振弦采集模块检测传感器频率值不稳定

振弦采集模块检测传感器频率值不稳定

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。

振弦采集模块

振弦传感器采集读数模块：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。

以下均在出厂默认参数前提下逐步排查问题，若修改过模块参数则应首先恢复出厂设置。
（ 1） 观察采样质量评定寄存器数据，若低于 90%则可基本认定传感器信号质量较差， 若质量很高则测量到的数据是真实的传感器数据。
（ 2） 切换至高压激励方法（默认值）， 观察激励电压值， 激励电压应为 100V 以上，若激励电压低于此值，则应检查 VSEN 管脚电压是否正常（ 3~6V）。
（ 3） 检查模块测量到的传感器线圈电阻值，此值应为数百欧姆或几千欧姆（通常为 500~600Ω ）。 若电阻很小应检查传感器是否短路，若电阻很大则应检查传感器是否断路（没有真正连接到模块）。
（ 4） 尝试设置更高的激励电压（ 详见“电源接口” “ 高压激励方法” 等章节）。
（ 5） 尝试调整放大倍数电阻，使用更高的信号放大倍数。
（ 6） 在交直流混合环境使用时，必须将模块可靠接地。
（ 7） 为模块更换为电池供电或更换不同型号的电源适配器，电源适配器会将交流串入振弦信号，严重时完全无法正常工作。
（ 8） 使用更短的信号传输线（ 建议排查问题时使用不超过 50 米的信号传输线）。
（ 9） 严禁传感器信号线与其它带电线路接触（ 包括其它弱电或信号线）。 下图是振弦传感器线路单独走线以及和其它弱电信号交叉走线对传感器测量精度的对比。

不同布线方式对信号质量的影响

上图中，左侧为不受其它信号干扰的测量结果，信号质量 97%，振弦频率基本在小数点后0.2Hz 跳动， 中间为振弦传感器信号线与 5V 直流电线平行走线的测量结果，信号质量下降为 80%左右， 数据跳动最大达到 1.5Hz， 右侧为将 5V 电线与振弦信号线缠绕的测量结果， 数据跳动最大达到 5Hz。

信号有无干扰时信号质量对比

另外， 振弦传感器的频率变化也极易受到震动的影响，若周边有施工、大型车辆运行，也会造成测量值的波动，这是振弦原理的传感器无法回避的问题，可以用多次采集软件滤波平差的方法去除这种随机干扰。

审核编辑黄宇