CN112945426A - 振弦传感器及应力位移测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种振弦传感器及应力位移测试方法，属于传感器技术领域，包括壳体，壳体一端设置有受力体，另一端设置有隔离体。振弦组件中的圆筒一端固定安装于受力体，第一固定器设于圆筒一端，第一固定器上开设有第一圆孔，第二固定器设于圆筒另一端，第二固定器上开设有第二圆孔，弦丝的两端分别与第一圆孔和第二圆孔固定连接，振弦体设置于弦丝上，振弦体上设有铁片，磁铁固定安装于圆筒的内部，弹性件的一端设置于弦丝的一端，弹性件的另一端与滑杆固定连接，弹性件和滑杆均设置在隔离体的内部。振弦体具有强度高，耐高温，耐低温，耐久性好，耐腐蚀等综合性能，解决目前振弦材料所存在的不足。

Description

振弦传感器及应力位移测试方法
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种振弦传感器及应力位移测试方法。
背景技术
振弦式传感器是以拉紧的金属弦作为敏感元件的谐振式传感器。当弦的长度确定之后，其固有振动频率的变化量即可表征弦所受拉力的大小,通过相应的测量电路,就可得到与拉力成一定关系的电信号。
振弦式传感器是以被拉紧了的弦作为敏感元件，其震动频率与拉紧力的大小以及弦的长度有关。就像弦乐器和乐鼓，改变弦的粗细和长度，或改变鼓动皮的张紧度和厚度，就可以改变他们的发声频率。当振弦长度确定后，弦振动频率的变化量便表示拉力的大小，即输入时拉力，输出为频率。振弦式传感器因其结构简单牢固，测量范围大，灵敏度高，测量线路简单等优点而广泛应用于压力测试。但传统振弦传感器所采用的钢振弦在力学性质方以及耐久性面存在着一系列问题，经常存在强度失效等情况。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种振弦传感器及应力位移测试方法，旨在改善传统振弦传感器所采用的钢振弦在力学性质方以及耐久性面存在着一系列问题，经常存在强度失效等情况的问题。
本发明是这样实现的：本发明提供一种振弦传感器，包括壳体，所述壳体的一端端部设置有受力体，所述壳体远离所述受力体的一端端部设置有隔离体。
振弦组件，所述振弦组件包括圆筒、第一固定器、第二固定器、弦丝、振弦体、磁铁、弹性件和滑杆，所述圆筒设置在所述壳体的内部，所述圆筒的一端固定安装于所述受力体，所述第一固定器设置于所述圆筒靠近所述受力体的一端内部，所述第一固定器上开设有第一圆孔，所述第二固定器设置于所述圆筒远离所述受力体的一端内部，所述第二固定器上开设有第二圆孔，所述弦丝的两端分别与所述第一圆孔和所述第二圆孔固定连接，所述振弦体设置于所述弦丝的中间，所述振弦体上设置有铁片，所述磁铁设置在所述铁片的外侧，所述磁铁固定安装于所述圆筒的内部，所述弹性件的一端设置于所述弦丝的一端，所述弹性件的另一端与所述滑杆固定连接，所述弹性件和所述滑杆均设置在所述隔离体的内部。
在本发明的一种实施例中，所述振弦体由玄武岩纤维制成。
在本发明的一种实施例中，所述磁铁为U型永久磁铁。
在本发明的一种实施例中，所述磁铁上缠绕有激振线圈和接收线圈，所述激振线圈和所述接收线圈的导线连接有信号电缆，所述信号电缆设置在所述壳体的外侧。
在本发明的一种实施例中，所述受力体远离所述壳体的一端端部固定有受力法兰，所述受力法兰被构成增大受力面积。
在本发明的一种实施例中，所述圆筒远离所述弹性件的一端外侧套接有密封圈，所述壳体远离所述隔离体的一端内部开设有凹槽，所述密封圈容置于所述凹槽内。
在本发明的一种实施例中，所述密封圈为防水O型圈。
在本发明的一种实施例中，所述弹性件为弹簧。
在本发明的一种实施例中，所述滑杆的直径小于所述隔离体的内径。
本发明实施例另提供一种应力位移测试方法，其利用上述的振弦传感器进行，包括以下步骤：
步骤一：首先，把传感器两侧的受力法兰和滑杆分别固定在待测目标体的两端；
步骤二：当待测目标体受到应力位移时，滑杆的位移使弹性件产生压紧力，压紧力与位移成正比，压紧力通过另一端传给振弦体，使振弦体产生额外的应力，通过测试这个应力得出位移具体值；
步骤三：然后张弛振荡器给传感器激励脉冲，电流通过磁铁上的激振线圈和接收线圈，进而使磁铁吸住装在振弦体中的铁片，当脉冲电流消失后，磁铁失去磁性，进而铁片与磁铁分离，进而振弦体就被松开，从而振弦体产生自由振动；
步骤四：振弦体以固有频率自由振动时，铁片与磁铁的间隙就周期性的变化，同时会引起测量线圈磁路的交替变化，就会在线圈中产生感应交变电动势，线圈中产生的感应电动势经绕在磁铁上的接收线圈输送到信号电缆，然后通过信号电缆输送出感应器，这样就可以由传感器的输出感应电动势频率来测得振弦体振动的频率，通过振弦体振动的频率，算出被测材料的真实应力位移的数值，可根据下式计算真实应力位移的数值ΔXR：
Figure BDA0002923496140000041
当振弦材料固定后，式中l，E，ρ，f0，σ0,D,K均为定值，即可根据固有频率算出被测材料的真实应力位移ΔXR。
本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的一种振弦传感器，使用时，振弦体由由玄武岩纤维制成，玄武岩纤维具有强度高，耐高温，耐低温，耐久性好，耐腐蚀(耐酸耐碱)，不吸水，等综合性能，其优秀的力学性质可以的解决目前振弦材料所存在的不足，一定程度上延长振弦传感器的使用寿命。以往以钨钢等作为振弦的振弦传感器中，因为振弦材料本身性质不佳，会在使用过程中发生磨损以及腐蚀等情况，但新型材料玄武岩纤维优秀的力学性质恰好可以解决这一问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施方式提供的传感器结构示意图；
图2为本发明实施方式提供的激振线圈无电流通过时振弦体状态示意图；
图3为本发明实施方式提供的激振线圈有电流通过时振弦体状态示意图；
图4为本发明实施方式提供的输入的激励电流与输出的感应电动势关系图。
图中：100-壳体；110-受力体；111-受力法兰；120-隔离体；130-信号电缆；140-凹槽；200-振弦组件；210-圆筒；211-密封圈；220-第一固定器；221-第一圆孔；230-第二固定器；231-第二圆孔；240-弦丝；250-振弦体；251-铁片；260-磁铁；261-激振线圈；262-接收线圈；270-弹性件；280-滑杆。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种振弦传感器，包括壳体100，壳体100的一端端部设置有受力体110，壳体100远离受力体110的一端端部设置有隔离体120。在具体设置时，受力体110远离壳体100的一端端部通过焊接固定有受力法兰111，受力法兰111被构成增大感应器与目标体之间的受力面积。
请参阅图1，振弦组件200，振弦组件200包括圆筒210、第一固定器220、第二固定器230、弦丝240、振弦体250、磁铁260、弹性件270和滑杆280，圆筒210设置在壳体100的内部，圆筒210的一端固定安装于受力体110，第一固定器220设置于圆筒210靠近受力体110的一端内部，第一固定器220上开设有第一圆孔221，第二固定器230设置于圆筒210远离受力体110的一端内部，第二固定器230上开设有第二圆孔231，弦丝240的两端分别与第一圆孔221和第二圆孔231固定连接，振弦体250设置于弦丝240的中间，确保振弦体250一直位于传感器的正中间，振弦体250上设置有铁片251，用于接收激振线圈261磁场的变化并使振弦体250随之振动，产生固有振动频率。磁铁260设置在铁片251的附近区段，磁铁260固定安装于圆筒210的内部。弹性件270的一端设置于弦丝240的一端，弹性件270的另一端与滑杆280固定连接，弹性件270优选为弹簧，弹性件270和滑杆280均设置在隔离体120的内部，滑杆280的直径小于隔离体120的内径，使滑杆280在隔离体120内可轴向移动且不接触隔离体120，尽量减小摩擦甚至无摩擦，并尽量限制其径向位移。
请参阅图1，在具体设置时，圆筒210远离弹性件270的一端外侧套接有密封圈211，壳体100远离隔离体120的一端内部开设有凹槽140，密封圈211容置于凹槽140内，密封圈211为防水O型圈，可确保振弦传感器内部水密性良好，更好保护内部电路以及振弦材料的完整性，延长使用寿命。
请参阅图1，磁铁260为U型永久磁铁，磁铁260上缠绕有激振线圈261和接收线圈262，用于给出激励以及接收信号，激振线圈261和接收线圈262的导线连接有信号电缆130，信号电缆130设置在壳体100的外侧。磁铁260上绕有的激振线圈261，线圈中无电流时，磁铁260对振弦无吸引力(如图2)。当张弛振荡器(图中未示出)给出激励脉冲时，电流通过磁铁线圈，使磁铁260吸住装在振弦体250中部的铁片251(如图3)。当脉冲电流消失后，振弦就被松开，从而振弦产生自由振动，振动的频率即为固有频率。当振脉冲电流消失，振弦体250以固有频率自由振动时，铁片251与磁铁260之间的间隙就周期性的变化，同时会引起测量线圈磁路的交替变化，就会在线圈中产生感应交变电动势，线圈中产生的感应电动势经绕在磁铁260上的接收线圈262输出到信号电缆130，信号电缆130把感应电动势输出感应器，输入的激励电流与输出的感应电动势(如图4所示)。
需要说明的是，振弦体250由玄武岩纤维制成。玄武岩纤维是以天然玄武岩拉制的连续纤维，是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，玄武岩纤维有其独特的性能和应用市场。玄武岩纤维具有强度高，耐高温，耐低温，耐久性好，耐腐蚀(耐酸耐碱)，不吸水，等综合性能，其优良的性能使其在诸多领域中得到了广泛的应用。
玄武岩纤维有着极高的热稳定性。在400℃时，其断裂强度保持在85％；在600℃时，其断裂强度仍能够保持在65％左右。玄武岩纤维还具有优异的高温化学稳定性。而且其具有独特的超低温使用性能，其使用温度范围为-260℃-650℃，此热稳定性能可极大程度扩大当前以钢材为振弦材料的普通振弦传感器的使用范围。
玄武岩纤维含有的K2O,MgO和TiO2等成分，对提高纤维耐化学腐蚀起到了重要的作用。在酸溶液(2mol/LHCl溶液)中煮沸3h后，玄武岩纤维的重量损失率为2.2％；在碱溶液(2mol/LNaOH溶液)中煮沸3h后，玄武岩纤维的重量损失率约为2.75％。由此可知玄武岩纤维在酸碱溶液中都有着极好的化学耐腐蚀性。在煮沸的水中放置3h，玄武岩纤维的质量损失率约为0.2％，其耐水能力大大优于其他材料。在室温水溶液中，玄武岩24h吸水性仅为0.02％，也是极高的数值。
玄武岩优异的耐久性从以上耐高温，耐低温，耐腐蚀中体现出来。其优秀的力学性质可以解决目前振弦材料所存在的不足，一定程度上延长振弦传感器的使用寿命。
在本发明实施例另提供一种应力位移测试方法，其利用上述的振弦传感器进行，包括以下步骤：
步骤一：首先，把传感器两侧的受力法兰111和滑杆280分别固定在待测目标体的两端；
步骤二：当待测目标体受到应力位移时，滑杆280的位移使弹性件270产生压紧力，压紧力与位移成正比，压紧力通过另一端传给振弦体250，使振弦体250产生额外的应力，通过测试这个应力得出位移具体值；
步骤三：然后张弛振荡器给传感器激励脉冲，电流通过磁铁260上的激振线圈261和接收线圈262，进而使磁铁260吸住装在振弦体250中的铁片251，当脉冲电流消失后，磁铁260失去磁性，进而铁片251与磁铁260分离，进而振弦体250就被松开，从而振弦体250产生自由振动；
步骤四：振弦体250以固有频率自由振动时，铁片251与磁铁260的间隙就周期性的变化，同时会引起测量线圈磁路的交替变化，就会在线圈中产生感应交变电动势，线圈中产生的感应电动势经绕在磁铁260上的接收线圈262输送到信号电缆130，然后通过信号电缆130输送出感应器，这样就可以由传感器的输出感应电动势频率来测得振弦体250振动的频率，通过振弦体250振动的频率，算出被测材料的真实应力位移的数值。
具体的，该振弦传感器及应力位移测试方法的工作原理：首先，把传感器两侧的受力法兰111和滑杆280分别固定在待测目标体的两端；
当待测目标体受到应力位移时，滑杆280的位移使弹性件270产生压紧力，压紧力与位移成正比，压紧力通过另一端传给振弦体250，使振弦体250产生额外的应力，通过测试这个应力得出位移具体值；
然后张弛振荡器给传感器激励脉冲，电流通过磁铁260上的激振线圈261和接收线圈262，进而使磁铁260吸住装在振弦体250中的铁片251，当脉冲电流消失后，磁铁260失去磁性，进而铁片251与磁铁260分离，进而振弦体250就被松开，从而振弦体250产生自由振动；
振弦体250以固有频率自由振动时，铁片251与磁铁260的间隙就周期性的变化，同时会引起测量线圈磁路的交替变化，就会在线圈中产生感应交变电动势，线圈中产生的感应电动势经绕在磁铁260上的接收线圈262输送到信号电缆130，然后通过信号电缆130输送出感应器，这样就可以由传感器的输出感应电动势频率来测得振弦体250振动的频率，通过振弦体250振动的频率，算出被测材料的真实应力位移的数值。
过振弦体250振动的频率，算出被测材料的真实应力位移的数值计算方法如下：第一固定器220和第二固定器230在固定振弦体250时会给振弦体250一个预张力，这个预张力会使振弦体250产生一个预应力，该预应力会在后期进行应力与位移测量的过程中产生影响，将该影响记作初始频率f0。当结构确定后，初始频率随之确定。当该传感器接通电源但是不进行外力测量时，输出的频率即为初始频率f0。该初始频率对应的初始预应力即为σ0。
当施加外力载荷后，振弦体250会随之输出一个在该载荷或该位移下产生的感应电动势。此感应电势的频率即为振弦体250在该状态下的固有振动频率f，该固有振动频率对应该状态下的应力状态，待测的真实的外力载荷，这样就可以由传感器的输出电势频率来测得振弦振动的频率。
其中，u-激励脉冲波形e-输出电压波形；
由于空气阻尼等的影响，振弦体250的振动为一衰减振动。为了继续维持振弦体250的振动，必须间隔一段时间再对振弦体250加以激励。由于测得是频率而不是振幅，固振幅衰减关系不大。
结构的基频是指结构本身最小的那个固有频率。查阅振动力学相关书籍可知，两端简支梁梁结构固有频率的计算公式
Figure BDA0002923496140000121
，则其基频为
Figure BDA0002923496140000131
其中E为玄武岩纤维的弹性模量，I为玄武岩纤维的惯性矩，m为弦的质量，当振弦结构确定后，I,m随之确定，即该基频仅仅与弹性模量E有关。
在该发明中，振弦是一个受力件，且材料的弹性模量会因为长时间受力而衰减，因此经过长时间使用后，E将小于参考值，设长时间使用后的弹性模量为E1，并规定E1＝αE。
则可得出此时的固有频率为
Figure BDA0002923496140000132
由，
Figure BDA0002923496140000133
可推知，
Figure BDA0002923496140000134
用
Figure BDA0002923496140000135
代替f，得
Figure BDA0002923496140000136
式中，ρ—弦的体积密度(已知玄武岩纤维密度为2.63g/cm3，具体数值根据情况的不同而不同)，l—弦的长度，α-弦的应力。
由上述结论，在振弦及振弦结构已确定的情况下，式中l，ρ，f0，σ0均可视为常量。因此已知感应电势输出的频率即为振弦的固有频率f，则可由公式计算出弦的真实应力Δσ。即将对应力的测量转换为对振弦振动频率的检测，进而通过弦的振动所激发的电磁效应转化为对输出感应电势的检测。即输入为应力，输出为频率。
当对位移进行测量时，被测物体产生的微小位移使弹簧产生一个压紧力，设弹簧的弹性系数为k，则由位移产生的弹力△F＝-kΔx。该弹力即为压紧力。压紧力通过弹簧传给振弦，在振弦中产生一个应力Δσ。
同时已知，
Figure BDA0002923496140000141
Δl为材料的形变值，即可等价为位移。即为被测物体位移通过弹簧传递给振弦后，振弦会因其内部应力的变化而产生长度变化。E为振弦材料的弹性模量，将E1＝αE，即玄武岩纤维在使用中真实的弹性模量E1代入，玄武岩纤维的弹性模量处于79.3-93.1GPa之间，具体数值应根据情况不同而不同。与上述应力的测试相似的，第一固定器220和第二固定器230在夹紧振弦时所对振弦造成的预张力而使其产生的预应力同样会对位移的测量造成影响。将上式代入固有频率式中，即可得出振弦材料受力而产生变化后对结果的影响Δl’。
由，
Figure BDA0002923496140000142
E1＝αE，
推知，
Figure BDA0002923496140000143
若限定弹簧中压紧力传导至振弦上恰好作用于振弦的轴向，则可得出应力与压紧力的另外一个关系，即为
Figure BDA0002923496140000144
式中A为振弦的截面面积。当振弦的直径为D时，有A＝πD2/4。综合上述公式，得出
Figure BDA0002923496140000151
推知，
Figure BDA0002923496140000152
用
Figure BDA0002923496140000153
代替f，得
Figure BDA0002923496140000154
该ΔX为不考虑应变对振弦材料作用的结果，但真实的被测物体的位移体现在结构内明显的应为振弦材料的形变量与弹簧的形变量之和。而我们所要得到的被测物体的位移实际上为ΔXR＝ΔX+Δl’。
将上述公式代入，可得
Figure BDA0002923496140000155
当振弦材料固定后，式中l，E，ρ，f0，σ0,D,K均为定值，即可根据固有频率算出被测材料的真实位移ΔXR。
上述参数具体解释如下：ΔXR为被测材料的真实位移，m；ΔX为弹簧的形变量，m；Δl’为振弦材料受到外力作用产生的形变量，m。D为振弦材料的直径，m；k为弹簧的劲度系数，N/m；E为振弦材料的杨氏模量，MPa；l为振弦的长度，m；α为该状态下振弦材料弹性模量的衰减系数，为一无量纲常数；ρ为玄武岩纤维振弦的密度，；kg/m3；f为在该点状态下测得的频率，Hz；f0为未施加外力时，振弦仅受预应力时的初始频率，Hz；该初始频率对应的初始预应力即为σ0，N/m2。
当振弦材料确定为玄武岩纤维，并且振弦传感器的结构也确定时，上述系数除f外均为常数，则可根据对f的测量得出被测物体的位移量。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种振弦传感器，其特征在于，包括
壳体(100)，所述壳体(100)的一端端部设置有受力体(110)，所述壳体(100)远离所述受力体(110)的一端端部设置有隔离体(120)；
振弦组件(200)，所述振弦组件(200)包括圆筒(210)、第一固定器(220)、第二固定器(230)、弦丝(240)、振弦体(250)、磁铁(260)、弹性件(270)和滑杆(280)，所述圆筒(210)设置在所述壳体(100)的内部，所述圆筒(210)的一端固定安装于所述受力体(110)，所述第一固定器(220)设置于所述圆筒(210)靠近所述受力体(110)的一端内部，所述第一固定器(220)上开设有第一圆孔(221)，所述第二固定器(230)设置于所述圆筒(210)远离所述受力体(110)的一端内部，所述第二固定器(230)上开设有第二圆孔(231)，所述弦丝(240)的两端分别与所述第一圆孔(221)和所述第二圆孔(231)固定连接，所述振弦体(250)设置于所述弦丝(240)的中间，所述振弦体(250)上设置有铁片(251)，所述磁铁(260)设置在所述铁片(251)的外侧，所述磁铁(260)固定安装于所述圆筒(210)的内部，所述弹性件(270)的一端设置于所述弦丝(240)的一端，所述弹性件(270)的另一端与所述滑杆(280)固定连接，所述弹性件(270)和所述滑杆(280)均设置在所述隔离体(120)的内部。
2.根据权利要求1所述的一种振弦传感器，其特征在于，所述振弦体(250)由玄武岩纤维制成。
3.根据权利要求1所述的一种振弦传感器，其特征在于，所述磁铁(260)为U型永久磁铁。
4.根据权利要求1所述的一种振弦传感器，其特征在于，所述磁铁(260)上缠绕有激振线圈(261)和接收线圈(262)，所述激振线圈(261)和所述接收线圈(262)的导线连接有信号电缆(130)，所述信号电缆(130)设置在所述壳体(100)的外侧。
5.根据权利要求1所述的一种振弦传感器，其特征在于，所述受力体(110)远离所述壳体(100)的一端端部固定有受力法兰(111)，所述受力法兰(111)被构成增大受力面积。
6.根据权利要求1所述的一种振弦传感器，其特征在于，所述圆筒(210)远离所述弹性件(270)的一端外侧套接有密封圈(211)，所述壳体(100)远离所述隔离体(120)的一端内部开设有凹槽(140)，所述密封圈(211)容置于所述凹槽(140)内。
7.根据权利要求6所述的一种振弦传感器，其特征在于，所述密封圈(211)为防水O型圈。
8.根据权利要求1所述的一种振弦传感器，其特征在于，所述弹性件(270)为弹簧。
9.根据权利要求1所述的一种振弦传感器，其特征在于，所述滑杆(280)的直径小于所述隔离体(120)的内径。
10.一种应力位移测试方法，其利用权利要求1-9任意一项所述的振弦传感器进行，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：首先，把传感器两侧的受力法兰和滑杆分别固定在待测目标体的两端；
步骤二：当待测目标体受到应力位移时，滑杆的位移使弹性件产生压紧力，压紧力与位移成正比，压紧力通过另一端传给振弦体，使振弦体产生额外的应力，通过测试这个应力得出位移具体值；
步骤三：然后张弛振荡器给传感器激励脉冲，电流通过磁铁上的激振线圈和接收线圈，进而使磁铁吸住装在振弦体中的铁片，当脉冲电流消失后，磁铁失去磁性，进而铁片与磁铁分离，进而振弦体就被松开，从而振弦体产生自由振动；
步骤四：振弦体以固有频率自由振动时，铁片与磁铁的间隙就周期性的变化，同时会引起测量线圈磁路的交替变化，就会在线圈中产生感应交变电动势，线圈中产生的感应电动势经绕在磁铁上的接收线圈输送到信号电缆，然后通过信号电缆输送出感应器，这样就可以由传感器的输出感应电动势频率来测得振弦体振动的频率，通过振弦体振动的频率，算出被测材料的真实应力位移的数值，可根据下式计算真实应力位移的数值ΔXR：
Figure FDA0002923496130000031
其中，ΔXR为被测材料的真实位移，m；ΔX为弹簧的形变量，m；Δl’为振弦材料受到外力作用产生的形变量，m。D为振弦材料的直径，m；k为弹簧的劲度系数，N/m；E为振弦材料的杨氏模量，MPa；l为振弦的长度，m；α为该状态下振弦材料弹性模量的衰减系数，为一无量纲常数；ρ为玄武岩纤维振弦的密度，；kg/m3；f为在该点状态下测得的频率，Hz；f0为未施加外力时，振弦仅受预应力时的初始频率，Hz；该初始频率对应的初始预应力即为σ0，N/m2。
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