振弦傳感器的發(fā)展及信息化的核心技術(shù)-VM系列振弦采集模塊

振弦傳感器的發(fā)展及信息化的核心技術(shù)-VM系列振弦采集模塊

振弦傳感器的歷史堪稱古老，歷經(jīng)一百年仍經(jīng)久不衰，目前仍是各種傳感器的主流支撐技術(shù)。以下從一篇生動的文章開始介紹振弦傳感器的前世今生，這篇文章是是振弦傳感器發(fā)明人阿明?沃斯（Armin Wirth）后代約翰內(nèi)斯（Johannes Wirth）發(fā)表于互聯(lián)網(wǎng)的。

我的祖父，阿明?沃斯，靠發(fā)明稱重器而起家，這些機(jī)器、設(shè)備可以稱重任何東西，從裝滿鋼水的勺子到飛機(jī)再到糖粉。但他對稱重技術(shù)持久的貢獻(xiàn)是發(fā)明了振動線傳感器（現(xiàn)在來看，已經(jīng)遠(yuǎn)不只是穩(wěn)重領(lǐng)域了）。

這個想法很簡單：一根被拉緊的鋼線固定在兩個點之間，通過交流電使其振動(在這張照片中，電線周圍的磁鐵被移除，所以你可以看到電線)。任何調(diào)過吉他音的人都知道，一根被拉緊的琴絲的共振頻率取決于它被拉得有多緊。換句話說，測量頻率就是間接的測量弦被拉緊的程度，這根鋼弦就是一個傳感器。

……

我的叔叔約翰內(nèi)斯?沃斯(Johannes Wirth)從我祖父手中接過了這個生意，最近我去蘇黎世拜訪他時，他給了我這個傳感器(我?guī)е?，包括三個小孩，去倫敦和瑞士度假兩周，但那是另一回事了)。

1919年，謝弗和麥哈克公司聯(lián)合研制了世界上首款振弦式傳感器。雖然這款傳感器能夠用來測量應(yīng)變。但是由于其自身的缺點，如測量范圍窄、靈敏度低等，而未能大規(guī)模應(yīng)用于工程實踐中。而后由于技術(shù)的發(fā)展，不僅提高了其范圍與靈敏度，測量與傳輸距離也大幅提高。使得振弦式傳感器不僅用于應(yīng)變的測量，還可以用來測量液位、位移、扭矩等。雖然此時振弦式傳感器的各項性能已經(jīng)滿足工程測量的需求，但卻未能廣泛應(yīng)用。主要原因就是采集振弦傳感器信號的設(shè)備還未面世。

20世紀(jì)30年代，前蘇聯(lián)成功研究開發(fā)出了采集振弦式傳感器信號的監(jiān)測設(shè)備。振弦式傳感器在工程測量中大規(guī)模應(yīng)用也正是源于監(jiān)測設(shè)備的成功開發(fā)。振弦式傳感器由于可以長期測量液位、壓力、滲流和位移等物理量，而成為大壩等水利設(shè)施上一種非常重要的傳感器。20世紀(jì)70年代后，隨著電子技術(shù)、測試技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，振弦式傳感器的研究也獲得了長足的進(jìn)步?，F(xiàn)代生產(chǎn)的振弦式傳感器由于體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、分辨率高、精度高、便于數(shù)據(jù)傳輸、處理和存儲而成為工程監(jiān)測中一種較為先進(jìn)的傳感器。

振弦傳感器用量可以用巨大、海量來形容，長期以來，這一技術(shù)被基康、ACE等公司掌握，造成傳感器的測量設(shè)備成本過高，并且目前沒有對應(yīng)的其它技術(shù)來替代。另一方面，近年來信息化的發(fā)展需求，但如此巨大用量的振弦傳感器卻受到少數(shù)國外公司的壟斷和成本問題而無法在我國迅速實現(xiàn)信息化，本文要介紹的完全國產(chǎn)化的振弦傳感器解調(diào)核心部件，即是為解決這一問題而由國內(nèi)一家科技公司研發(fā)并批量生產(chǎn)的激勵測讀模塊，解決了振弦傳感器由模擬信號直接轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的問題。

VM系列振弦傳感器讀數(shù)模塊可完成單通道或最多8通道振弦傳感器的線圈激勵、頻率讀數(shù)、溫度測量等工作，UART（TTL/RS232/RS485）和IIC數(shù)字接口、模擬量電壓電流輸出接口，可完成振弦傳感器頻率和溫度信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號或者模塊信號（0~5V或4~20mA）工作。

經(jīng)過十多年的大力推進(jìn)，我國的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施已基本完全覆蓋，自動化安全監(jiān)測是伴隨我國信息化建設(shè)同步發(fā)展起來的一個領(lǐng)域，目前已基本實現(xiàn)了從無到有、從試點到推廣的變革，但在大量的工程應(yīng)用中，新的問題也逐漸顯現(xiàn)，人們不再滿足于功能上的實現(xiàn)，而是對監(jiān)測系統(tǒng)的易用性、可靠性、低功耗等提出了更多要求，我們預(yù)計，未來兩到三年，安全監(jiān)測產(chǎn)品將發(fā)生從復(fù)雜到簡單、從引進(jìn)到專業(yè)、從分體集成到一體的本質(zhì)性變化，安全監(jiān)測實施的主體也將由原來的專業(yè)化系統(tǒng)集成商轉(zhuǎn)換為終端用戶，應(yīng)用體量更大，安全監(jiān)測將正式步入產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；l(fā)展道路。通過不斷研發(fā)生產(chǎn)的一系列服務(wù)于安全監(jiān)測的自動化設(shè)備、技術(shù)解決方案，正是為了滿足這種發(fā)展趨勢和市場需要。