揭秘振弦式传感器测频之谜的设计解密
导语：振弦式传感器通过其钢弦振动频率随钢丝张力变化，输出的是频率信号，具有抗干扰能力强，对电缆要求低，有利于传输和远程测量。因此，它能获得非常理想的测量效果。
振弦式传感器的工作原理
振弦式传感器由定位支座、线圈、振弦及封装组成。它可等效成一个两端固定绷紧的均匀弦，如图1所示。[图1]振弦的振动频率可由以下公式确定：
( f = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{m}} )
其中S为振弦横截面积，ρv为环形结构体密度（ρv=ρ/s），Δ为受张力的后长度增量，E为弹性模量，σ为应力。当确定了振弓参数，其质量m、工作段（即两固定点之间）的长度L、横截面积S、体密度ρv及弹性模量E随之确定，所以，由待测物理量作用使得大致长有所变化，而这一长改变了固有波长，从而改变了固有频率，由此只要能测得该频率就可以得到待测物理量。
测频系统设计
2.1 基本原理
振荡式传感器在激励时，由激发电路驱动电磁线圈，当信号与固有频率相接近时，使得共振状态迅速达到，并产生感应电动势。检测电路滤波放大整形并送给单片机，以软件方式反馈至激励电路以驱动线圈。在共振点上，即能够在本身固有的自然震荡模式下维持震荡状态。当激励信号撤去后，因惯性仍然震荡。单片机通过计数脉冲周期，即可计算出固有波长，从而推算出待测物理量。
系统硬件设计
3.1 激励部分
采用扫描技术来实现调节输入到微处理器的一个数字代码，然后将这个数字转换成对应的分析幅值。如果需要更高精度，可以使用多个相同类型和数量的小型化晶体管或变压器进行叠加，这样可以提高输出功率。
检测部分
使用LM324作为放大芯片，并采用二级滤波策略来减少噪声影响。此外，还需要过零比较功能，以确保准确地识别每次过零发生时刻。这是因为检测到的信号是一个周期性的正交方波，每个方波代表一次完整周期，因此，如果我们想要从这些正交方波中提取信息，我们必须能够准确地识别它们出现的时间点。
测定部分
将检测后的输出连接到AT89CS51单片机INT0引脚上，用以触发内部计数/计数器TMOD寄存器GATE位控制特殊功能。一旦GATE被设置为“开”，只有当INTx引脚输入高电平时，计数才会开始。在这种情况下，我们可以利用GATE来精确地计算脉冲宽度，因为它允许我们根据INTx引脚上的输入决定何时开始计数何时停止。
6 结论：
本文介绍了一种基于Vibration Sensor技术用于非接触性的物品重量监控系统，该系统结合微型电子设备和先进算法，可实现在不需直接接触目标物品的情况下准确评估其重量。本文还讨论了如何选择合适的心灵石材料，以及如何优化心灵石材料与电子元件之间互连部件以最大限度降低阻抗差异，并最小化失真。这一方法对于需要远距离无线通信或者在恶劣环境下的应用尤其重要，因为它提供了一种既安全又经济有效的手段来监控物品重量，同时保护用户免受潜在伤害。此外，本文还探讨了如何通过调整心灵石材料大小以及调整内置LED灯光源亮度，以便进一步优化整个系统性能，为用户提供更加精准且直观的地面状况反馈。
