однострунных датчиков — резко нелинейная статическая характеристика; у дифференциальных С. д. нелинейность статической характеристики значительно меньше. Точность преобразования С. д. увеличивается, если основной составляющей жёсткости механической системы является жёсткость струны. Пример С. д. — струнный дифференциальный Гравиметр, имеющий относительную, погрешность преобразования не выше ± (10^–6— 10^–8).

Лит.: см. при ст. Датчик.

А. В. Кочеров.

Схемы устройства струнных датчиков: а — однострунного; б — дифференциального; 1 — струна; 2 — корпус; 3 — выходной преобразователь (U — напряжение питания, е — эдс на выходе преобразователя); 4 — мембрана; 5 — пружина; 6 — выходной сигнал; р и F — измеряемые параметры (давление и усилие).