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河北穩(wěn)控科技振弦采集模塊配置工具VMTool 擴(kuò)展功能指令生成器與實(shí)時(shí)曲線
指令生成器 （ 1） 指令生成 指令生成器可根據(jù)需要生成符合 MODBUS 和 AABB 通訊協(xié)議的讀取和控制指令。 通過(guò)點(diǎn)擊串口調(diào)試工具內(nèi)的【 指令生成器】 按鈕，可打開指令生成器窗口，如下圖示。
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振弦采集模塊配置工具VMTool的MODBUS 工具模塊
（ 1） 寄存器查看 此功能模塊提供標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS 協(xié)議寄存器顯示及單個(gè)寄存器修改功能，通過(guò)點(diǎn)擊擴(kuò)展功能區(qū)的【 MODBUS】 標(biāo)簽切換到此模塊，如下圖所示。
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振弦采集模塊配置工具VMTool通用串口調(diào)試模塊
雙擊主界面右側(cè)擴(kuò)展工具條可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展功能區(qū)的顯示與隱藏切換。 擴(kuò)展功能包括串口調(diào)試、MODBUS、實(shí)時(shí)曲線及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等幾個(gè)功能模塊。 擴(kuò)展功能區(qū)顯示效果如下。
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振弦采集模塊配置工具VMTool生成寄存器值
VMXXX 有很多按位使用的寄存器， 使用 VMTool 工具可進(jìn)行方便的設(shè)置，當(dāng)需要知道寄存器的實(shí)際值時(shí)，可通過(guò)以下兩種方法獲取。 （保持【 自動(dòng)讀取】 復(fù)選框?yàn)榉沁x中狀態(tài)）
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振弦采集模塊配置工具VMTool的常見功能
當(dāng) VMTool 與模塊為連接狀態(tài)時(shí)（ 4.3.1 模塊的連接與斷開）， 勾選實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的【 自動(dòng)讀取】 復(fù)選框， VMTool 開始自動(dòng)向模塊發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀取指令， 修改【 時(shí)間間隔】 文本框內(nèi)的數(shù)值可改變相鄰兩條讀取指令的時(shí)間間隔， 單位為毫秒。 自動(dòng)發(fā)送讀取指令后， VMTool 等待模塊返回實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， 直到模塊返回了正確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后才會(huì)啟動(dòng)下次指令發(fā)送。
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河北穩(wěn)控科技振弦采集模塊的各種參數(shù)操作
固件版本讀取 點(diǎn)擊指令區(qū)【 讀取版本】 按鈕，讀取當(dāng)前連接模塊的固件版本信息，讀取到的版本信息顯示于按鈕右側(cè)。 VMTool 會(huì)根據(jù)讀取到的版本不同對(duì)功能和界面做出調(diào)整，故此， 在使用 VMTool 時(shí)， 應(yīng)首先進(jìn)行模塊固件版本讀取工作。
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振弦采集模塊參數(shù)配置工具的連接與斷開
在指令區(qū)的【 COM 端口】組合框內(nèi)操作完成。【端口】 下拉框：列出了本計(jì)算機(jī)當(dāng)前已經(jīng)存在的所有 COM 端口名稱，若與模塊連接的端口名稱未在下拉框中列出，還可通過(guò)手工輸入端口名的方法自由輸入。
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振弦采集模塊參數(shù)配置工具VMTool 的使用
準(zhǔn)備工作 （ 1） 將 VMXXX 模塊的 UART_TTL、 RS232（ 或 RS485） 接口與計(jì)算機(jī)的 COM 端口連接； （ 2） 連接振弦傳感器及溫度傳感器到 VMXXX 的對(duì)應(yīng)接口（非必須）； （ 3） 連接模塊電源（ 3.3V 或者 DC5~12V），連接 VSEN 電源（非必須）； VMTool 基本功能 在進(jìn)行以下操作或任何點(diǎn)擊按鈕發(fā)送指令的操作前，請(qǐng)保持【自動(dòng)讀取】 復(fù)選框?yàn)榉沁x中狀態(tài)。
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振弦采集模塊參數(shù)配置工具的使用
通常情況下，在計(jì)算機(jī)端對(duì)模塊進(jìn)行測(cè)試、讀寫時(shí)，可使用一些通用的免費(fèi)工具完成，如基于 MODBUS 通訊協(xié)議的調(diào)試工具 MODSCAN、通用串口調(diào)試助手等， 這些工具可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索下載使用，在此不再一一列舉。
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振弦采集模塊多通道專用寄存器
寄存器 81~88 為 8 個(gè)通道的信號(hào)質(zhì)量數(shù)據(jù)，每個(gè)寄存器的高 8 位為優(yōu)質(zhì)樣本百分比，低 8位為信號(hào)評(píng)估質(zhì)量。例如：寄存器 81 的值為 0x645E 時(shí)，高 8 位和低 8 位分別為 100 和 94，則表示通道 1 的優(yōu)質(zhì)樣本數(shù)為 100%、信號(hào)評(píng)估質(zhì)量為 94%。寄存器 82 表示通道 2，以此類推。
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振弦采集模塊輔助功能寄存器之低功耗休眠
在收到休眠指令后，完成當(dāng)次測(cè)量后立即進(jìn)入低功耗的休眠模式，休眠模式下， VDD 電流可降至 1mA 左右，當(dāng)收到數(shù)字接口任意數(shù)據(jù)后自動(dòng)喚醒。此功能會(huì)使硬件看門狗失效，存在模塊意外死機(jī)（受到強(qiáng)電磁干擾或者電壓不穩(wěn)定、參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤等）而無(wú)法自動(dòng)復(fù)位恢復(fù)的隱患。 設(shè)置 AUX.[4]為 1 啟用此功能，設(shè)置為 0 關(guān)閉此功能， 開啟此功能后必須重新啟動(dòng)方可生效。
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振弦采集模塊的輔助功能寄存器
VMXXX（僅 VM501、 VM511） 模塊支持將當(dāng)前實(shí)時(shí)頻率值以模擬量形式從管腳輸出，模擬量有電流和電壓兩種輸出形式。為了使用此功能，需要將輔助功能寄存器 AUX.[0]設(shè)置為 1， 并且設(shè)置模擬量所代表的頻率值范圍， DAO_TH.[15:8]為頻率上限， DAO_TH.[7:0]為頻率下限，此寄存器默認(rèn)值為 0x2100，即模擬量的最大值和最小值分別代表 3300Hz 和 0Hz（不同版本的固件此默認(rèn)值可能不同，請(qǐng)根據(jù)需要自行修改這兩個(gè)參數(shù)）。
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VM系列振弦采集模塊 溫度傳感器使用及UART 通訊參數(shù)
VMXXX 模塊支持外接溫度傳感器，通過(guò)設(shè)置寄存器 TEMP_EX 的值來(lái)選擇外接溫度傳感器的類型， 通過(guò)讀取寄存器 TEMP 來(lái)獲取實(shí)時(shí)的溫度傳感器測(cè)量值， 溫度計(jì)算參數(shù)寄存器 TEMP_PAR1和 TEMP_PAR2 是溫度計(jì)算參數(shù)。 TEMP_EX.[6:0]定義了外接溫度傳感器類型， 當(dāng)傳感器類型為熱敏電阻時(shí)， TEMP_EX.[15:8]用于定義熱敏電阻的標(biāo)稱阻值，單位為 KΩ， TEMP_PAR1.[12:0]是熱敏電阻的關(guān)鍵參數(shù) B 值（ 此值請(qǐng)向熱敏電阻廠索要）。
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VM系列振弦采集模塊 快速測(cè)量（ 10Hz）
快速測(cè)量是上一節(jié)“ 測(cè)量時(shí)長(zhǎng)與優(yōu)化” 的一種具體應(yīng)用， 通過(guò)時(shí)間參數(shù)合理設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)快速頻率激勵(lì)、 讀取，最高可達(dá)每秒 10 次或更高。
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VM系列振弦采集模塊 測(cè)量時(shí)長(zhǎng)與優(yōu)化
不同的激勵(lì)方法、延時(shí)參數(shù)值設(shè)置會(huì)導(dǎo)致傳感器測(cè)量時(shí)長(zhǎng)不同，下面僅以三種基本激勵(lì)方法進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)分析，另外三種組合激勵(lì)方法均可通過(guò)這三種基本激勵(lì)方法推導(dǎo)得出。
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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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