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” 。
建议靠近电源管脚( VDD 尤其重要) 使用一个 10µF 钽电容(低 ESR)和一个 0.1µF 的陶瓷电容并联。增加并联的电容可以有效去除高频干扰。同时为防止浪涌对芯片的损坏,建议在模块电源输入管脚使用一个适合电压的 500mW 的齐纳二极管防止模块的超压损坏。 PCB 布局时,电容和二极管应尽可能靠近模块的电源输入管脚。
最新固件版本 V3.52支持智能振弦传感器测量读取功能,开发振弦采集仪功能更丰富。振弦传感器四线制嵌入电子标签专用读数模块TR01,可以读取振弦传感器内置的两线制电子标签,获取传感器数字信息(传感器型号、量程、K值、编号,出厂频率等非常全的传感器信息),
针对振弦传感器间接测物理量繁复的难题,将微处理器与振弦传感器信号电路相结合,构成具有通信,存储信息,测温和传递传感器信号功能的智能振弦模块;嵌入传统振弦传感器的二根信号线中,连接仪表,由电信号切换隐含地线作用的通信线和信号线;使之成为直接测量显示压力,同步温度等物理量和读编号的二线智能振弦传感器.不携带标定数据文档,无须人工抄写电缆端头上的编号,测量频率;无须操作计算标定系数和被测物理量.经数百只智能钢筋计,智能应变计,智能压力盒实验表明:测物理量直观,简单,易于高精度数学模型应用,普遍提高振弦传感器在岩土工程监测中的测量准确度和内外业工作效率,二线制易于多点自动切换.
河北稳控科技在2020年就开始研发出智能振弦传感器电子标签专用读数模块模块TR01,最早应用到手持振弦采集仪VH03型上面,并申请获得了两项标准专利,一直应用于工程项目上安全监测使用,也就是自产自用。近期升级了振弦采集仪的核心VM系列振弦采集模块( 修改固件版本号为 V3.52_2201009。增加了电子标签测量功能。 WKMOD.[12]用于控制是否使用此功能新增状态位 STATUS,用来表示是否检测到了电子标签。增加了电子标签信息读取指令$RDDT=1,2。增加了寄存器 89(多通道电子标签状态)),也就是说所有的振弦采集仪都支持电子标签读取功能,让振弦传感器插上了智能的翅膀,在工程安全监测上带来巨大的改变。
在前面我们讲了《振弦传感器的发展及信息化的核心技术-VM系列振弦采集模块》中提到河北稳控科技研发并批量生产的激励测读模块(振弦采集模块),解决了振弦传感器由模拟信号直接转变为数字信号的问题。近两年来,振弦传感器的技术得到了进一点的提升,新技术的改变是围绕着使用者的习惯的改变,也不是所有的新技术都能让人接受,不过新技术是在原基础上改良,让学习使用成本非常低,而又带来极方便快捷的体验效果,应该是没人反对的了。
便携式手持设备面板的设计与其他工业设备的主要区别在于具有便携性和可操作性。通过人机进行操作能够对手握区域、外部接口区域、显示和操作区域进行接触,同时,手持检测设备的外观设计还要能够与人体结构相契合,达到手持的舒适度等。如手持振弦VH501TC,在工程监测振弦传感器时就很方便快捷,连接上传感器,立即读取到数据,每个测点检测时就能快速及时处理。
VS-Box 是以振弦、温度传感信号为主的多通道无线采发仪,并可扩展其它模拟(电流、电压、电阻)信号和数字信号( RS485、 RS232)传感器通道,内置电池,可外接太阳能电池板。最多可实现 32 通道的全自动采集存储和无线发送,支持内部及外部 U 盘数据存储; 1 路程控电源输出可为其它传感器供电;RS232/RS485 数据接口。
VS-Box 是以振弦、温度传感信号为主的多通道无线采发仪,并可扩展其它模拟(电流、电压、电阻)信号和数字信号( RS485、 RS232)传感器通道,内置电池,可外接太阳能电池板。最多可实现 32 通道的全自动采集存储和无线发送,支持内部及外部 U 盘数据存储; 1 路程控电源输出可为其它传感器供电;RS232/RS485 数据接口。
VH501TC手持采集读数仪,设备是专用的多类型传感器手持式读数仪,主测传感类型为单弦式振弦传感器,辅测传感类型为电压、电流传感。采用 32 位 ARM 处理器和大尺寸全彩屏、阵列按键设计,彩屏,不受阳光影响,清楚明了。操作界面简单友好,各项数据全屏显示,如振弦频率,频模,温度,采集质量,时间显示,电压电流,激励电压,激励方法,温度传感器及剩余电量。指示灯显示说明运行情况,通讯航空接口连接稳固,后盖更换电池方便。按键回弹手感好,整机好握持,单手操作,操作舒适,在完成快速测读的同时还具备很好的操控体验。外壳坚固耐用,方便携带能在不同工况场景下使用。
激励电压数据在屏幕上显示为 xxx/xxx 的形式,其中前面的数字表示实际的激励电压,后面的数字表示激励电压源电压 VSEN。 高压脉冲激励和低压扫频激励方法所使用的电源均来自于 VSEN,相对来说,使用比较高的 VSEN 时能得到更好的传感器信号,但有些传感器必须使用比较低的 VSEN 电压才会得到稳定的频率数据。
VH501TC 支持对传感器进行编号的功能,以便在导出数据时区分出某条数据对应哪个传感器。传感器编号需要在保存数据操作前设置,具体方法为:短按【电源/上一个】或者【存储/下一个】按键,屏幕底部数据存储指示区域会显示传感器编号。在数据保存前,还应确认屏幕显示的实时日期、时间是否正确,数据保存时会将时间信息、传感器编号以及屏幕显示的频率、频模、温度、信号质量、电压、电流一并保存为一条数据。 若外接了 U 盘,保存数据操作会自动将本条数据进行同步存储。
振弦传感器和温度传感器(NTC)均为无源传感,不需要连接电源线。 根据前述“设备组成和接口定义” 用对应颜色的鳄鱼夹分别连接振弦传感器线圈和温度传感器两端即可。传感器连接后,屏幕自动显示实时的测量结果。一般情况下,设备配套传感测线为一根 4 芯线,红黑线连接振弦线圈,另外两根连接温度传感器。
传感器接口须使用设备专门配备的测线,一端为 DB9 或者航空插头,另一端为用颜色区分的多个鳄鱼夹,线(鳄鱼夹)颜色和功能定义详见前述“设备组成和接口定义” 。
电池仓位于设备背面下半部分, 仅当使用 5 号电池供电时需要操作电池仓,锂电池供电的设备无需操作电池仓。默认情况下,电池仓盖处于锁定状态无法直接打开,在需要安装或者更换电池时,应将水平拨动开关推至解锁侧,在电池安装完成后必须将开关推至锁定侧。注意:在安装电池时必须按照仓内+/-符号对应电池的正/负极,错误的安装极性会永久性损坏设备。
VH501TC手持采集读数仪,设备是专用的多类型传感器手持式读数仪,主测传感类型为单弦式振弦传感器,辅测传感类型为电压、电流传感。采用 32 位 ARM 处理器和大尺寸全彩屏、阵列按键设计,彩屏,不受阳光影响,清楚明了。操作界面简单友好,各项数据全屏显示,如振弦频率,频模,温度,采集质量,时间显示,电压电流,激励电压,激励方法,温度传感器及剩余电量。指示灯显示说明运行情况,通讯航空接口连接稳固,后盖更换电池方便。按键回弹手感好,整机好握持,单手操作,操作舒适,在完成快速测读的同时还具备很好的操控体验。外壳坚固耐用,方便携带能在不同工况场景下使用。
主要区别是 VH系列属于手持系列,多用于振弦传感器现场单次测量使用; VTN系列属于多通道数据采集仪,用于多个振弦传感器的测量读数,不能主动发送,可以USB(U盘读取),或者汇集传输数据+中继器或网关(DLS10/DLS11); VS系列属于单/多通道数据采发仪,可以采集发送数据至平台。VSBOX属于多通道数据采发仪,基于VS系列优点在于大大扩展了振弦通道数量和内置电池数量,且工程接线操作比较友好。
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。
真值是检测任何设备测量精度的基础条件,真值不能用信号发生器号称的误差来衡量、不能用电阻标称的阻值来衡量。获取真值最可靠的办法是使用比要检测精度更高一个数量级的仪表去测量。例如:电阻的值必须要用 6 位半或者更高精度的仪表测量后才能确定真实的电阻到底是多少。信号发生器也必须用一个更高精度的频率测量设备检测后才可以使用。如果“真值” 是不可靠的,那么对任何设备的精度检测工作,都会是徒劳的。
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。