振动传感器的原理及应用1
振动传感器工作原理
振动传感器工作原理振动传感器作为一种重要的测量设备，被广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域。
它能够感知物体的振动，并将其转化为相应的电信号，实现振动信号的测量和分析。
本文将介绍振动传感器的工作原理及其应用。
一、振动传感器的工作原理振动传感器的工作原理基于物体的振动与形变之间的关系。
通常采用压电式和电阻式两种工作原理。
1. 压电式振动传感器压电式振动传感器利用压电材料的压电效应实现振动信号的转换。
当物体振动时，压电材料会产生电荷分布的变化，进而生成电压信号。
这个电压信号的振幅和频率与物体的振动情况密切相关。
2. 电阻式振动传感器电阻式振动传感器则是通过物体的振动引起电阻值的变化，进而反映振动信号的大小。
一般采用杨氏效应或皮尔森效应等原理实现。
当物体振动时，电阻值会随之发生变化，电流通过电阻产生的电压信号也相应改变。
二、振动传感器的应用振动传感器在诸多领域都有广泛应用。
下面列举几个典型的例子：1. 机械设备的振动监测机械设备的振动监测对于保证设备的正常运行和预防故障非常重要。
振动传感器可以安装在设备关键位置，实时监测设备的振动状态。
通过分析振动信号的频率、幅值等参数，可以判断设备是否存在异常，及时采取措施进行修理或维护。
2. 汽车工业中的应用振动传感器在汽车工业中起到至关重要的作用。
它可以被用于发动机的振动监测，以及车辆悬挂系统、制动系统等重要部件的振动检测。
准确地监测和分析振动信号可以帮助提高汽车性能，延长零部件的使用寿命。
3. 结构工程中的振动测量在结构工程领域，振动传感器用于测量建筑物、桥梁等结构的振动响应。
通过对结构振动的监测，可以评估结构的稳定性和安全性，及时发现隐患并采取措施进行修复，确保建筑物的正常运行。
4. 科学研究中的应用振动传感器在科学研究中也扮演着重要的角色。
比如，在地震研究中，振动传感器可以用来监测地壳的振动情况，以及识别地震的发生与规模。
而在物理实验中，振动传感器可以被用来测量物体的共振频率等参数。
振动传感器原理及应用
振动传感器原理及应用振动传感器是一种能够感知物体振动并将其转化为电信号的装置。
它在工业生产、机械设备监测、车辆安全以及医疗设备等领域都有着广泛的应用。
本文将介绍振动传感器的工作原理及其在不同领域的应用。
振动传感器的工作原理主要基于质量的惯性原理。
当受到外力作用时，传感器内部的质量会发生相对位移，从而产生相对于传感器壳体的加速度。
这个加速度会被传感器转化为相应的电信号输出。
传感器的输出信号可以通过放大、滤波等电路处理后，转化为与振动信号相关的电压、电流或数字信号，供后续的数据分析和处理。
在工业生产中，振动传感器被广泛应用于设备的状态监测和故障诊断。
通过安装在设备上的振动传感器，可以实时监测设备的振动情况，及时发现异常振动并进行预警。
这对于保障设备的安全运行和延长设备的使用寿命具有重要意义。
另外，振动传感器还可以用于机械设备的结构健康监测，通过分析设备的振动信号，可以评估设备的结构状况和工作状态，为设备的维护和维修提供重要的参考依据。
在车辆安全领域，振动传感器被广泛应用于车辆的碰撞检测和安全气囊系统。
当车辆发生碰撞时，车辆内部的振动传感器会感知到碰撞产生的振动信号，并迅速将信号转化为电信号输出，触发安全气囊系统的启动，保护车辆乘员的安全。
振动传感器在车辆的防盗系统中也有着重要的作用，通过感知车辆的振动情况，可以及时发出警报并防止车辆被盗。
在医疗设备领域，振动传感器被应用于心率监测、呼吸监测等方面。
通过安装在患者身体上的振动传感器，可以实时监测患者的心跳和呼吸情况，并将监测到的信号传输给医疗设备，为医生提供重要的临床诊断依据。
总的来说，振动传感器作为一种重要的传感器装置，在工业生产、车辆安全和医疗设备等领域都有着广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，振动传感器的性能和应用领域还将不断拓展，为各个领域的发展提供更多的可能性。
振动传感器工作原理
振动传感器工作原理振动传感器是一种用于测量物体振动或震动的设备，它可以将物体的振动信号转换成电信号，从而实现对振动信号的监测和分析。
振动传感器广泛应用于工业生产、机械设备、汽车、航空航天等领域，对于实时监测设备运行状态、预防设备故障具有重要意义。
本文将介绍振动传感器的工作原理，包括其结构、工作原理和应用。
1. 振动传感器的结构振动传感器的结构一般由质量块、弹簧和感应器构成。
质量块是用于感知振动的物体，当物体发生振动时，质量块也会随之振动。
弹簧则用于支撑质量块，使得质量块在振动时能够产生相对位移。
感应器是用于将质量块的振动转换成电信号的部件，常见的感应器包括压电传感器、电容传感器和电阻传感器。
2. 振动传感器的工作原理振动传感器的工作原理基于牛顿第二定律和震动力学原理。
当质量块发生振动时，根据牛顿第二定律，质量块所受的力与其加速度成正比。
这些力会导致质量块产生相对位移，而弹簧则会受到相应的拉伸或压缩。
感应器则会根据质量块的振动产生相应的电信号。
不同类型的感应器有不同的工作原理：- 压电传感器：压电传感器是利用压电效应将机械振动转换成电信号的传感器。
当质量块振动时，压电材料会产生电荷，从而产生电压信号。
- 电容传感器：电容传感器是利用电容的变化来感知振动的传感器。
当质量块振动时，电容的介电常数会发生变化，从而产生电容的变化。
- 电阻传感器：电阻传感器是利用电阻的变化来感知振动的传感器。
当质量块振动时，电阻的阻值会发生变化，从而产生电阻的变化。
3. 振动传感器的应用振动传感器在工业生产、机械设备、汽车、航空航天等领域有着广泛的应用。
在工业生产中，振动传感器可以用于监测设备的振动状态，实时检测设备是否运行正常，预防设备故障。
在机械设备中，振动传感器可以用于监测机械零部件的振动状态，预防机械故障。
在汽车领域，振动传感器可以用于监测汽车发动机的振动状态，提高汽车的性能和安全性。
在航空航天领域，振动传感器可以用于监测飞机结构的振动状态，确保飞行安全。
振动传感器原理及应用
振动传感器原理及应用振动传感器是一种用于检测并测量物体振动的装置。
其原理是基于物体振动产生的力学振动转化成电信号，通过电路进行放大和处理，最终转化为可供计算机或其他设备处理的信号。
振动传感器的工作原理通常有两种方式：压电效应和电感效应。
其中，压电效应是指将机械振动转化为电荷振动的过程，利用压电材料(例如石英晶体、陶瓷等)的压电效应，当材料受到外力作用时，产生电荷变化，进而产生电压或电流信号。
而电感效应是指通过感应电场变化产生电位变化的原理。
当振动传感器受到振动作用时，振动物体的加速度会影响电感元件内的电感值，从而改变其感应电压或感应电流。
振动传感器广泛应用于各个领域。
在工业领域中，振动传感器可用于机械装置的状态监测、故障诊断和预测维护。
通过安装振动传感器在机械设备上，可以实时检测设备的振动情况，从而监测设备的运行状态，及时发现并预测设备的故障，进一步降低维修成本和避免设备的停机时间。
在交通运输领域，振动传感器可用于汽车和火车的震动检测。
通过在车辆底盘或悬挂系统上安装振动传感器，可以实时监测车辆的振动情况，从而判断车辆的运行状态，提供有效的信息以提高行驶安全性和乘客的舒适度。
此外，振动传感器还可用于医疗设备、环境监测、航空航天等领域。
在医疗设备中，振动传感器可用于检测人体心率和呼吸频率。
在环境监测中，振动传感器可用于检测地震、建筑物振动等自然灾害。
在航空航天领域，振动传感器可用于检测飞机结构的运行状态和振动情况，进一步提高飞行安全性。
总之，振动传感器作为一种重要的检测装置，其原理简单而可靠，应用广泛，可以在很多领域中实现振动的监测和测量，从而提高设备的可靠性和性能。
振动传感器原理及应用
振动传感器原理及应用
1振动传感器的简介
振动传感器是集振动测量、调节、控制、保护、诊断及记录等功能于一体的测量仪表，它能够振动检测、采集和控制回路中传输信息，用以确定被测介质（如机械设备、土壤，结构等）的动态特性及参数。
振动传感器通常以弹簧陀螺或小型电机介质为激发源，利用独特的检测结构，被设置其中，它能够检测出测量体表面的微小振动，它的输出通过放大器及滤波装置，分离有用的振动信号，并且将其转换成电信号;
2振动传感器的原理
振动传感器是一种非接触式的测力传感器，它在无接触的状态下，通过安装在特定位置上的振动检测元件，来使用振动信号来进行检测测量，从而检测出位置上的机械振动及其变化信息。
它在实际应用时，将振动检测元件安装在某处，一旦发生了一定的位移、速度或加速度变化，振动检测元件就会产生电信号，通过放大器进行放大再传输，从而获取所需的信息。
3振动传感器的应用
振动传感器有着广泛的应用，常用于汽车发动机振动、摆线针轮轴承、电机轴承、空调机组振动及扇叶转速等机械设备的状况检测，以此来调整设备的操作，以及对结构的稳定性做出观测和监控。
在山地机械中，振动传感器也可以用来监测机器人的位置及运动状况，这
样一来就可以精确测量出机器人在不同情况下的高度及横向滑动的位置，从而为其它的机械设备或动作提供参考跟随的信息。
振动传感器原理与应用
振动传感器原理与应用振动传感器是一种能够将机械振动转化为电信号的设备，其原理主要基于物体振动引起压电材料产生电荷的现象。
振动传感器被广泛应用于工业领域，用于检测与监测机械、设备或结构物的振动状况，以实现故障预测、状态监测、结构健康评估等目的。
1.接触机械振动：振动传感器通过与被测物体接触或安装在其表面，感知机械振动的运动。
2.压电效应：振动传感器中采用了压电材料，例如压电晶体（如石英晶体）或陶瓷材料（如铅锆钛酸铅），这些材料能够在受到压力或振动刺激时产生电荷。
3.电荷转化：当压电材料受到振动刺激时，压电效应会导致材料内部产生正负电荷的分离。
这些电荷被极板收集，并通过导线传输给读取电路。
4.电信号输出：读取电路对收集到的电荷进行放大和滤波处理，然后将其转化为可识别的电信号，常见的输出形式为电压信号或电流信号。
这些信号可以被数字或模拟设备接收和分析，用于后续的数据处理和监测。
1.机械设备监测：振动传感器可以用于监测旋转机械设备（如风机、泵、发动机等）的振动状态，以及传送带、轨道等构件的振动情况。
通过监测振动信号，可以实现对机械设备的故障预测、状态监测和健康评估，从而提高设备的可靠性和运行效率。
2.结构健康监测：振动传感器可以应用于建筑物、桥梁、飞机、船舶等结构物的振动监测。
通过对结构物振动状态的监测，可以检测到可能存在的结构弱点、缺陷或损伤，及时采取预防措施，确保结构物的安全和可靠性。
3.地震监测：振动传感器可以用于地震活动的监测与研究，以收集地震波的信息。
这些振动传感器可以分布在地震活跃区域，监测地壳的振动变化，从而提供地震预警和地震学研究的数据基础。
4.汽车工业：振动传感器在汽车工业领域也有广泛应用，用于监测发动机、刹车系统、悬挂系统等的振动状态，以实现车辆的安全性和舒适性。
5.医疗领域：振动传感器在医疗设备中的应用包括心率监测、呼吸监测、体位监测等。
通过监测身体的微小振动，可以提供医疗监测和诊断的数据基础。
震动传感器工作原理
震动传感器工作原理震动传感器是一种常见的传感器类型，广泛应用于各种领域，如结构健康监测、地震预警、智能家居等。
它能够感知物体的振动或震动，并将这些信号转化为可用的电信号。
本文将介绍震动传感器的工作原理及其应用。
一、工作原理震动传感器的工作原理分为两种类型：压电式和惯性式。
1. 压电式震动传感器压电式震动传感器利用压电材料的特性来实现振动传感。
压电材料是一种具有压电效应的物质，即在受到外力作用时，会在其表面产生电荷分离，从而产生电压。
将压电材料粘贴或固定在需要测量振动的物体上，当物体发生振动时，压电材料也会变形，从而产生电荷分离。
这些电荷分离的电力信号可以通过电缆传输到读数设备，进而得到振动信号的信息。
2. 惯性式震动传感器惯性式震动传感器基于牛顿第二定律，即物体的加速度与所受力成正比。
传感器内部有一个质量块，它可以相对于传感器的外壳发生运动。
当物体发生振动时，质量块受到的惯性力作用导致其相对于传感器壳体发生位移。
通过测量位移的变化，可以获取振动的信息。
二、应用领域震动传感器在多个领域有着广泛的应用。
1. 结构健康监测震动传感器能够用于结构健康监测，对建筑物、桥梁、风力发电机等进行振动监测。
通过监测振动的幅值、频率和相位等参数，可以判断结构物的健康状况，及时预警并采取措施，避免灾害事故的发生。
2. 地震预警震动传感器在地震预警系统中起着重要作用。
它们能够实时监测地壳振动，并及时将信号传输给地震预警系统。
通过分析振动的特征和趋势，可以提前警示可能的地震，并向相关人员发送预警信息，增加人们的逃生时间和减少损失。
3. 智能家居在智能家居系统中，震动传感器常用于安全监测。
例如，它们可以安装在门窗、家具或墙壁上，监测是否有非法入侵或异常震动。
一旦检测到异常情况，系统将触发警报或通知用户，提供安全保护。
4. 工业控制震动传感器在工业自动化领域也得到广泛应用。
它们可以监测工业设备的运行情况，如电机、泵、风扇等，以及机械设备产生的振动。
振动传感器原理
振动传感器原理振动传感器是一种常见的传感器，它可以用于测量物体的振动情况。
它在工业生产、机械设备、科学研究等领域中有着广泛的应用。
本文将介绍振动传感器的原理及其工作方式。
一、振动传感器的原理振动传感器的原理基于压电效应。
当物体发生振动时，振动传感器能够将振动力转化为电信号，从而实现对振动情况的检测和测量。
振动传感器通常由压电陶瓷材料制成，这种材料具有压电效应，即当它受到外力压缩或拉伸时，会产生电荷。
当物体振动时，振动力会使压电陶瓷产生相应的变形，从而产生电荷，这个电荷被称为压电效应。
二、振动传感器的工作方式振动传感器通过将压电陶瓷材料连接到外部电路中来工作。
具体来说，振动传感器通过将压电陶瓷材料与前置放大器相连，将产生的电荷信号转化为电压信号，从而实现对物体振动的测量。
在实际应用中，振动传感器通常被安装在待测物体表面。
当物体发生振动时，振动力会传递给振动传感器。
振动传感器将振动力转化为电荷信号，并通过前置放大器放大转化后的电信号。
最终，这个电信号被传输给记录设备或显示屏，以供工程师或研究人员分析振动情况。
三、振动传感器的应用振动传感器的应用非常广泛。
它可以用于以下几个方面：1. 工业生产中的故障诊断：振动传感器可以用于监测机械设备的振动情况，以及及时发现设备的故障。
通过对振动信号的分析，工程师可以判断设备是否存在故障，并采取相应的措施进行维修和保养。
2. 运动监测：振动传感器可以用于监测人体的运动情况。
例如，在运动训练中，振动传感器可以用于检测运动员的姿势和力量输出，以帮助运动员进行训练和调整。
3. 地震监测：振动传感器可以用于监测地震的振动情况。
通过对地震振动信号的采集和分析，科学家可以判断地震的强度和震源位置，从而提供及时的预警和应急措施。
4. 交通监测：振动传感器可以用于监测道路上的车辆流量和车辆速度。
通过对振动信号的分析，交通管理部门可以实时了解道路交通状况，并采取相应的措施进行交通调控。
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振动梁式传感器
下图所示为由石英晶体谐振器构成的振
梁式差压传感器。两个相对的波纹管用来接
收输入压力P1与P2，作用在波纹管有效面 积上的压力差产生一个合力，造成了一个绕
支点的力矩，该力矩由石英晶体的拉伸力或
压缩力来平衡，这样就改变了晶体的谐振频
率。频率的变化是被测压力的单值函数，从
而达到了测量目的。
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下面扼要叙述差压传感器的主要组件及其作 用。
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1 跨在传感中央。石英晶体振动梁不直接固 定在产生输出力的构件上，以防止反作用 力和力矩造成基座上的能量损失，从而使 品质因素Q值降低。同时外界的有害干扰 也会
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传递进来，降低稳定性，直接影响谐振器 的性能。梁的形状选择得使其成为一种以 弯曲方式振动的两端固定梁，这种形状的 感受力的灵敏度高，即施加单位应力引起 的频率变化大。
振动传感器的 原理及应用
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一、概述
二、原理 1、振动筒传感器 2、振动膜式传感器 3、振动弦式传感器 4、振动梁式传感器
三、应用及产品
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一、概述
基于谐振技术的谐振式传感器，自身 为周期信号输出（准数字信号），只用简 单的数字电路即可转换为微处理器容易接 受的数字信号。谐振式传感器的重复性、 分辨率和稳定性等非常优良，又便于和微 处理器直接结合组成数字控制系统，自然 成为当今人们研究的重点。
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（1）基本结构
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由ERD组成的电— 机— 电谐振子环节， 是谐振式传感器的核心。适当地选择激励 和拾振手段，构成一个理想的ERD，对设 计谐振式传感器至关重要。
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由ERDA组成的闭环自激环节，是构成 谐振式传感器的条件。
由RDO(C)组成的信号检测、输出环节， 是实现检测被测量的手段。
④ 相对与谐振子的振动能量，系统的功 耗是极小量。这一特征决定了传感器系统 的抗干扰性强，稳定性好。
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一、概述
二、原理 1、振动筒传感器 2、振动膜式传感器 3、振动弦式传感器 4、振动梁式传感器
三、应用及产品
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（1）振动筒传感器
振动筒传感器是一种典型的敏感频率的 振动传感器，于60年代末实用。下图给出 了一种用于绝压测量的振动筒压力传感器 最早使用的原理结构。其测量敏感元件是 一个恒弹合金（如3J53）制成的带有顶盖 的薄壁圆柱壳。
（1）间歇激发法 图所示为间歇激发 的振弦压力传感器 的示意图。
（2）连续激发法
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连续激发时，振弦也是置于电磁铁的磁 场中，同时，振弦通以交变电流，由于电磁 感应，振弦受到一个垂直于磁力线的作用力， 从而激发振弦作频率等于其自振频率的周期 运动。然而，同间歇激发一样，由于阻力作 用，振弦的自振也将逐渐衰减，因此必须补 给能量以维持振弦稳定的等幅振荡。
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振动与激励元件均由铁芯和线圈组成， 为尽可能减小它们之间的电磁耦合，在空 间呈正交安置，由环氧树脂骨架固定。圆 柱壳与外壳之间形成真空腔，被测压力引 入圆柱壳内腔。为减小温度引起的测量误 差，在圆柱壳内安置了一个起补偿作用的 温度敏感元件。
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电磁激励振动筒压力传感器原理结构
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采用电磁方式作为激励、拾振手段最突 出的优点是与壳体无接触，但也有一些不 足。如电磁转换效率低，激励信号中需引 入较大的直流分量，磁性材料的长期稳定 性差，易于产生电磁耦合等。
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谐振式传感器大体分为两类：一类是基 于机械谐振结构谐振式传感器；另一类是 MOS环振式谐振传感器。这里主要介绍基 于机械谐振结构的谐振式传感器。它们可 利用振动频率、相位和幅值作为敏感信息 的参数。由于谐振式传感器有许多优点,也
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适于多种参数测量，如压力、力、转角、 流量、温度、湿度、液位、粘度、密度和 气体成分等，所以这类传感器已迅速发展 成为一个新的传感器家族。
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（2） 谐振式传感器的本质特征与独特 优势是：
① 输出信号是周期的，被测量能够通过 检测周期信号而解算出来。这一特征决定 了谐振式传感器便于与计算机连接，便于 远距离传输；
② 传感器系统是一个闭环结构，处于谐
振状态。这一特征决定了传感器系统的输
出自动跟踪输入；
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③ 谐振式传感器的敏感元件即谐振子固 有的谐振特性，决定其具有高的灵敏度和 分辨率；
近来发展了一种采用压电激励、压电拾 振的新方案，见下图压电陶瓷元件直接贴 于圆柱壳的波节处，筒内完全形成真空。
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压电激励方案
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（2）振动膜式传感器
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这种传感器的Q值很高，一般约为104， 因此，输出信号的通频带很窄。膜片是振 荡器中的谐振元件，振荡器的输出是频率 变化的正弦波信号，经放大、整形、限幅 后，作为高分辨力计数器的门控信号。这 样，就提供了正比于加在膜片上压力的计 数输出。使用的数字线性化电路与振筒式 压力传感器相类似，不再赘述。
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（3）振动弦式传感器
1. 结构特点 振弦式压力传感器的主要结构如下图所示
（1）振弦 振弦是把待测压力值的变化转变为频率
变化的敏感元件，对传感器的精度、灵敏 度、稳定性起决定的作用。对振弦材料的 要求是：
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① 抗拉强度高。 ② 弹性模量大。
③ 磁性和导电性能好。 ④ 线膨胀系数小，尺寸随时间的稳定性好。
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2、机械隔离器
为了避免振梁与产生力的机械系统直 接连接，在振动梁两端固定着机械隔离系 统，它包括隔离器弹性体，隔离器质量块 以及弯曲去载区。隔离系统的自振频率要 选择得比振动梁的低得多（约低几个数 级），从而能有效地消除固定件对振动梁 的影
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（3）振弦夹紧装置 传感器工作时振弦处于拉紧的状态，振
弦两端必须与支架和运动部分固接，一般采 用专门的夹紧装置。对它的要求是：
① 抗滑能力好，振弦在长期受拉或反复 振动的情况下，夹头不松动；
② 加工简单，安装振弦方便，易拆卸， 能反复使用，能任意调整弦的初始频率。
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2．工作原理
要测量振弦固有频率f0的变化，必须先激发振弦起振， 其激发方法有两种：
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（2）磁铁 根据振弦振动的激发方式不同，可以只用
一块磁铁，或者用两块性能相同的磁铁，见 图5-14。磁场可以由永久磁铁或直流电磁铁 产生，永久磁铁一般用AlNiCo-5硬磁合金制 造。在采用电磁铁的场合，常把磁铁做成U 形，电磁线圈安置在U形磁铁的一臂，这时， 磁力线的通路是磁铁-纯铁片-振弦-磁铁，形 成一个封闭的磁回路。