VM系列振弦傳感器讀數(shù)模塊常見問題

1、計算機(jī)無法與模塊通訊

應(yīng)通過以下步驟逐一排查問題

（1）觀察振弦模塊狀態(tài)燈是否正常閃爍，若不正常則應(yīng)基本斷定是模塊問題，此時應(yīng)嘗試

對模塊進(jìn)行出廠參數(shù)恢復(fù)。在高速測量時，因模塊“忙”而無暇響應(yīng)串口指令，也會造成通訊

不正常，此時可嘗試多次發(fā)送指令或恢復(fù)出廠參數(shù)。

（2）檢查模塊數(shù)字接口類型是否與計算機(jī) COM 接口類型一致（RS232 或 RS485 或 TTL 電

平）。

（3）檢查模塊數(shù)字接口與計算機(jī) COM 接口三根線是否正確連接（RS485 接口時是兩根線）。

詳見“5.2 連接 VM 模塊”。

（4）檢查計算機(jī) COM 端口是否能夠正常收發(fā)數(shù)據(jù)。將計算機(jī) COM 接口與模塊的物理連接斷

開，將計算機(jī) COM 接口的發(fā)送、接收兩管腳短接（RS232 的 DB9 接口應(yīng)是管腳 2 和 3），打開任

意一個串口調(diào)試工具，進(jìn)行任意數(shù)據(jù)的發(fā)送操作，若端口收發(fā)正常，則接收區(qū)會收到發(fā)送區(qū)發(fā)

送的內(nèi)容，如下圖示。

（5）嘗試不同的通訊速率。使用串口調(diào)試助手，接收區(qū)設(shè)置為“字符串（非16進(jìn)制顯示）”，

將 COM 口設(shè)置為不同的通訊速率，保持模塊數(shù)字接口與計算機(jī) COM 口的物理連接，對模塊進(jìn)行

斷電、上電操作，若串口調(diào)試助手無法收到正確的啟動信息則繼續(xù)改變 COM 口的通訊速率。

（6）恢復(fù)模塊出廠參數(shù)。將上位機(jī)測試工具軟件 COM 口通訊速率修改為 9600，斷開模塊的

電源，按下模塊上 KEY1 按鍵（或?qū)⒛K TMP1 與 GND 短接），接通模塊電源，約 500mS 后松開

KEY1 按鍵，觀察測試工具軟件是否收到了模塊的啟動信息。

2、傳感器頻率值不穩(wěn)定

以下均在出廠默認(rèn)參數(shù)前提下逐步排查問題，若修改過模塊參數(shù)則應(yīng)首先恢復(fù)出廠設(shè)置。

（1）觀察采樣質(zhì)量評定寄存器數(shù)據(jù)，若低于 90%則可基本認(rèn)定傳感器信號質(zhì)量較差，若質(zhì)

量很高則測量到的數(shù)據(jù)是真實的傳感器數(shù)據(jù)。

（2）切換至高壓激勵方法（默認(rèn)值），觀察激勵電壓值，激勵電壓應(yīng)為 100V 以上，若激勵

電壓低于此值，則應(yīng)檢查 VSEN 管腳電壓是否正常（3~6V）。

（3）檢查模塊測量到的傳感器線圈電阻值，此值應(yīng)為數(shù)百歐姆或幾千歐姆（通常為 500~600

Ω）。若電阻很小應(yīng)檢查傳感器是否短路，若電阻很大則應(yīng)檢查傳感器是否斷路（沒有真正連接

到模塊）。

（4）嘗試設(shè)置更高的激勵電壓（詳見“電源接口”“高壓激勵方法”等章節(jié)）。

（5）嘗試調(diào)整放大倍數(shù)電阻，使用更高的信號放大倍數(shù)。

（6）在交直流混合環(huán)境使用時，必須將模塊可靠接地。

（7）為模塊更換為電池供電或更換不同型號的電源適配器，電源適配器會將交流串入振弦

信號，嚴(yán)重時完全無法正常工作。

（8）使用更短的信號傳輸線（建議排查問題時使用不超過 50 米的信號傳輸線）。

（9）嚴(yán)禁傳感器信號線與其它帶電線路接觸（包括其它弱電或信號線）。下圖是振弦傳感

器線路單獨走線以及和其它弱電信號交叉走線對傳感器測量精度的對比。

上圖中，左側(cè)為不受其它信號干擾的測量結(jié)果，信號質(zhì)量 97%，振弦頻率基本在小數(shù)點后

0.2Hz 跳動，中間為振弦傳感器信號線與 5V 直流電線平行走線的測量結(jié)果，信號質(zhì)量下降為 80%

左右，數(shù)據(jù)跳動最大達(dá)到 1.5Hz，右側(cè)為將 5V 電線與振弦信號線纏繞的測量結(jié)果，數(shù)據(jù)跳動最 大達(dá)到 5Hz。

另外，振弦傳感器的頻率變化也極易受到震動的影響，若周邊有施工、大型車輛運行，也會

造成測量值的波動，這是振弦原理的傳感器無法回避的問題，可以用多次采集軟件濾波平差的

方法去除這種隨機(jī)干擾。

3、傳感器頻率偏大或者偏小

振弦傳感器中鋼弦的振動頻率與鋼弦的振動幅度有關(guān)，振動幅度越大時頻率越高（可能會偏差

1~2Hz），所以在傳感器使用過程中，應(yīng)使用相同的激勵方法、激勵電壓才能保證不同時間測讀

數(shù)據(jù)的可比性。

4、VMTool 通訊錯誤

狀態(tài)欄提示“MODBUS 數(shù)據(jù)長度錯誤：xx，xx”字樣。

這一問題通常是計算機(jī)配置較低或使用了接收數(shù)據(jù)機(jī)制不健全的硬件所致，處理方法是：

使用文本查看軟件打開與 VMTool 同路徑下的 config.xml 文件，修改下圖所示 IntervalTimeout

的值為更大，例如改為“20”。

5、 其它問題

民用級和工業(yè)級模塊的主要區(qū)別

工業(yè)或民用等級主要區(qū)別在模塊的工作溫度范圍，民用級在 0~65℃范圍內(nèi)可以基本保證測

量精度（低于 0℃仍可工作，但精度會受較明顯的影響），工業(yè)級具有更高的測量精度且工作溫

度范圍更寬（

-40~85℃）。

遠(yuǎn)距離測量時注意事項

當(dāng)模塊與傳感器之間距離較遠(yuǎn)時，建議使用屏蔽性能優(yōu)良的電纜進(jìn)行連接，電纜導(dǎo)線不低

于 0.3 平方。信號線的質(zhì)量（尤其是屏蔽層）和現(xiàn)場布線會直接影響振弦傳感器的數(shù)據(jù)讀取，

當(dāng)兩方面條件均較理想時，傳感器信號線與采樣模塊距離可達(dá)數(shù)千米。導(dǎo)線電阻大小也會影響

到信號強(qiáng)弱，0.3 平方的線纜，每千米的電阻約為 70Ω，測量時為往反線，則電阻為 70*2=140

Ω，而振弦傳感器線圈電阻一般為 500Ω左右，會產(chǎn)生較大的分壓效應(yīng)，降低對線圈的有效激勵

信號幅值。測量傳感器熱敏電阻時，同樣存在上述導(dǎo)線電阻問題，導(dǎo)致測量到的電阻值偏大，溫

度值偏低（熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)電阻器）。

為什么傳感器的頻率值越來越小？

連續(xù)激振時，傳感器頻率會有小幅降低，屬正?，F(xiàn)象（與鋼弦材料的力學(xué)特性有關(guān)），基本

在 1~2Hz。

為什么分辨率是 0.1Hz 而精度可以達(dá)到 0.2Hz？

輸出頻率值分辨率為 0.1Hz 是為了使用單個 16 位整數(shù)能夠表示 6000Hz 以內(nèi)的值，簡化數(shù)

據(jù)讀取，若采用保留兩位小數(shù)的輸出格式，16 位整數(shù)就會超限溢出，實際上模塊內(nèi)部是采用浮

點計算的，計算過程中的頻率分辨率遠(yuǎn)高于 0.1Hz。固件版本 V3.12 已增加傳感器頻率值高分辨

率寄存器，可顯示 0.01Hz。

為什么讀取到的頻率值精度不是 0.2？

測量模塊的讀數(shù)精度僅可用標(biāo)準(zhǔn)信號（如精度較高的信號發(fā)生器）來衡量，在實際連接傳

感器測量時，受到傳感器本身精度、現(xiàn)場走線干擾、信號傳輸衰減等多種因素影響，均會導(dǎo)致模

塊接收到的信號自身精度下降。一般來說，信號幅值低說明激勵不夠，采樣質(zhì)量差說明干擾較

多。另外，頻率越低時測量精度越高，反之測量精度會有所下降。

是否可以測量低頻傳感器（如 300Hz）？

可以，本模塊支持 30Hz~12000Hz 的頻率采集，需要注意低頻率傳感器在采樣時需要更長的

時間，應(yīng)根據(jù)實際頻率和期望采樣數(shù)量設(shè)置合理的采樣超時時長。

測量頻率（讀數(shù)速度）還能再高嗎？

目前模塊僅可實現(xiàn)最高 20Hz 的讀數(shù)速度，對于絕大多數(shù)的應(yīng)用足夠了。高頻的數(shù)據(jù)采集一

般用于震動測量，緣于振弦傳感器的測量原理，外界的震動本身對傳感器就是一種干擾，故此

振弦傳感器僅適于測量靜態(tài)的力或位移等物理量而不不適合測量震動，在工程應(yīng)用中，對于震

動的測量應(yīng)使用加速度傳感器，而非振弦傳感器。一秒鐘幾十次或幾百次的讀數(shù)毫無應(yīng)用意義。