CN101641582B - 使用频谱分析的振弦式传感器 - Google Patents

Abstract

分析振弦仪内振弦的共振频率的系统和方法。通过使用将该振弦仪中被激励的弦的响应数字化的接口来确定该振弦的共振频率。然后通过变换将数字化的数据转化成频谱。生成的频谱用于估计该振弦的共振频率。所产生的共振频率的测量结果或估计能够被用于测量或确定连接到该振弦仪的设备或结构或系统的一些物理特性。

Description

使用频谱分析的振弦式传感器

技术领域

本发明总体上涉及传感器。更具体地，本发明的实施方案涉及振弦仪(vibrating wire gauges)。

背景技术

振弦仪被广泛使用于各种应用中，包括测量建设项目中的各种性能和力的大小，包括建筑，桥梁，水坝，桩，隧道衬砌，管道，锚固及其它。该振弦仪已经适于监测应力，应变，挠度，压力，位移，液位，角运动和温度。尽管进步的技术已经产生了其它种类的传感器，由于该传感器的长期可靠性，振弦仪经常被认为是用于许多环境中的最佳传感器。

该振弦仪一般按振弦原则工作，该振弦式原则规定当弦(wire)被拨动时以它的共振频率振动。该共振频率由 $v=\frac{n}{2l}\sqrt{\frac{\mathrm{\σ}}{\mathrm{\μ}}}$ 确定，其中ν是以周期/时间计的频率，n是基本(非谐振)振动模式的1个周期，l是该弦的长度，σ是以力/面积计的弦张力(或应力)，且μ是该弦以体积/长度计的长度密度。将该振弦仪构建为使弦在小的直径内处于拉伸的状态，是被焊接或以其它方式连接到结构元件的薄壁管。电磁线圈用于拨动或激励该弦，并测量振动的频率。然后通常通过使用一系列的校准因子将该频率用于计算任何数量的该结构元件的物理性质。

在传统的系统中，通过在特定的时间周期内基于零交叉点的数量或波形经过零振幅点的次数测量该振动的平均周期，来计算该振动的频率。虽然这些方法计算效率高，然而由于这些方法不能区分弦共振和外部噪声源因此它们经常发生错误。尤其，具有比该振弦更小的振幅和不同频率的噪声源会引入大量的错误。

因此，需要能够确定具有改善对外部噪声源的抑制及改善的精度的振弦式传感器(vibrating wire sensors)的共振频率的新方法。

发明内容

本发明涉及振弦仪。更具体地，本发明涉及一种用于分析振弦仪(vibratory wire gauges)中振弦(vibratory wires)的共振频率的改进的方法和系统。根据本发明的优选实施方案，振弦的共振频率通过使用将该被激励的弦的响应数字化的接口确定。然后通过变换将该数字化的响应转化成频谱。最终，从该变换的谱确定该振弦的共振频率。使用这种方法，外部噪声源能够被隔离，以使该振弦的共振频率被该系统更精确地表征。

例如，许多系统包括用于测量某些物理特性(例如应变、压力等等)的振弦仪。该振弦仪中的振弦的共振频率通常与该物理特性相关。在一个例子中，激励振弦，且将响应数字化。然后该被数字化的响应经历变换，以便产生频谱。然后可以使用从该被数字化的响应的变换产生的频谱确定或估计该振弦的响应的频率。

在另一个例子中，该被数字化的响应被转换为频谱。然后，对该频谱实施插值处理，以确定或估计该振弦仪中的振弦的共振频率。

一旦确定或估计出该共振频率，该共振频率能够被用于各种目的。例如，该振弦仪可以连接于结构元件，且该共振频率能够被用于测量或估计该系统中的物理性质，例如应变，应力，荷载，挠度，流体或空气压力，位移，液位，角旋转，流体流动，降水量，风速，降雨，或雪水当量。在其它一些结构中，该振弦仪可以是孤立的，意味着该振弦仪不与任何结构元件连接，例如在用振弦仪测量温度或压力的结构中。

本发明的这些和其它的优势和特征将由随后的描述和所附的权利要求更全面地显示，或者可以通过以下所列的本发明的实施来获知。

附图说明

为了进一步阐明本发明的以上和其它的优势和特征，将参考附图中图示的其具体实施方式提供本发明的更具体的说明。可以理解，这些附图仅描述本发明的典型实施方式，因此其不用于限制它的范围。将通过使用附图以更多的特性和细节描述并解释本发明，其中：

图1例示了适于与本发明相关的使用的示例性振弦仪；

图2例示了根据本发明估计振弦仪中振弦的共振频率的方法和系统；

图3是例示了与目前本领域中使用的零填充插值级数相比，原始数据的频谱的图表；

图4是例示了图3中显示的谱峰的放大的图表；

图5是在有负载应变仪的情况下比较目前本领域中使用的周期平均或零交叉点方法的结果与在本发明中描述的谱插值法的结果的图表；

图6是用放大的x和y轴进一步比较图5的结果以显示这两种方法的细微偏差的图表；

图7是例示了在采样间隔期间打开位于距离该振弦仪大约6英寸的电钻时所产生的采样振弦仪结果的图表；

图8是用放大的x和y轴进一步比较图7的结果以显示这两种方法的偏差的图表；

图9是显示依据目前本领域使用的周期平均法以及本发明的方法进行采样振弦仪频率估计的结果的图表；

图10例示了图9中使用的振弦实验的结果，在数据已经被去除线性分量(detrend)以及被平均消减后，使用本发明披露的谱插值法；

图11例示了图9中使用的振弦实验的结果，在数据已经被去除线性分量以及被平均消减后，使用本发明披露的周期平均法；

图12例示了使用具有外部噪声源的256点的样本的谱插值法；

图13例示了使用具有外部噪声源的512点的样本的谱插值法；

图14例示了使用具有外部噪声源的1024点的样本的谱插值法；

图15例示了使用具有外部噪声源的2048点的样本的谱插值法；

图16例示了使用具有外部噪声源的4096点的样本的谱插值法。

具体实施方式

本发明的实施方案涉及振弦仪和使用频谱分析确定该振弦的共振频率的方法。如以上简要描述的，本发明适于与振弦仪相关的使用。更具体地，本发明适用于通过振动计(vibratory gauge)机制收集的原始响应转化为数字化的数据，以及将该数字化的数据转化成该振弦的共振频率的精确估计。如前所述，该振弦的共振频率能够被用于计算或估计任意数量的性质，包括但不限于应变，应力，荷载，挠度，气体压力，流体压力，位移，液位，角旋转，温度，风速，流体流动，降水，雪水当量等等或其任意组合。

图1示出适于与本发明相关的使用的振弦仪的一种实施方案的示意图。根据本发明的披露，本领域的技术人员可以理解本发明的实施方案在线规传感器(wire gauge sensors)的各种变型和其它类型产生与共振频率相关的数据的传感器中的应用。更具体的讨论如下，本发明的方法和系统可以与任意数量的振弦结构一起使用。

例如，振弦仪也可以用于该振弦仪不与任何结构元件连接的结构中。例如，温度计可以通过测量和计算振弦和支撑该弦的材料两者(两者均被认为是本领域中的“振弦仪”的元件)的不同的热膨胀系数来计算该振弦仪周围的温度。在另一种结构中，振弦可以测量不附接于任何结构元件的系统的压力。在一种压力计结构中，振弦仪包括一端被固定且另一端连接于隔板的振弦。当隔板响应于压力变化而弯曲时，振弦仪测量系统的压力。因此，该振弦仪可以被用于任意数量的与本发明相关的结构中，且不限于该振弦仪附接于结构元件的结构。

因此，图1示出了能够测量结构元件上的应变的系统，但仅通过例示的方式列入，且可以代表任意数量的振弦仪结构。一般地，振弦应变计35，例如图1中画出的那个，包括振弦12，在两个固定装置20之间拉紧，每个被附着于被测量的混凝土、岩石、土壤，或结构元件40。该两个固定装置20可以被附着于结构元件40，结构元件40使用任意数量的附着方法，例如焊接、螺栓连接，捆扎等。如前所述，通常在测量该结构元件40的应变时激励或拨动该应变计35的振弦12。一种激励或拨动该振弦12的方法曾经是通过弦12提供足够的电流，以提供磁场来移动来自初始或静止位置的弦12的中心。在这个例子中，位于振弦12上面的电线圈15用于“拨动”振弦12。一旦该弦被移动10(如虚线所示)，电流被切断且弦12以它的共振频率自由振动。如前所述，该振动频率与振弦12中的张力或应变有关。

通过邻近振弦安装的拾音传感器(pickup sensor)25检测振动的固有频率。该拾音传感器25通常包括位于电线圈中心的磁体。如图，用于拾音传感器25的该线圈可以与用于拨动振弦12的线圈相同。或者，该拾音传感器25可以与用于拨动该弦12的线圈15分离。

该拾音传感器25通常与用于测量弦的频率的频率计数器相连接。根据振弦原理，如果固定装置20之间的距离“L”改变，无论由于膨胀、压缩，或其它原因，将在振弦12上存在应变或张力的改变，因此有振弦12的共振频率的改变。

当测量该振弦12的频率时，通过信号铅皮电缆22将信号传输至数据采集系统，或数据记录器，以及具有用于将该频率显示给用户的用户界面的计算机处理单元。这里，该数据采集系统，计算机处理单元，以及用户界面都被作为中心处理单元30显示，但是本领域的技术人员可以理解这些处理可以被单独设置、移除或者合并，以组成能够利用本发明的任意数量的不同结构。

如前面提到的，在不偏离本发明的范围的情况下可以修改该振弦仪的具体元件和结构。例如，可以将振弦的一端附着于隔板以测量压力，或者在另一种结构中，可以将振弦的两端附着于与被设计以测量温度的系统中的振弦具有不同的膨胀系数的材料。在这些结构的每一种中，拨动振弦，测量它的响应，并以与图1中例示的结构相似的方式传输。

在描述该振弦仪后面的基本机构之后，图2例示了用于分析振弦的共振频率的方法200的一种实施方案。在这个例子中，通常使用模数转换器将该被激励的弦的响应捕获210并数字化。在接收该数字化的响应之后，对该数字化的响应实施变换220，以生成频谱。根据一种实施方案，该变换包括傅里叶变换，更具体地该变换为快速傅里叶变换225。接下来，该频谱被用于确定230振弦的共振频率。根据一种实施方案，使用插值法，且更具体地，该插值方法可以是谱插值方法235，例如下面描述的这个。换句话说，该插值法可以被用于确定被激励的弦的共振频率，然后该共振频率可以被用于计算结构元件的各种性质。

有利的是，这个方法可以基于频率内容从噪声中辨识信号。例如，处于完全不同频率的噪声源可能在它影响该共振频率的测量之前接近与该弦共振相同的幅度。由于噪声往往不接近该相同的振幅，可以基于频率内容从该共振信号辨识噪声。弦谱分析的例子有利地提供对外部噪声源的提高抑制，否则该外部噪声源将影响共振测量，该例子还改善测量的精度。

尽管其它的变换方法可以相关于本发明使用，但是傅里叶变换，且更具体地，离散傅里叶变换(DFTs)经常被用于信号处理以及相关领域，以分析采样信号的频率。一般地，{x_n}序列代表某一信号x(t)的均匀间隔时间采样的有限集，其中t代表时间。由于使用一系列离散时间间隔代替连续时间采样，且由于该采样仅仅为有限时段而记录，所以变换包含失真。为了提高所采样的频率轴的分辨率，现有的算法经常需要更大的数据采样或者利用被称为“零值填充”的过程，其中为了得到加长的时间采样，将零值的“采样”添加到原始时间采样的末端。

图3是例示了与零填充插值序列350(16M个点)相比原始数据点300(使用4K个点)的谱的图表。如图所示，相对于该原始时间序列所提供的，该零填充插值方法400提供更大的分辨率，且提供对谱峰更精确的估计，如图4所示。然而，不幸的是，该零填充方案需要大的处理次数，以计算额外加入的点的结果，且计算成本高昂。相似地，需要更大量数据采样的集合的算法也将需要额外的处理时间。另外，振弦的响应通常在被激励之后衰减，限制每个响应中的数据采样点的可使用的数量。因此，一个实施方案的一个方面是计算出具有可与使用零值填充和增加的数据采样算法得到的结果相匹敌的分辨率和精度的结果、具有更快处理速度的能力。

在本领域中可获得许多适于结合本发明使用的傅里叶变换算法。更具体地，快速傅里叶变换(FFT)算法很好地适合于需要高处理速度的环境。一种可以结合本发明使用该FFT是基2(radix-2)FFT算法，或者类似的Cooley-Tukey算法，其中计算机处理器将许多数据点的DFT递归地分解为许多更小的、计算量小的变换。

尽管一些谱插值方法可以被用作额外的步骤，以提供更高的分辨率，然而谱峰的位置估计算法，例如在Richard G.Lyons的“Understanding Digital Signal Processing”中描述的算法尤其适用于快速且高效地估计振弦的频率。该算法，其中将中心频率表示为m_peak＝m_k-real(δ)，其中real(δ)是校正因子δ的实部，校正因子δ被定义为：

$\mathrm{\δ}=\frac{X\left(m_{k+1}\right)-X\left(m_{k-1}\right)}{2X\left(m_k\right)-X\left(m_{k-1}\right)-X\left(m_{k+1}\right)}$

其中m_k是最大幅值采样|X(m_k)|的整数指数。值X(m_k-1)和X(m_k+1)是峰值采样的任一侧的复数频谱采样。基于该复数谱值，计算信号基于指数的频率m_peak，且将m_peak应用于公式

$f_{\mathrm{peak}}=m_{\mathrm{peak}}\frac{f_s}{N},$

以提供以Hz计(in Hz)的频率估计，其中f_s是采样率且N是x(t)的长度。

图5是比较目前本领域中使用的脉冲计数或者零交叉法500的结果，以及在加载应变仪的情况下本发明中所描述的谱插值方法550的结果的图表。如图所示，两种方法得到了相似的精确度的结果。图6是用放大的x和y轴进一步比较图5的结果以显示这两种方法的细微偏差的图表。如图5中所示，谱插值方法600提供与周期平均法650相比，相似的精确度。

本发明的一个实施方案的另外一方面是与那些目前使用周期平均法实现的方案相比改善的噪声抑制性能。图7是例示出在采样间隔期间当位于离应变计大约6英寸处的电钻被打开时产生的样本振弦仪结果的图表。操作该电钻所产生的电磁场例示了通常可能在标准使用和操作计量器期间发生的典型的电干扰。如图7所示，周期平均法700在测量为无噪声条件期间读数的+135％至-29％的噪声条件期间返回误差。图7也包括在相同条件下的谱插值法750的结果的曲线图。图8中显示了对谱插值方法800的图7的结果的放大图，其中该谱插值方法800在无噪声条件期间的读数的±0.02％百分比的范围内返回误差结果。

本发明的另一个方面是振弦应变计的结果的改善的分辨率。如图9所示，谱插值方法950可以提供目前在本领域中使用的0.1Hz标准内的分辨率，在安静条件下超过要求1000的系数。经比较，图9也显示了在相同振弦实验期间使用的周期平均法900的结果。如图所示，该周期平均法900提供了精确度较低的结果，在安静条件下仅超过0.1Hz的要求125的系数。

更具体地，图10例示出图9中使用的振弦实验结果，在将数据去除线性分量且平均消减后使用谱插值方法1000。该去除线性分量的数据的标准偏差是0.085mHz(0.085×10-3Hz)rms。经比较，图11例示出图9中使用的同一实验的结果，在该结果被去除线性分量并平均消减后，使用周期平均法1100。如图所示，该周期平均法1100的精度较低，具有7.9mHz rms的标准偏差。因此，该谱插值方法提供比本领域中使用的现有方法更好的精确度。

如前所述，本发明的一方面是与目前本领域中使用的标准周期平均法相比在噪声条件下振弦频率结果的增强的抗扰度。本发明的另一方面是随着本发明中公开的插值方法中使用的数据点数量的增加，提供逐渐提高的抗扰度结果的能力。图12至16例示出对于该方法中使用的各种数据长度来说，谱插值方法改善的噪声抗扰度。

图12例示了具有在3510和3570秒之间打开的外部噪声源时使用256点样本的谱插值方法1200。如图所示，噪声所致的误差是+4.5Hz和-6.0Hz。经比较，图13例示出在相同实验期间使用512点样本的谱插值方法1300。在512-点的方法1300中，该噪声所致的误差是+1.3Hz和-1.3Hz。类似地，图14例示了在相同实验期间使用1024点样本的谱插值方法1400，并例示了+0.45Hz和-0.29Hz的噪声所致误差。图15例示了使用2048点样本的方法1500并返回+0.18Hz和-0.28Hz的噪声所致误差，以及图16例示了使用4096点样本的方法1600并返回+0.077Hz和-0.069Hz的误差。因此，在用于本方法中的数据样本的数量增加时，依据本发明的实施方案的方法产生了改善的噪声抗扰性。

如此处更具体讨论的，或者如一普通技术人员所知的，本发明的实施方案可以包括，或者使用专用或者通用计算机、处理器、或者包括各种计算机硬件和设备的逻辑设备来实施。在本发明的范围之内的实施方案也可以包括计算机可读媒体，其载有或具有计算机可执行指令或存储于其上的数据结构。这些计算机可读媒体可以为能够被通用计算机、专用计算机，或者逻辑设备所存取的任意可用媒体。举例来说，但不作为限制，这些计算机可读媒体可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备，或者其它可以被用于装载或者存储以计算机可执行指令或者数据结构的形式存在的期望的程序代码工具且可以被通用计算机、专用计算机，或其它逻辑设备存取的任意媒体。当通过网络或其它通信连接(硬连线、无线，或硬连线或无线的结合)来将信息传输或提供给计算机时，阅读者可以适当地将该连接看作计算机可读介质。因此，任何这些连接可以被适当地称为计算机可读介质。上述的各种结合也应该被包括在计算机可读媒体的范围内。计算机可执行指令包括，例如，使得通用计算机、专用计算机，或逻辑设备执行某种功能或功能集合的指令、逻辑、和数据。

此处描述的每种处理器可以为单个的传统通用计算机、专用计算机，或逻辑设备，或者，每种处理器可以为包括多个传统通用计算机、专用计算机，或多个逻辑设备的多处理器。而且，使用处理器实施的那些功能中的许多都可以在其它类型的逻辑设备，例如可编程逻辑设备上实施。此外，附加的处理器、逻辑设备，或硬件可以用于根据本发明的另外的实施方案来执行给定的功能或步骤。例如，如本领域一普通技术人员所知的，附加的处理器可以被用于执行数据的存储或检索。为了本发明不被细节所掩盖，这些细节已经被剔除了。

本发明可以在不偏离它的精神或本质特性的情况下以其它的具体形式实施。被描述的实施方案在所有方面都将被认为是说明性的，而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求而不是前面的描述所指明。落入该权利要求的等价的含义和范围内的所有改变将包含在其范围之内。

Claims (30)

1.一种在包含振弦仪的系统中估计该振弦仪中振弦的共振频率的方法，该方法包括：

将振弦的响应数字化；

对被数字化的响应实施变换，以产生频谱；以及

通过对该被数字化的响应的变换产生的所述频谱进行谱插值来确定该响应的共振频率。

2.如权利要求1所述的方法，还包括激励所述弦，以使所述弦振动，其中，在将所述振弦的响应数字化之前对所述弦实施激励。

3.如权利要求2所述的方法，其中，激励所述弦包括提供磁场以从初始或静止位置移动所述弦的中心。

4.如权利要求2所述的方法，还包括接收该振弦的所述响应。

5.如权利要求1所述的方法，其中，确定该响应的频率包括估计该响应的频率。

6.如权利要求1所述的方法，还包括确定基于该响应的共振频率确定该系统的物理性质。

7.如权利要求6所述的方法，其中，该系统的该物理性质由应变、应力、荷载、挠度、流体压力、位移、液位、角旋转、温度、风速、流体流动、雪水当量或降水量中的至少一种组成。

8.如权利要求1所述的方法，其中对该被数字化的响应的变换还包括实施傅里叶变换。

9.如权利要求8所述的方法，其中，该傅里叶变换包括基2（radix-2）快速傅里叶变换。

10.如权利要求1所述的方法，其中，该谱插值法将中心频率表示为m_peak=m_k-real(δ)，其中real(δ)包括如以下定义的校正因子δ的实部：

$\mathrm{\δ}=\frac{X\left(m_{k+1}\right)-X\left(m_{k-1}\right)}{2X\left(m_k\right)-X\left(m_{k-1}\right)-X\left(m_{k+1}\right)},$

其中，m_k包括最大幅值采样|X(m_k)|的整数指数，且其中值X(m_k-1)和X(m_k+1)包括峰值采样的任一侧的复数频谱采样，并且其中，基于该复数频谱采样的值，计算中心频率m_peak，且将m_peak应用于

$f_{\mathrm{peak}}=m_{\mathrm{peak}}\frac{f_s}{N},$

以提高以Hz计的响应的频率估计，其中f_s是采样率且N是时间采样响应中的采样数。

11.如权利要求1所述的方法，其中，使用从该被数字化的响应的变换所产生的所述频谱来确定所述响应的共振频率包括：对从该被数字化的响应的变换所产生的所述频谱使用谱插值法来确定所述响应的共振频率。

12.一种在包含振弦仪的系统中估计该系统的物理性质的方法，该方法包括：

数字化振弦仪中振弦的响应；

将被数字化的响应转化为频谱；

对该频谱进行插值，以确定该振弦的共振频率；并

使用该共振频率确定该系统的物理性质。

13.如权利要求12所述的方法，其中，该系统的物理性质由应变、应力、荷载、挠度、流体压力、位移、液位、角旋转、温度、风速、流体流动、雪水当量或降水量中的至少一种组成。

14.如权利要求12所述的方法，其中数字化振弦的响应还包括获得该响应。

15.如权利要求12所述的方法，其中将该被数字化的响应转化成频谱还包括对该被数字化的响应实施从时域到频域的变换。

16.如权利要求15所述的方法，其中实施变换还包括实施傅里叶变换，以使该频谱包括傅里叶频谱。

17.如权利要求16所述的方法，其中该傅里叶变换包括基2快速傅里叶变换。

18.如权利要求12所述的方法，其中对该频谱进行插值以确定该振弦的共振频率还包括对该频谱实施谱插值法。

19.如权利要求18所述的方法，其中，用于插值法的数据样本的数量的增加产生了改进的噪声抗扰性。

20.如权利要求18所述的方法，其中该谱插值法将中心频率表示为m_peak=m_k-real(δ)，其中real(δ)包括如以下定义的校正因子δ的实部：

$\mathrm{\δ}=\frac{X\left(m_{k+1}\right)-X\left(m_{k-1}\right)}{2X\left(m_k\right)-X\left(m_{k-1}\right)-X\left(m_{k+1}\right)},$

其中，m_k包括最大幅值采样|X(m_k)|的整数指数，且其中值X(m_k-1)和X(m_k+1)包括峰值采样的任一侧的复数频谱采样，且其中，基于该复数频谱采样的值，计算中心频率m_peak，且将m_peak应用于

$f_{\mathrm{peak}}=m_{\mathrm{peak}}\frac{f_s}{N},$

以提高以Hz计的频率估计，其中f_s是采样率且N是时间采样响应中的采样数。

21.如权利要求12所述的方法，其中该方法还包括分析该频谱，以从该振弦的共振频率辨识噪声。

22.如权利要求12所述的方法，其中该方法还包括接收确定用于对该频谱进行插值以确定该共振频率的数据点数量的输入。

23.一种估计振弦仪中的振弦的共振频率的系统，该系统包括：

适于与振弦仪通信的接口，其中，在该接口接收从该振弦仪中被激励的弦收集的数据；和

连接于该接口的处理单元，该处理单元包括：

数据采集系统，可操作以从通过该接口由该振弦仪接收的信号中采样和产生被数字化的数据；以及

计算机处理单元，可操作以将该被数字化的数据变换成频谱，并可操作以通过对该频谱进行谱插值来从该频谱中识别该振弦被估计的共振频率。

24.如权利要求23所述的系统，其中该处理单元被并入在该接口中。

25.如权利要求23所述的系统，其中该振弦仪被配置为连接于结构元件。

26.如权利要求25所述的系统，其中该计算机处理单元可操作以基于该振弦被估计的共振频率确定该结构元件的物理性质。

27.如权利要求26所述的系统，其中该结构元件的物理性质由应变、应力、荷载、挠度、流体压力、位移、液位、角旋转、温度、风速、雪水当量、流体流动或降水量中的至少一种组成。

28.如权利要求26所述的系统，其中该计算机处理单元可操作以确定该结构元件的物理性质，并在显示器上显示该物理性质。

29.如权利要求23所述的系统，其中，所述接口还包括：

用于产生磁场以移动所述弦并使所述弦振动的装置；和

被配置为检测所述振弦的固有频率的拾音传感器。

30.如权利要求29所述的系统，其中，用于产生磁场的装置包括电线圈。

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