VSPECT^®要素改进振弦测量的专利技术

概述

振动线传感器被认为是长期部署的最佳传感器。振动线传感器提供真正的“归零”，无与伦比的长期稳定性，和不妥协的温度校正。由于这个原因，Campbell Scientific数据采集(DAQ)系统已经被用于监测振动线传感器的输出几十年了。

虽然振弦式传感器提供了出色的测量，但仍有一些挑战需要克服。几年前，坎贝尔科学公司的工程师们曾被问及是否能够开发出一种能够克服这些传感器固有挑战的设备。他们确定了四个关切领域：

1. 了解传感器读数何时开始漂移或变为“坏”。经过几十年的部署，振弦传感器的振幅或频率可能会在传感器中降低。使用传统的时域测量方法很难获得准确的测量结果。
2. 振弦式传感器的测量结果具有可变性，通常需要后端数据分析来提取正确的数据。工程师们希望提高测量的保真度，并增加直接从传感器获得的数据正确性的信心。
3. 振弦式传感器被电场包围和影响。从测量数据中手动消除这种电噪声需要时间和资源。工程师们想要一种能在录音前自动消除噪音的设备。
4. 使用过长的电缆长度，重复准确地测量振弦传感器。

Campbell Scientific在开发用于测量振弦传感器的光谱分析方法时，能够解决这些问题。这是获得专利的VSPECT^®该技术已被纳入坎贝尔科学测量装置的若干部分。每一条规定：

1. 测量诊断它提供信号幅度、信噪比和竞争噪声频率。这使得即使电线松弛，同一传感器也可以继续使用几十年。
2. 提高了测量精度。使用VSPECT测量的传感器的测量精度是传统时域方法的10倍。
3. 消除了电气噪音。消除错误数据的后处理不再需要。这意味着数据可以实时使用。
4. 增加电缆长度。能够延长振弦传感器电缆长度，使其超过时域法测量的长度。

介绍

结构和岩土工程师通常使用振弦传感器测量应变、压力、倾斜、位移和载荷。这些传感器以精确、稳定和耐用而闻名，因此非常适合长期静态监测。尽管振弦式传感器已被认可，但随着时间的推移，振弦式传感器有时会受到外部电磁噪声和振弦松动的影响。这一弱点可能会产生无法使用的数据，需要数据分析师投入大量精力对其数据进行鉴定。在不可能进行采集后分析的实时报警系统中，这种对外部噪声的敏感性尤其困难。收集后分析也非常耗时和昂贵。

本网络资源讨论了一种频域方法，该方法使用频谱分析读取振弦传感器，与传统时域方法相比，该方法提高了抗噪性，引入了附加诊断，并提高了测量精度。图1显示了当使用钻机电机模拟振动钢丝应变计附近的外部噪声干扰时，这种改进的抗噪性。

尽管在试验过程中实际应变仅改变了零点几µ应变，但时域分析给出的误差为12000µ应变。如图2所示，在同一噪声事件期间，光谱分析给出的误差通常小于±0.5µ应变。