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,這些機器、設(shè)備可以稱重任何東西,從裝滿鋼水的勺子到飛機再到糖粉。但他對稱重技術(shù)持久的貢獻是發(fā)明了振動線傳感器(現(xiàn)在來看,已經(jīng)遠不只是穩(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遥ㄈ齻€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70年代后,隨著電子技術(shù)、測試技術(shù)、計算機技術(shù)和半導體集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,振弦式傳感器的研究也獲得了長足的進步。現(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)換為標準數(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,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,我們預計,未來兩到三年,安全監(jiān)測產(chǎn)品將發(fā)生從復雜到簡單、從引進到專業(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。
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