振弦采集模塊監測傳感器頻率值不穩定

振弦采集模塊監測傳感器頻率值不穩定

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。 

以下均在出廠(chǎng)默認參數前提下逐步排查問(wèn)題，若修改過(guò)模塊參數則應首先恢復出廠(chǎng)設置。

（ 1） 觀(guān)察采樣質(zhì)量評定寄存器數據，若低于 90%則可基本認定傳感器信號質(zhì)量較差， 若質(zhì)量很高則測量到的數據是真實(shí)的傳感器數據。

（ 2） 切換至高壓激勵方法（默認值）， 觀(guān)察激勵電壓值， 激勵電壓應為 100V 以上，若激勵電壓低于此值，則應檢查 VSEN 管腳電壓是否正常（ 3~6V）。

（ 3） 檢查模塊測量到的傳感器線(xiàn)圈電阻值，此值應為數百歐姆或幾千歐姆（通常為 500~600Ω ）。 若電阻很小應檢查傳感器是否短路，若電阻很大則應檢查傳感器是否斷路（沒(méi)有真正連接到模塊）。

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

（ 5） 嘗試調整放大倍數電阻，使用更高的信號放大倍數。

（ 6） 在交直流混合環(huán)境使用時(shí)，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(huì )將交流串入振弦信號，嚴重時(shí)完全無(wú)法正常工作。

（ 8） 使用更短的信號傳輸線(xiàn)（ 建議排查問(wèn)題時(shí)使用不超過(guò) 50 米的信號傳輸線(xiàn)）。

（ 9） 嚴禁傳感器信號線(xiàn)與其它帶電線(xiàn)路接觸（ 包括其它弱電或信號線(xiàn)）。 下圖是振弦傳感器線(xiàn)路單獨走線(xiàn)以及和其它弱電信號交叉走線(xiàn)對傳感器測量精度的對比。

上圖中，左側為不受其它信號干擾的測量結果，信號質(zhì)量 97%，振弦頻率基本在小數點(diǎn)后0.2Hz 跳動(dòng)， 中間為振弦傳感器信號線(xiàn)與 5V 直流電線(xiàn)平行走線(xiàn)的測量結果，信號質(zhì)量下降為 80%左右， 數據跳動(dòng)最大達到 1.5Hz， 右側為將 5V 電線(xiàn)與振弦信號線(xiàn)纏繞的測量結果， 數據跳動(dòng)最大達到 5Hz。

另外， 振弦傳感器的頻率變化也極易受到震動(dòng)的影響，若周邊有施工、大型車(chē)輛運行，也會(huì )造成測量值的波動(dòng)，這是振弦原理的傳感器無(wú)法回避的問(wèn)題，可以用多次采集軟件濾波平差的方法去除這種隨機干擾。