振弦采集模塊監(jiān)測(cè)傳感器頻率值不穩(wěn)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(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。 

以下均在出廠默認(rèn)參數(shù)前提下逐步排查問(wèn)題，若修改過(guò)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(píng)定寄存器數(shù)據(jù)，若低于 90%則可基本認(rèn)定傳感器信號(hào)質(zhì)量較差， 若質(zhì)量很高則測(cè)量到的數(shù)據(jù)是真實(shí)的傳感器數(shù)據(jù)。

（ 2） 切換至高壓激勵(lì)方法（默認(rèn)值）， 觀察激勵(lì)電壓值， 激勵(lì)電壓應(yīng)為 100V 以上，若激勵(lì)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(cè)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 500~600Ω ）。 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(lì)電壓（ 詳見“電源接口” “ 高壓激勵(lì)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(hào)放大倍數(shù)。

（ 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(hào)的電源適配器，電源適配器會(huì)將交流串入振弦信號(hào)，嚴(yán)重時(shí)完全無(wú)法正常工作。

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

（ 9） 嚴(yán)禁傳感器信號(hào)線與其它帶電線路接觸（ 包括其它弱電或信號(hào)線）。 下圖是振弦傳感器線路單獨(dú)走線以及和其它弱電信號(hào)交叉走線對(duì)傳感器測(cè)量精度的對(duì)比。

上圖中，左側(cè)為不受其它信號(hào)干擾的測(cè)量結(jié)果，信號(hào)質(zhì)量 97%，振弦頻率基本在小數(shù)點(diǎn)后0.2Hz 跳動(dòng)， 中間為振弦傳感器信號(hào)線與 5V 直流電線平行走線的測(cè)量結(jié)果，信號(hào)質(zhì)量下降為 80%左右， 數(shù)據(jù)跳動(dòng)最大達(dá)到 1.5Hz， 右側(cè)為將 5V 電線與振弦信號(hào)線纏繞的測(cè)量結(jié)果， 數(shù)據(jù)跳動(dòng)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(dòng)的影響，若周邊有施工、大型車輛運(yùn)行，也會(huì)造成測(cè)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(jī)干擾。