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(dāng)弦的長(zhǎng)度確定之后，其固有振動(dòng)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(guò)一定的物理（機(jī)械）結(jié)構(gòu)制作出測(cè)量不同種 類(lèi)物理量的傳感器（如：應(yīng)變傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等），從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)物理量與頻率值之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)測(cè)量頻率值變化量來(lái)計(jì)算出被測(cè)物理量 的改變量。 

振弦傳感器采集讀數(shù)模塊：指針對(duì)振弦傳感器的特性而設(shè)計(jì)的傳感器激勵(lì)、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(lì)、信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量評(píng)估等專(zhuān)用針對(duì)性功能，進(jìn)行傳感器頻 率和溫度物理量模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而通過(guò)數(shù)字接口實(shí)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(lì)：也稱(chēng)為“激振”，是振弦類(lèi)傳感器頻率數(shù)據(jù)獲取的必須過(guò)程，僅當(dāng)傳感器收 到合適的激勵(lì)信號(hào)后才能產(chǎn)生自振，而僅當(dāng)振弦傳感器產(chǎn)生自振后才能輸出頻率信 號(hào)，進(jìn)一步的，讀數(shù)電路會(huì)檢測(cè)并讀取振弦傳感器的自振信號(hào)，才能通過(guò)計(jì)算得到 振動(dòng)頻率值。振弦傳感器的激勵(lì)信號(hào)（能夠使傳感器產(chǎn)生自振的外部信號(hào)）一般分 為兩類(lèi)，一類(lèi)為高壓短促脈沖，一類(lèi)為特定頻率的多組連續(xù)低壓脈沖信號(hào)。 

高壓脈沖激勵(lì)：使用較高電壓（100~200V）向振弦傳感器線(xiàn)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(guò)程或方法。 

低壓掃頻激勵(lì)：使用與傳感器自振頻率相當(dāng)（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(hào)，使傳感器產(chǎn)生自振的過(guò)程或方法。 

振弦傳感器返回信號(hào)：當(dāng)傳感器產(chǎn)生自振后，鋼弦自振切割傳感器線(xiàn)圈，在線(xiàn)圈中 產(chǎn)生微弱電流，這種隨鋼弦振動(dòng)變化的正弦電信號(hào)稱(chēng)為“振弦傳感器返回信號(hào)”。 

采樣值：或稱(chēng)為“單個(gè)樣本”，在本手冊(cè)中尤指?jìng)鞲衅鞣祷氐膯蝹€(gè)正弦信號(hào)，為了 提高正弦波頻率值的測(cè)量精度，需要采集多組正弦信號(hào)進(jìn)行綜合計(jì)算。由于傳感器 返回的正弦信號(hào)是由強(qiáng)變?nèi)踔饾u消失，且本身信號(hào)十分微弱，不同廠(chǎng)家振弦傳感器 返回信號(hào)強(qiáng)度和時(shí)長(zhǎng)均不相同，因此振弦模塊在數(shù)據(jù)采集時(shí)采用部分抽樣的方法獲 取若干采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計(jì)算，對(duì)于每個(gè)采集到的正弦波稱(chēng)之為“一個(gè)樣本”或 “一個(gè)采樣值”。 

標(biāo)準(zhǔn)差：（Standard Deviation），中文環(huán)境中又常稱(chēng)均方差，是總體各單位標(biāo)準(zhǔn)值 （采樣值）與其平均數(shù)的算術(shù)平均數(shù)之差的平方根。標(biāo)準(zhǔn)差能反映一個(gè)數(shù)據(jù)集的離 散程度（平均數(shù)相同的兩組數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)差未必相同）。一個(gè)較大的標(biāo)準(zhǔn)差，代表大部 分?jǐn)?shù)值和其平均值之間差異較大；一個(gè)較小的標(biāo)準(zhǔn)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(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)的器件。

VREF：（Voltage reference）是指電路中一個(gè)與負(fù)載、功率供給、溫度漂移、時(shí)間 等無(wú)關(guān)，能保持始終恒定的一個(gè)電壓。參考電壓可以被用于電源供應(yīng)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(cè)量、控制系統(tǒng)。

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