李真光
【摘 要】溫度參數(shù)被無(wú)線溫度傳感器轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電信號(hào),之后將無(wú)線信號(hào)發(fā)送至接收終端,控制、調(diào)節(jié)和檢測(cè)系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中,溫度是較多使用的物理量,在育種育苗、農(nóng)業(yè)栽培、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等行業(yè)廣泛應(yīng)用了溫度監(jiān)控,以保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)工藝和流程達(dá)到要求。在多樣化設(shè)備涌現(xiàn)的同時(shí),出現(xiàn)了無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)以滿足使用需求。本文主要分析無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)的組成,在溫度計(jì)量中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng);溫度計(jì)量;應(yīng)用
0 引言
溫度監(jiān)控在很多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,在不斷提升溫度監(jiān)控測(cè)量技術(shù)的當(dāng)下,在監(jiān)測(cè)生產(chǎn)流程、保障生產(chǎn)質(zhì)量方面有較為重要的作用。相比傳統(tǒng)有線溫度測(cè)溫儀,無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)是計(jì)量溫度的一種先進(jìn)方式,其監(jiān)測(cè)的溫度更為準(zhǔn)確,能夠與現(xiàn)代設(shè)備、技術(shù)相適應(yīng)。
1 無(wú)線通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
在無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)用了無(wú)線通信系統(tǒng),其與傳統(tǒng)有線通信系統(tǒng)相比,具有一些優(yōu)勢(shì):(1)無(wú)線通信系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)是電磁波,不需要架設(shè)電纜與光纖,從而有效避免了傳統(tǒng)運(yùn)輸中成本高、周期長(zhǎng)等固定問題;(2)無(wú)線通信系統(tǒng)中應(yīng)用了單片機(jī)多機(jī)的通信系統(tǒng),收發(fā)器數(shù)量沒有限制,能夠更好。更快地傳輸信號(hào);(3)無(wú)線通信系統(tǒng)中的電路簡(jiǎn)單、體積較小、功耗與成本都不高;(4)無(wú)線通信系統(tǒng)中采取了多字節(jié),比較適用于采集工業(yè)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和無(wú)線遙控系統(tǒng)中[1]。
2 無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成
依據(jù)功能劃分無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng),主要分為兩部分:(1)無(wú)線測(cè)控終端,包括溫度的采集、處理和發(fā)送;(2)具有運(yùn)行程序功能的設(shè)備,比如串口通訊、PC機(jī)、處理模塊、接受數(shù)據(jù)等等。這兩部分間的聯(lián)系要與無(wú)線數(shù)據(jù)通訊結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn),從而做到數(shù)據(jù)接收、實(shí)時(shí)儲(chǔ)存、計(jì)算、綜合分析等工作[2]。無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)是射頻技術(shù),包括以下工作流程:(1)采集無(wú)線數(shù)據(jù),采集環(huán)境溫度,交給數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn),并直接傳送到處理數(shù)據(jù)的部分;(2)處理數(shù)據(jù),在接受數(shù)字信號(hào)后,轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)值,之后與特定協(xié)議格式結(jié)合,將數(shù)據(jù)打包,在無(wú)線通訊的發(fā)送緩沖區(qū)位置寫入,結(jié)合天線,通過無(wú)線收發(fā)傳輸數(shù)據(jù)。在無(wú)線主機(jī)中,無(wú)線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收,處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,與串口結(jié)合,傳輸?shù)絇C機(jī)中;(3)數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)無(wú)線收發(fā)模塊內(nèi)數(shù)據(jù)實(shí)施處理,與相應(yīng)協(xié)議格式結(jié)合對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,與獲取指令值向結(jié)合實(shí)施相應(yīng)處理,從而對(duì)采集端目標(biāo)實(shí)施控制。
無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括包括了電源電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、串口通信電路、溫濕度監(jiān)測(cè)模塊、無(wú)線射頻模塊等,如圖一所示。這個(gè)系統(tǒng)主要利用的微控制器是C8051F020。
3 無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用
我國(guó)中現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)主要有兩種類型:其一是上海搜博實(shí)業(yè)公司的SLWT1-1系列中的ZIGBEE無(wú)線溫度傳感器,其測(cè)溫范圍是-25攝氏度~125攝氏度,是一種低成本、實(shí)用型的無(wú)線組網(wǎng)傳感器模塊,在對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合中得到廣泛應(yīng)用;其二是我國(guó)安防所提供的SmartNodeWTSO1無(wú)線溫度傳感器,其測(cè)溫范圍是-50攝氏度~150攝氏度,在醫(yī)藥、食品的溫度監(jiān)測(cè)、溫度采集、監(jiān)測(cè)環(huán)境等方面有廣泛應(yīng)用[3]。
無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)在運(yùn)輸、倉(cāng)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院、房間等場(chǎng)合,都能夠有效監(jiān)控溫濕度。無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)有一些特殊的應(yīng)用。
應(yīng)用在自動(dòng)化設(shè)備中,比如帶式傳送機(jī)、烘干隧道等等,運(yùn)行持續(xù)而可靠對(duì)生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益有直接關(guān)系,在檢測(cè)計(jì)量溫度時(shí)不能使用有限傳感器布線,而可以使用無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)。另外,一些沒有設(shè)置測(cè)試孔,有較好密封性的設(shè)備,會(huì)對(duì)有限傳感器造成損害,也適合使用無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)。
應(yīng)用在惡劣環(huán)境中,比如有嚴(yán)重噪聲污染、粉塵污染、潮濕等這些操作人員和一般溫度計(jì)量設(shè)備都無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間停留的環(huán)境,無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用能將這個(gè)問題有效解決。
應(yīng)用在低溫設(shè)備和大空間中,比如大養(yǎng)護(hù)池、大冷庫(kù)中。假如使用有線的溫度傳感器,其布線比較長(zhǎng),一般都會(huì)超過使用一般溫度采集記錄儀的環(huán)境溫度限制,長(zhǎng)時(shí)間待在高溫或低溫中會(huì)造成采集儀無(wú)法工作的問題,并且會(huì)出現(xiàn)無(wú)法解決儀器供電電源等問題,而無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用就比較適合。
應(yīng)用在真空設(shè)備中,比如空間模擬的試驗(yàn)箱、熱壓真空罐、真空干燥箱等等,在使用這些設(shè)備的時(shí)候要抽成真空狀態(tài),而有限傳感器無(wú)法達(dá)到一定的真空度,因此可以應(yīng)用無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)。
應(yīng)用在高壓密封設(shè)備中,比如壓力蒸汽滅菌器等,在有限溫度傳感器進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候,一旦溫度增加,就會(huì)嚴(yán)重的漏氣現(xiàn)象,達(dá)不到一定壓力,面對(duì)較多種類的滅菌設(shè)備,劑量部門要實(shí)施法蘭密封是不太可能的,而無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)可以解決這一問題,在高壓密封設(shè)備中也有良好的應(yīng)用。
4 無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和不足
在溫度的日常校準(zhǔn)中,有線溫度測(cè)量系統(tǒng)的布線工作比較繁重,通常布線都需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間,會(huì)對(duì)原來(lái)比較穩(wěn)定的環(huán)境造成破壞。在布線完成之后要等環(huán)境條件穩(wěn)定下來(lái)才能檢測(cè)溫濕度,大幅度降低了工作效率,同時(shí)在檢測(cè)溫度中有線傳感器也很容易被破壞。應(yīng)用無(wú)線溫度測(cè)量系統(tǒng)能夠有效解決上述這些問題。無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要是:(1)無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)已經(jīng)一體化傳感器和記錄存儲(chǔ)功能;(2)溫度檢測(cè)信號(hào)的傳輸不會(huì)受限于距離;(3)無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)中的內(nèi)置電池不會(huì)受限于電源;(4)無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)對(duì)有線溫度測(cè)量?jī)x可以測(cè)量的設(shè)備儀器,一般都可以測(cè)量;(5)和上位機(jī)之間的通訊具有管理數(shù)據(jù)庫(kù)、判定結(jié)果、計(jì)算處理、自動(dòng)采集數(shù)據(jù)等等功能。
不過,無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)也有一些不足之處:(1)在現(xiàn)今技術(shù)水平下,記錄的溫度范圍不夠?qū)挘唬?)要想保證其性能穩(wěn)定,并且有較高等級(jí)的準(zhǔn)確度,就要購(gòu)進(jìn)進(jìn)口設(shè)備,價(jià)格比較昂貴;(3)內(nèi)置電池的使用壽命有限,要經(jīng)常進(jìn)行更換;(4)不能在氙燈加熱、紫外、紅外輻射設(shè)備中應(yīng)用,尤其要注意不能用在微波加熱設(shè)備中,由于金屬外殼散熱不太容易,很容易出現(xiàn)爆炸;(5)無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)通常記錄的溫度范圍是在-40攝氏度~135攝氏度之間,尚且無(wú)法解決高溫段技術(shù)問題,要持續(xù)進(jìn)行探索和研究。
5 結(jié)語(yǔ)
無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)相比傳統(tǒng)有線溫度測(cè)量系統(tǒng),性能更加穩(wěn)定,應(yīng)用更加廣泛。但也還存在一些不足,發(fā)展空間很大,要加大研究力度,擴(kuò)展其使用范圍和使用的穩(wěn)定性、安全性。
【參考文獻(xiàn)】
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[2]呂玲,崔超,陳奕豪,等.探討無(wú)線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)在溫度計(jì)量中的應(yīng)用[J].科技資訊, 2015, 13(6):88-88.endprint