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河北穩(wěn)控科技VM系列振弦采集模塊 數(shù)據(jù)濾波
數(shù)據(jù)濾波是指對(duì)臨近的多次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平滑過(guò)濾的數(shù)據(jù)處理方法（遞推濾波）。通過(guò)設(shè)置濾波方法寄存器 FIT_TYPE.[3:0]來(lái)指定濾波方法， 濾波樣本數(shù)量寄存器 FIT_COUNT.[7:0]用來(lái)指定參與計(jì)算的歷史數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
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VM系列振弦采集模塊頻率計(jì)算與質(zhì)量評(píng)定
運(yùn)用采集到的若干信號(hào)樣本數(shù)據(jù)， 首先估算得到一個(gè)頻率值，稱(chēng)為“ 偽頻率值” ；然后在模塊異常數(shù)據(jù)剔除算法模型中， 以寄存器 CAL_PAR1 的值作為主要判定參數(shù)， 每個(gè)采樣值與偽頻率值進(jìn)行運(yùn)算，將不符合要求的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除， 剩余數(shù)據(jù)被認(rèn)定為“ 優(yōu)質(zhì)” 樣本； 原始樣本標(biāo)準(zhǔn)差、 優(yōu)質(zhì)樣本標(biāo)準(zhǔn)差分別保存于寄存器 SIG_STD.[15:8]和 SIG_STD.[7:0]中， 優(yōu)質(zhì)樣本數(shù)量更新到寄存器 HQ_COUNT 中， 優(yōu)質(zhì)樣本質(zhì)量評(píng)定值保存于寄存器 SMP_QUA 中，最終的傳感器頻率值和頻模值分別更新到寄存器 S_FRQ 和寄存器 F_REQM。
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VM系列振弦采集模塊信號(hào)檢測(cè)與采樣
VMXXX 內(nèi)部有振弦傳感器的信號(hào)檢測(cè)、 有效性檢測(cè)機(jī)制， 僅信號(hào)幅值位于預(yù)設(shè)的合理區(qū)間時(shí)，才會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣， 當(dāng)完成足夠數(shù)量的樣本采樣后立即進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量分析計(jì)算，得到頻率、頻模值及多個(gè)信號(hào)質(zhì)量表征值更新于對(duì)應(yīng)的只讀寄存器內(nèi)，讀取這些寄存器值，即可得到當(dāng)前測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)和信號(hào)質(zhì)量。
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VM系列振弦采集模塊的信號(hào)檢測(cè)與分析計(jì)算
振弦傳感器鋼弦起振后，信號(hào)強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)迅速達(dá)到最大，然后在鋼弦張力及空氣阻力作用下逐漸恢復(fù)靜止。我們可將整個(gè)振動(dòng)過(guò)程分為起振、調(diào)整、穩(wěn)定、消失幾個(gè)階段，上述幾個(gè)階段中，起振和調(diào)整階段的振動(dòng)又叫做強(qiáng)迫振動(dòng)，穩(wěn)定與消失階段合稱(chēng)為自主振動(dòng)。 強(qiáng)迫振動(dòng)：是指?jìng)鞲衅鞯妮敵霾ㄐ问艿郊ふ裥盘?hào)的影響，所輸出的振動(dòng)信號(hào)不是十分穩(wěn)定且不能完全代表自身自振頻率的振動(dòng)。 自主振動(dòng)：以傳感器鋼弦自有的振動(dòng)頻率進(jìn)行有規(guī)律的振動(dòng)（諧振）。
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VM系列振弦采集模塊全頻段掃頻
根據(jù)起始頻率與終止頻率范圍，頻率由低向高向傳感器發(fā)送漸進(jìn)的掃頻激勵(lì)信號(hào)，直到傳感器產(chǎn)生共振并返回共振電流信號(hào)。在輸出激勵(lì)信號(hào)的過(guò)程中，激勵(lì)信號(hào)的頻率變化由頻率步進(jìn)和信號(hào)周期數(shù)量決定。 此激勵(lì)方法較為耗時(shí)，若要中斷掃頻過(guò)程，可向系統(tǒng)功能寄存器 SYS_FUN 發(fā)送指令 07，立即結(jié)束當(dāng)前測(cè)量過(guò)程，跳轉(zhuǎn)到下次測(cè)量過(guò)程。
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VM系列振弦采集模塊的激勵(lì)方法
高壓脈沖激勵(lì)法 HPM（ High Voltage Pulse Excitation Method）。 向振弦傳感器發(fā)送單個(gè)瞬時(shí)高壓脈沖信號(hào)，使鋼弦產(chǎn)生自主振動(dòng)的方法。在高壓脈沖激勵(lì)法中， 以 VSEN 為電壓源， 將低電壓抬升至高壓（ 一般 100V~200V 之間）， 泵壓后的高壓值及向傳感器釋放的電量與泵壓持續(xù)時(shí)長(zhǎng)、泵壓源電壓等參數(shù)有關(guān)。
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VM系列振弦采集讀數(shù)模塊的振弦傳感器測(cè)量流程
VMXXX 的測(cè)量過(guò)程分為激勵(lì)、采樣、計(jì)算三個(gè)大的步驟。在連續(xù)測(cè)量模式， 計(jì)算完成后立即重新開(kāi)始一次新的測(cè)量過(guò)程，而在單次測(cè)量模式時(shí)，僅會(huì)在收到單次測(cè)量指令后才會(huì)觸發(fā)指定次數(shù)的測(cè)量過(guò)程，測(cè)量完成后進(jìn)入待機(jī)等待狀態(tài)，等待指令。
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VM系列振弦采集讀數(shù)模塊的測(cè)量模式
模塊有連續(xù)測(cè)量和單次測(cè)量?jī)煞N測(cè)量模式， 通過(guò)向測(cè)量模式寄存器 WKMOD.[0]寫(xiě)入 1 使模塊工作于連續(xù)測(cè)量工作模式， 寫(xiě)入 0 使模塊工作于單次測(cè)量工作模式。 WKMOD.[15]用來(lái)設(shè)置是否在模塊“ 忙” 時(shí)禁用數(shù)字接口，當(dāng)數(shù)字接口被禁用期間，模塊不會(huì)收到任何經(jīng)由數(shù)字接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或指令， 當(dāng)數(shù)字接口不被禁用時(shí)，模塊內(nèi)部維持傳感器測(cè)量?jī)?yōu)先的邏輯，收到的指令會(huì)在模塊完成當(dāng)次測(cè)量后得到響應(yīng)。
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振弦采集模塊的系統(tǒng)狀態(tài)
VMXXX 模塊有 3 種工作狀態(tài)，分別為空閑狀態(tài)、忙狀態(tài)、休眠狀態(tài)， 模塊自動(dòng)完成空閑和忙兩種狀態(tài)的切換，當(dāng)需要使模塊進(jìn)入休眠模式時(shí)，需要向系統(tǒng)寄存器 SYS_FUN 發(fā)送指令碼 0x0006或者字符串指令$SLEP\r\n（詳見(jiàn)“3.21.6 低功耗休眠” ）。
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振弦采集模塊的通訊速率和軟件握手（ UART）
模塊開(kāi)始一次測(cè)量時(shí)，從 UART 接口主動(dòng)發(fā)送 XOFF 信號(hào)（ 0x13）， 表示模塊開(kāi)始忙于測(cè)量數(shù)據(jù)， 當(dāng)測(cè)量完成時(shí)主動(dòng)發(fā)送 XON 信號(hào)（ 0x11）， 表示模塊本次測(cè)量完成，正處于空閑狀態(tài)。在開(kāi)啟模塊的軟件握手功能后， 若需要向模塊發(fā)送指令，建議 UART 的通訊流程為： 首先等待模塊返回 XON 信號(hào)（ 0x11），當(dāng)收到 XON 信號(hào)或等待超時(shí)后立即向模塊發(fā)送指令。 注： 在一主多從的總線應(yīng)用中， 嚴(yán)禁開(kāi)啟模塊的軟件握手功能。
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振弦采集模塊的使用流程
本章主要內(nèi)容為 VM 模塊基本工作原理以及工作參數(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)解釋說(shuō)明。 模塊出廠時(shí)的默認(rèn)參數(shù)值能夠滿(mǎn)足大部分振弦傳感器的數(shù)據(jù)讀取， 無(wú)特殊情況不需要修改參數(shù)。若需要修改某些參數(shù)時(shí)， 務(wù)必詳細(xì)閱讀本章內(nèi)容以便參數(shù)含義。 錯(cuò)誤的參數(shù)值可能導(dǎo)致模塊無(wú)法正常工作，必要時(shí)請(qǐng)使用參數(shù)復(fù)位功能將參數(shù)恢復(fù)為出廠值。
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振弦采集模塊的通訊協(xié)議（ IIC）
IIC 通訊協(xié)議本身即是基于設(shè)備地址和寄存器的物理層通訊協(xié)議， VMXXX 使用 IIC 接口對(duì)傳感器的訪問(wèn)，請(qǐng)遵循前述硬件接口時(shí)序及協(xié)議說(shuō)明即可。
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振弦采集模塊主動(dòng)上傳測(cè)量數(shù)據(jù)（ UART）
默認(rèn)情況下 VMXXX 模塊總是以從機(jī)身份與主機(jī)完成數(shù)據(jù)交互， 在這種主從結(jié)構(gòu)中， VMXXX 從不主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)， 可通過(guò)修改自動(dòng)上傳寄存器（ ATSD_SEL）來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊主動(dòng)輸出測(cè)量數(shù)據(jù)功能，ATSD_SEL 寄存器的每 1 位對(duì)應(yīng)了一種數(shù)據(jù)類(lèi)型
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振弦采集模塊AABB 通訊協(xié)議
AABB 通訊協(xié)議是一種非標(biāo)準(zhǔn)自定義協(xié)議， 相較于 MODBUS 通訊協(xié)議，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，指令生成方法更容易，便于進(jìn)行快速測(cè)試。 AABB 通訊協(xié)議支持單寄存器讀寫(xiě)兩種指令。
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振弦采集模塊的通訊協(xié)議
通訊協(xié)議是上位機(jī)通過(guò) VMXXX 模塊支持的數(shù)字接口完成信息交互的數(shù)據(jù)格式、 傳輸步驟、通訊速率等的一系列預(yù)先約定。 上位機(jī)必須按照本章描述的通訊協(xié)議規(guī)則來(lái)完成與 VMXXX 的數(shù)據(jù)交互工作。
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振弦采集模塊UART 通訊協(xié)議
UART 接口支持標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè) MODBUS 通訊協(xié)議（ 03、 04、 06、 16 指令碼）和自定義的簡(jiǎn)單 AABB協(xié)議以及$字符串指令集。 前兩種協(xié)議均支持基于模塊地址和總線連接的一主多從應(yīng)用結(jié)構(gòu)， 在總線中， VMXXX 模塊始終作為從機(jī)使用（ 被動(dòng)等待指令， 不主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)，但“ 自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)”和“ 軟件握手” 除外， 詳見(jiàn)后續(xù)對(duì)應(yīng)章節(jié)說(shuō)明）。 建議使用專(zhuān)用的 VMTool 工具進(jìn)行寄存器指令的生成和測(cè)試，關(guān)于 VMTool 的基本用法，請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)“ 第四章：參數(shù)配置工具的使用” 。根據(jù)下述通訊協(xié)議規(guī)則，讀寫(xiě)寄存器。在使用 MODBUS 或 AABB 通訊協(xié)議時(shí)， 請(qǐng)確認(rèn)模塊的軟件握手參數(shù)處于關(guān)閉狀態(tài)（默認(rèn)）。
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振弦采集模塊復(fù)位（ 重啟）及恢復(fù)出廠設(shè)置
以下幾種情況（或操作）可使模塊產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作，重新啟動(dòng)。 （ 1） 在模塊正常工作期間，向寄存器 SYS_FUN 發(fā)送軟復(fù)位指令 0x01； （ 2） 內(nèi)核電壓過(guò)低或受到強(qiáng)電磁干擾； （ 3） 未知的非法參數(shù)設(shè)置，導(dǎo)致的工作異常；
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VM系列振弦采集模塊啟動(dòng)流程的工作原理
振弦傳感器采集讀數(shù)模塊：專(zhuān)指針對(duì)振弦傳感器的特性而設(shè)計(jì)的傳感器激勵(lì)、讀數(shù)模塊。具有集成度高、 功能模塊化、數(shù)字接口的一系列特性， 能完成振弦傳感器的激勵(lì)、 信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、 質(zhì)量評(píng)估等專(zhuān)用針對(duì)性功能， 進(jìn)行傳感器頻率和溫度物理量模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而通過(guò)數(shù)字接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。 振弦傳感器讀數(shù)模塊是振弦傳感器與數(shù)字化、 信息化之間的核心轉(zhuǎn)換單元。
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振弦采集模塊數(shù)字接口
VM 系列模塊提供全雙工串行 TTL 電平的 UART 接口以及基于 TTL 擴(kuò)展的 RS232 或 RS485 接口，默認(rèn)端口設(shè)置為“ 9600,N,8,1” ， 并支持由軟件修改為 9600~460800bps 通訊速率。
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振弦采集模塊傳感器接口（智能振弦傳感器）
振弦采集模塊在最新固件增加的電子標(biāo)簽，就是智能振弦傳感器識(shí)別模塊，有了這個(gè)電子標(biāo)簽，所有的振弦采集儀都直接可以讀取智能振弦傳感器的所有信息（傳感器型號(hào)、量程、K值、編號(hào)等，如廠商 品牌: 型號(hào): 類(lèi)別:應(yīng)變計(jì) 量程:0.000-1500.000uE 編號(hào):206012 線長(zhǎng):2M 線圈:1 初始頻率:2102Hz 傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：信號(hào)幅值00%信號(hào)質(zhì)值00% 數(shù)值-18.19uE物理量直接算出， 頻率2092.1 頻模4376.93 實(shí)時(shí) 溫度 25.2'C 等），再也不用擔(dān)心傳感器上面的紙質(zhì)標(biāo)簽丟失損毀等，再多的傳感器，直接就可以讀取出來(lái)。用上了就再也回不去了，實(shí)在是太方便了。
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