VM系列振弦传感器读数模块常见问题

VM系列振弦传感器读数模块常见问题

1、计算机无法与模块通讯

应通过以下步骤逐一排查问题

（1）观察振弦模块状态灯是否正常闪烁，若不正常则应基本断定是模块问题，此时应尝试

对模块进行出厂参数恢复。在高速测量时，因模块“忙”而无暇响应串口指令，也会造成通讯

不正常，此时可尝试多次发送指令或恢复出厂参数。

（2）检查模块数字接口类型是否与计算机 COM 接口类型一致（RS232 或 RS485 或 TTL 电

平）。

（3）检查模块数字接口与计算机 COM 接口三根线是否正确连接（RS485 接口时是两根线）。

详见“5.2 连接 VM 模块”。

（4）检查计算机 COM 端口是否能够正常收发数据。将计算机 COM 接口与模块的物理连接断

开，将计算机COM 接口的发送、接收两管脚短接（RS232 的 DB9 接口应是管脚 2 和 3），打开任

意一个串口调试工具，进行任意数据的发送操作，若端口收发正常，则接收区会收到发送区发

送的内容，如下图示。

（5）尝试不同的通讯速率。使用串口调试助手，接收区设置为“字符串（非16进制显示）”，

将COM 口设置为不同的通讯速率，保持模块数字接口与计算机 COM 口的物理连接，对模块进行

断电、上电操作，若串口调试助手无法收到正确的启动信息则继续改变COM 口的通讯速率。

（6）恢复模块出厂参数。将上位机测试工具软件 COM 口通讯速率修改为 9600，断开模块的

电源，按下模块上KEY1 按键（或将模块 TMP1 与 GND 短接），接通模块电源，约 500mS 后松开

KEY1 按键，观察测试工具软件是否收到了模块的启动信息。

2、传感器频率值不稳定

以下均在出厂默认参数前提下逐步排查问题，若修改过模块参数则应首先恢复出厂设置。

（1）观察采样质量评定寄存器数据，若低于 90%则可基本认定传感器信号质量较差，若质

量很高则测量到的数据是真实的传感器数据。

（2）切换至高压激励方法（默认值），观察激励电压值，激励电压应为 100V 以上，若激励

电压低于此值，则应检查VSEN 管脚电压是否正常（3~6V）。

（3）检查模块测量到的传感器线圈电阻值，此值应为数百欧姆或几千欧姆（通常为 500~600

Ω）。若电阻很小应检查传感器是否短路，若电阻很大则应检查传感器是否断路（没有真正连接

到模块）。

（4）尝试设置更高的激励电压（详见“电源接口”“高压激励方法”等章节）。

（5）尝试调整放大倍数电阻，使用更高的信号放大倍数。

（6）在交直流混合环境使用时，必须将模块可靠接地。

（7）为模块更换为电池供电或更换不同型号的电源适配器，电源适配器会将交流串入振弦

信号，严重时完全无法正常工作。

（8）使用更短的信号传输线（建议排查问题时使用不超过 50 米的信号传输线）。

（9）严禁传感器信号线与其它带电线路接触（包括其它弱电或信号线）。下图是振弦传感

器线路单独走线以及和其它弱电信号交叉走线对传感器测量精度的对比。

上图中，左侧为不受其它信号干扰的测量结果，信号质量97%，振弦频率基本在小数点后

0.2Hz 跳动，中间为振弦传感器信号线与 5V 直流电线平行走线的测量结果，信号质量下降为 80%

左右，数据跳动最大达到1.5Hz，右侧为将 5V 电线与振弦信号线缠绕的测量结果，数据跳动最 大达到 5Hz。

另外，振弦传感器的频率变化也极易受到震动的影响，若周边有施工、大型车辆运行，也会

造成测量值的波动，这是振弦原理的传感器无法回避的问题，可以用多次采集软件滤波平差的

方法去除这种随机干扰。

3、传感器频率偏大或者偏小

振弦传感器中钢弦的振动频率与钢弦的振动幅度有关，振动幅度越大时频率越高（可能会偏差

1~2Hz），所以在传感器使用过程中，应使用相同的激励方法、激励电压才能保证不同时间测读

数据的可比性。

4、VMTool 通讯错误

状态栏提示“MODBUS 数据长度错误：xx，xx”字样。

这一问题通常是计算机配置较低或使用了接收数据机制不健全的硬件所致，处理方法是：

使用文本查看软件打开与VMTool 同路径下的 config.xml 文件，修改下图所示 IntervalTimeout

的值为更大，例如改为“20”。

5、 其它问题

民用级和工业级模块的主要区别

工业或民用等级主要区别在模块的工作温度范围，民用级在0~65℃范围内可以基本保证测

量精度（低于0℃仍可工作，但精度会受较明显的影响），工业级具有更高的测量精度且工作温

度范围更宽（

-40~85℃）。

远距离测量时注意事项

当模块与传感器之间距离较远时，建议使用屏蔽性能优良的电缆进行连接，电缆导线不低

于0.3 平方。信号线的质量（尤其是屏蔽层）和现场布线会直接影响振弦传感器的数据读取，

当两方面条件均较理想时，传感器信号线与采样模块距离可达数千米。导线电阻大小也会影响

到信号强弱，0.3 平方的线缆，每千米的电阻约为 70Ω，测量时为往反线，则电阻为 70*2=140

Ω，而振弦传感器线圈电阻一般为 500Ω左右，会产生较大的分压效应，降低对线圈的有效激励

信号幅值。测量传感器热敏电阻时，同样存在上述导线电阻问题，导致测量到的电阻值偏大，温

度值偏低（热敏电阻是负温度系数电阻器）。

为什么传感器的频率值越来越小？

连续激振时，传感器频率会有小幅降低，属正常现象（与钢弦材料的力学特性有关），基本

在1~2Hz。

**为什么分辨率是0.1Hz 而精度可以达到 0.2Hz？ **

输出频率值分辨率为0.1Hz 是为了使用单个 16 位整数能够表示 6000Hz 以内的值，简化数

据读取，若采用保留两位小数的输出格式，16 位整数就会超限溢出，实际上模块内部是采用浮

点计算的，计算过程中的频率分辨率远高于0.1Hz。固件版本 V3.12 已增加传感器频率值高分辨

率寄存器，可显示0.01Hz。

**为什么读取到的频率值精度不是0.2？ **

测量模块的读数精度仅可用标准信号（如精度较高的信号发生器）来衡量，在实际连接传

感器测量时，受到传感器本身精度、现场走线干扰、信号传输衰减等多种因素影响，均会导致模

块接收到的信号自身精度下降。一般来说，信号幅值低说明激励不够，采样质量差说明干扰较

多 。另外，频率越低时测量精度越高，反之测量精度会有所下降。

**是否可以测量低频传感器（如300Hz）？ **

可以，本模块支持30Hz~12000Hz 的频率采集，需要注意低频率传感器在采样时需要更长的

时间，应根据实际频率和期望采样数量设置合理的采样超时时长。

测量频率（读数速度）还能再高吗？

目前模块仅可实现最高20Hz 的读数速度，对于绝大多数的应用足够了。高频的数据采集一

般用于震动测量，缘于振弦传感器的测量原理，外界的震动本身对传感器就是一种干扰，故此

振弦传感器仅适于测量静态的力或位移等物理量而不不适合测量震动，在工程应用中，对于震

动的测量应使用加速度传感器，而非振弦传感器。一秒钟几十次或几百次的读数毫无应用意义。

　　审核编辑：汤梓红