基本概念
振弦傳感器:(vibrating wire sensor)是以拉緊的金屬鋼弦作爲敏感元件的諧振 式傳感器。當弦的長度确定之後,其固有振動頻(pín)率的變化量即可表征鋼弦所受拉力 的大(dà)小(xiǎo)。根據這一(yī)特性原理,即可通過一(yī)定的物(wù)理(機械)結構制作出測量不同種 類物(wù)理量的傳感器(如:應變傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等),從而實現被測 物(wù)理量與頻(pín)率值之間的一(yī)一(yī)對應關系,通過測量頻(pín)率值變化量來計算出被測物(wù)理量 的改變量。
振弦傳感器讀數模塊:在本手冊中(zhōng),專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(yī)系列特性,能完成振弦 傳感器的激勵、信号檢測、數據處理、質量評估等專用針對性功能,進行傳感器頻(pín) 率和溫度物(wù)理量模數轉換,進而通過數字接口實現數據交互。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。
激勵:也稱爲“激振”,是振弦類傳感器頻(pín)率數據獲取的必須過程,僅當傳感器收 到合适的激勵信号後才能産生(shēng)自振,而僅當振弦傳感器産生(shēng)自振後才能輸出頻(pín)率信 号,進一(yī)步的,讀數電路會檢測并讀取振弦傳感器的自振信号,才能通過計算得到 振動頻(pín)率值。振弦傳感器的激勵信号(能夠使傳感器産生(shēng)自振的外(wài)部信号)一(yī)般分(fēn) 爲兩類,一(yī)類爲高壓短促脈沖,一(yī)類爲特定頻(pín)率的多組連續低壓脈沖信号。
高壓脈沖激勵:使用較高電壓(100~200V)向振弦傳感器線圈發送短促脈沖,使任 意頻(pín)率的振弦傳感器産生(shēng)自振的過程或方法。
低壓掃頻(pín)激勵:使用與傳感器自振頻(pín)率相當(接近)的頻(pín)率向振弦傳感器發送連續 的低壓(3~10V)脈沖信号,使傳感器産生(shēng)自振的過程或方法。
振弦傳感器返回信号:當傳感器産生(shēng)自振後,鋼弦自振切割傳感器線圈,在線圈中(zhōng) 産生(shēng)微弱電流,這種随鋼弦振動變化的正弦電信号稱爲“振弦傳感器返回信号”。
采樣值:或稱爲“單個樣本”,在本手冊中(zhōng)尤指傳感器返回的單個正弦信号,爲了 提高正弦波頻(pín)率值的測量精度,需要采集多組正弦信号進行綜合計算。由于傳感器 返回的正弦信号是由強變弱逐漸消失,且本身信号十分(fēn)微弱,不同廠家振弦傳感器 返回信号強度和時長均不相同,因此振弦模塊在數據采集時采用部分(fēn)抽樣的方法獲 取若幹采樣數據進行綜合計算,對于每個采集到的正弦波稱之爲“一(yī)個樣本”或 “一(yī)個采樣值”。
标準差:(Standard Deviation),中(zhōng)文環境中(zhōng)又(yòu)常稱均方差,是總體(tǐ)各單位标準值 (采樣值)與其平均數的算術平均數之差的平方根。标準差能反映一(yī)個數據集的離(lí) 散程度(平均數相同的兩組數據,标準差未必相同)。一(yī)個較大(dà)的标準差,代表大(dà)部 分(fēn)數值和其平均值之間差異較大(dà);一(yī)個較小(xiǎo)的标準差,代表這些數值較接近平均值, 質量較高。
ADC:(Analog-to-Digital Converter)模拟-數字轉換器。是指将連續變化的模拟 信号轉換爲離(lí)散的數字信号的器件。
VREF:(Voltage reference)是指電路中(zhōng)一(yī)個與負載、功率供給、溫度漂移、時間 等無關,能保持始終恒定的一(yī)個電壓。參考電壓可以被用于電源供應系統的穩壓器, 模拟數字轉換器和數字模拟轉換器,以及許多其他測量、控制系統。
GPIO:(General Purpose Input Output)通用輸入/輸出(接口)或總線擴展器, 通俗地說,就是一(yī)些引腳,可以通過它們輸出高低電平或者通過它們讀入引腳的電 平狀态。