振弦傳感器和振弦采集模塊基本概念

基本概念

振弦傳感器：（vibrating wire sensor）是以拉緊的金屬鋼弦作為敏感元件的諧振式傳感器。當弦的長度確定之后，其固有振動頻率的變化量即可表征鋼弦所受拉力的大小。根據(jù)這一特性原理，即可通過一定的物理（機械）結構制作出測量不同種 類物理量的傳感器（如：應變傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等），從而實現(xiàn)被測物理量與頻率值之間的一一對應關系，通過測量頻率值變化量來計算出被測物理量 的改變量。 

振弦傳感器采集讀數(shù)模塊：指針對振弦傳感器的特性而設計的傳感器激勵、讀數(shù)模塊。具有集成度高、功能模塊化、數(shù)字接口的一系列特性，能完成振弦 傳感器的激勵、信號檢測、數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量評估等專用針對性功能，進行傳感器頻 率和溫度物理量模數(shù)轉(zhuǎn)換，進而通過數(shù)字接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。振弦傳感器讀數(shù)模塊 是振弦傳感器與數(shù)字化、信息化之間的核心轉(zhuǎn)換單元。 

激勵：也稱為“激振”，是振弦類傳感器頻率數(shù)據(jù)獲取的必須過程，僅當傳感器收 到合適的激勵信號后才能產(chǎn)生自振，而僅當振弦傳感器產(chǎn)生自振后才能輸出頻率信 號，進一步的，讀數(shù)電路會檢測并讀取振弦傳感器的自振信號，才能通過計算得到 振動頻率值。振弦傳感器的激勵信號（能夠使傳感器產(chǎn)生自振的外部信號）一般分 為兩類，一類為高壓短促脈沖，一類為特定頻率的多組連續(xù)低壓脈沖信號。 

高壓脈沖激勵：使用較高電壓（100~200V）向振弦傳感器線圈發(fā)送短促脈沖，使任 意頻率的振弦傳感器產(chǎn)生自振的過程或方法。 

低壓掃頻激勵：使用與傳感器自振頻率相當（接近）的頻率向振弦傳感器發(fā)送連續(xù) 的低壓（3~10V）脈沖信號，使傳感器產(chǎn)生自振的過程或方法。 

振弦傳感器返回信號：當傳感器產(chǎn)生自振后，鋼弦自振切割傳感器線圈，在線圈中 產(chǎn)生微弱電流，這種隨鋼弦振動變化的正弦電信號稱為“振弦傳感器返回信號”。 

采樣值：或稱為“單個樣本”，在本手冊中尤指傳感器返回的單個正弦信號，為了 提高正弦波頻率值的測量精度，需要采集多組正弦信號進行綜合計算。由于傳感器 返回的正弦信號是由強變?nèi)踔饾u消失，且本身信號十分微弱，不同廠家振弦傳感器 返回信號強度和時長均不相同，因此振弦模塊在數(shù)據(jù)采集時采用部分抽樣的方法獲 取若干采樣數(shù)據(jù)進行綜合計算，對于每個采集到的正弦波稱之為“一個樣本”或 “一個采樣值”。 

標準差：（Standard Deviation），中文環(huán)境中又常稱均方差，是總體各單位標準值 （采樣值）與其平均數(shù)的算術平均數(shù)之差的平方根。標準差能反映一個數(shù)據(jù)集的離 散程度（平均數(shù)相同的兩組數(shù)據(jù)，標準差未必相同）。一個較大的標準差，代表大部 分數(shù)值和其平均值之間差異較大；一個較小的標準差，代表這些數(shù)值較接近平均值， 質(zhì)量較高。 

ADC：（Analog-to-Digital Converter）模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。是指將連續(xù)變化的模擬 信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號的器件。

VREF：（Voltage reference）是指電路中一個與負載、功率供給、溫度漂移、時間 等無關，能保持始終恒定的一個電壓。參考電壓可以被用于電源供應系統(tǒng)的穩(wěn)壓器， 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，以及許多其他測量、控制系統(tǒng)。

GPIO：（General Purpose Input Output）通用輸入/輸出（接口）或總線擴展器， 通俗地說，就是一些引腳，可以通過它們輸出高低電平或者通過它們讀入引腳的電 平狀態(tài)。