振弦采集模塊檢測傳感器頻率值不穩(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)弦的長度確定之后，其固有振動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，即可通過一定的物理（機(jī)械）結(jié)構(gòu)制作出測量不同種 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)被測物理量與頻率值之間的一一對應(yīng)關(guān)系，通過測量頻率值變化量來計(jì)算出被測物理量 的改變量。

振弦采集模塊

振弦傳感器采集讀數(shù)模塊：指針對振弦傳感器的特性而設(shè)計(jì)的傳感器激勵、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、信號檢測、數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量評估等專用針對性功能，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(shí)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 500~600Ω ）。 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(dú)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。

不同布線方式對信號質(zhì)量的影響

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(diǎn)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。

信號有無干擾時信號質(zhì)量對比

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(yùn)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。

審核編輯黃宇