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(cháng)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。根據這一特性原理，即可通過(guò)一定的物理（機械）結構制作出測量不同種 類(lèi)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(shí)現被測物理量與頻率值之間的一一對應關(guān)系，通過(guò)測量頻率值變化量來(lái)計算出被測物理量 的改變量。 

振弦傳感器采集讀數模塊：指針對振弦傳感器的特性而設計的傳感器激勵、讀數模塊。具有集成度高、功能模塊化、數字接口的一系列特性，能完成振弦 傳感器的激勵、信號檢測、數據處理、質(zhì)量評估等專(zhuān)用針對性功能，進(jìn)行傳感器頻 率和溫度物理量模數轉換，進(jìn)而通過(guò)數字接口實(shí)現數據交互。振弦傳感器讀數模塊 是振弦傳感器與數字化、信息化之間的核心轉換單元。 

激勵：也稱(chēng)為“激振”，是振弦類(lèi)傳感器頻率數據獲取的必須過(guò)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(jìn)一步的，讀數電路會(huì )檢測并讀取振弦傳感器的自振信號，才能通過(guò)計算得到 振動(dòng)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(lèi)，一類(lèi)為高壓短促脈沖，一類(lèi)為特定頻率的多組連續低壓脈沖信號。 

高壓脈沖激勵：使用較高電壓（100~200V）向振弦傳感器線(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：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 的低壓（3~10V）脈沖信號，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：當傳感器產(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)變化的正弦電信號稱(chēng)為“振弦傳感器返回信號”。 

采樣值：或稱(chēng)為“單個(gè)樣本”，在本手冊中尤指傳感器返回的單個(gè)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(jìn)行綜合計算。由于傳感器 返回的正弦信號是由強變弱逐漸消失，且本身信號十分微弱，不同廠(chǎng)家振弦傳感器 返回信號強度和時(shí)長(cháng)均不相同，因此振弦模塊在數據采集時(shí)采用部分抽樣的方法獲 取若干采樣數據進(jìn)行綜合計算，對于每個(gè)采集到的正弦波稱(chēng)之為“一個(gè)樣本”或 “一個(gè)采樣值”。 

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

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

VREF：（Voltage reference）是指電路中一個(gè)與負載、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系統的穩壓器， 模擬數字轉換器和數字模擬轉換器，以及許多其他測量、控制系統。

GPIO：（General Purpose Input Output）通用輸入/輸出（接口）或總線(xiàn)擴展器， 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)。