原创 如何用仪器测量电线的张力

如何用仪器测量电线的张力

作者：Sanjay R. Chendvankar，email：src@tifr.res.in

本文介绍的这种仪器可被用来测量固定在比例电线箱(在高能物理研究中用作探测带电分子)中的电线的张力。

电线的材料为镀金钨丝，线长度在3至30厘米之间，直径为50毫米。

作为一个质量控制步骤，先测量额定张力值200gmf。可利用每根电线弯曲的两端进行电气连接。将电线放置在永久磁铁的强大磁场中。

不同频率的正弦电流流经电线，电流在电线周围产生变化的磁场，电线在两个磁场的交互作用下不停振动。

当流经电线的电流频率等于电线的固有振动频率时，振幅最大。

固有振动频率是电线的张力、长度、直径及材质密度的函数。

如果知道所有的参数，设计工程师就可以测量振动的固有频率，他们也可通过这个函数来计算线张力。

T =π×ρ×(L×f×d)²其中，T为线张力，单位：牛顿；ρ为线材质密度，单位：千克/立方米；L =电线长度，单位：厘米；f为共振基频，单位：赫兹，d为电线直径，单位：米。

图1为该测量仪的结构图。图2为共振传感电路，该电路是测量仪的核心部分。

压控振荡器(VCO)通过待测的电线发送不同频率的信号。位于共振传感电路前端的全波有源整流器在输入端接收电线两端的压降。在大多数情况下，该压降很小，小于半导体二极管的导通电压。

图1。

对于整流来说，有源整流器是用运算放大器IC1a 和IC1b构造的。运算放大器IC1c被设置为增益等于23，然后C1对放大信号进行滤波。选择时间常数R7-C1，这样C1两端的电压就能快速变化。同时，直流电压纹波足够小以便能在最低操作频率下工作。 缓冲放大器(IC1d)把直流电平同下面的微分器级(IC2a)隔离开。

当电线在不同磁场中振动时，电线感应到电机电枢导体中产生的类似于反电动势的小电压。在共振时，振动最大，感应电压大大增加，这可提高微分器的输入直流电平，使微分器输出脉冲。这个脉冲被用来锁住斜坡振幅以及由斜坡振幅控制的VCO频率。内置频率计数器读取共振VCO频率，然后通过前面描述的函数计算电线的张力。

图2。