VM301振弦读数模块

VM301是自主研发的嵌入式振弦传感器测量模块,适用于国内外各种振弦式传感器。模块拥有测量精度高，低功耗、兼容性强等特点。可方便的嵌入到土木工程传感器的测量产品PCB板中。

image.png

优势与特点

测量模式：高压脉冲（0~120V可配置）或低压扫频。

通讯协议：MODBUS、AABB简单协议。

多参数测量：传感器频率、频模、输入电压检测、传感器电阻测量、温度检测。

测量模式：自动连续测量或按键单次触发。

测量速度：高压脉冲0.5~1秒；低压扫频0.5~3秒。

应用领域

应力应变： 结构应力应变、基坑支护、 管廊、 地下工程

仪器仪表： 振弦读数仪表开发

自动化、 信息化： 结合物联网技术替代传统人工检测

image.png

基本概念

振弦传感器：（vibrating wire sensor）是以拉紧的金属钢弦作为敏感元件的谐振 式传感器。当弦的长度确定之后，其固有振动频率的变化量即可表征钢弦所受拉力 的大小。根据这一特性原理，即可通过一定的物理（机械）结构制作出测量不同种 类物理量的传感器（如：应变传感器、压力传感器、位移传感器等），从而实现被测 物理量与频率值之间的一一对应关系，通过测量频率值变化量来计算出被测物理量 的改变量。

振弦传感器读数模块：专指针对振弦传感器的特性而设计的传感器激励、读数模块。具有集成度高、功能模块化、数字接口的一系列特性，能完成振弦 传感器的激励、信号检测、数据处理、质量评估等专用针对性功能，进行传感器频 率和温度物理量模数转换，进而通过数字接口实现数据交互。振弦传感器读数模块 是振弦传感器与数字化、信息化之间的核心转换单元。

激励：也称为“激振”，是振弦类传感器频率数据获取的必须过程，仅当传感器收 到合适的激励信号后才能产生自振，而仅当振弦传感器产生自振后才能输出频率信 号，进一步的，读数电路会检测并读取振弦传感器的自振信号，才能通过计算得到 振动频率值。振弦传感器的激励信号（能够使传感器产生自振的外部信号）一般分 为两类，一类为高压短促脉冲，一类为特定频率的多组连续低压脉冲信号。

高压脉冲激励：使用较高电压（100~200V）向振弦传感器线圈发送短促脉冲，使任 意频率的振弦传感器产生自振的过程或方法。

低压扫频激励：使用与传感器自振频率相当（接近）的频率向振弦传感器发送连续 的低压（3~10V）脉冲信号，使传感器产生自振的过程或方法。

振弦传感器返回信号：当传感器产生自振后，钢弦自振切割传感器线圈，在线圈中 产生微弱电流，这种随钢弦振动变化的正弦电信号称为“振弦传感器返回信号”。

采样值：或称为“单个样本”，在本手册中尤指传感器返回的单个正弦信号，为了 提高正弦波频率值的测量精度，需要采集多组正弦信号进行综合计算。由于传感器 返回的正弦信号是由强变弱逐渐消失，且本身信号十分微弱，不同厂家振弦传感器 返回信号强度和时长均不相同，因此振弦模块在数据采集时采用部分抽样的方法获 取若干采样数据进行综合计算，对于每个采集到的正弦波称之为“一个样本”或 “一个采样值”。

标准差：（Standard Deviation），中文环境中又常称均方差，是总体各单位标准值 （采样值）与其平均数的算术平均数之差的平方根。标准差能反映一个数据集的离 散程度（平均数相同的两组数据，标准差未必相同）。一个较大的标准差，代表大部 分数值和其平均值之间差异较大；一个较小的标准差，代表这些数值较接近平均值， 质量较高。

ADC：（Analog-to-Digital Converter）模拟-数字转换器。是指将连续变化的模拟 信号转换为离散的数字信号的器件。