振弦采集模块(振弦采集仪核心)运行状态指示器和信号质量指示

运行状态指示
在模块正常运行时 RTS 管脚输出逻辑 1 表示模块“ 正忙”, 输出逻辑 0 表示模块“ 空闲” ,详见“3.10 振弦传感器测量流程” 。模块“ 正忙” 是指模块正在对振弦传感器进行读数操作,特别的,本模块具有传感器是否连接的检测功能, 默认情况下仅当检测到有效的传感器接入时才会发起一次读数过程,而未检测到传感器连接时, 模块会继续不断检测,此时 RTS 管脚持续输出 10Hz 的脉冲方波, 这种快速的“忙” 与“ 不忙” 两个状态间切换可以理解为“ 正在搜索传感器” 。

振弦采集模块(振弦采集仪核心)运行状态指示器和信号质量指示_工程测量

 

RTS 管脚为强推挽输出, 可直接驱动 LED 指示灯( 串联 1k 的限流电阻), 直观的表现出模块的工作状态。

硬件握手信号
基于 RTS 输出信号的时域特点, 此管脚还可作为数字接口的硬件握手信号使用。 当模块的UART 接口为 RS232 时, RTS 管脚已经转换为 RS232 电平信号, 直接连接上位机 RS232 接口的 CTS即可

振弦采集模块(振弦采集仪核心)运行状态指示器和信号质量指示_工程测量_02

 

信号质量指示
SIG 管脚用于输出振弦传感器的返回信号质量,当信号质量达到或超过预期值时输出高电平,否则输出低电平。 信号质量预期值由寄存器 EXS_TH 定义,详见“3.12.4 中预定信号质量寄存器说明” 。信号质量与多种因素有关,使用多种表征值来描述(幅值、采样值数量、 标准差等), SIG 管脚的高、低电平两种输出状态不足以完全表示信号质量, 也不能反映出信号质量的具体数值大小, 在模块使用过程中, 应尽量使用软件方法读取与信号质量有关的多个寄存器值( 详见“ 3.13.4 频率计算与质量评定” ), 进行综合判断。

振弦采集模块(振弦采集仪核心)运行状态指示器和信号质量指示_工程测量_03

 

模块应用领域
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(采集仪)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
 

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。 

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。