VM704振弦采集模块工程监测振弦采集仪器设备开发

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我是靠谱客的博主体贴大船，最近开发中收集的这篇文章主要介绍VM704振弦采集模块工程监测振弦采集仪器设备开发，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

VM7XX系列模块是多振弦式传感器激励、频率读取、温度转换的专业化读数模块，具有集成度高、体积小、精度高、适应能力强、极少的外围电路设计等突出特性，具有多种激励方法、传感器接入检测、可编程激励电压、信号幅值检测和信号质量评定等先进功能，能够测量传器信号质量、幅值、频率、频模、温度并转换为数字量和模拟量输出，另外，多路通用 GPIO、12 位 ADC、数据存储等附加硬件资源进一步增强模块的可扩展性。

优势特点
兼容性强：可以测量绝大多数厂家的单线圈式振弦传感器。
传感器自动识别：可识别线圈50Ω~10KΩ。
信号放大倍数：30~3000倍，可编程放大器、电阻调节。
多种激励方法：可编程高压激励、可编程扫频、智能扫频。
温度检测：热敏电阻/DS18B20/核心温度检测。
可最多读取振弦4通道+4温度。

应用领域：支坑支护监测，自动化监测，岩土工程监测，地质灾害监测。

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。

VREF：（Voltage reference）是指电路中一个与负载、功率供给、温度漂移、时间等无关，能保持始终恒定的一个电压。参考电压可以被用于电源供应系统的稳压器，模拟数字转换器和数字模拟转换器，以及许多其他测量、控制系统。

GPIO：（General Purpose Input Output）通用输入/输出（接口）或总线扩展器，通俗地说，就是一些引脚，可以通过它们输出高低电平或者通过它们读入引脚的电平状态。