李良
【摘要】在眾多的物理量中,溫度應用是最為常見的,在科學實驗、醫(yī)療衛(wèi)生、培育種苗、工業(yè)生產(chǎn)等各行各業(yè)中,都有溫度監(jiān)控的應用,在產(chǎn)品質(zhì)量、工藝流程的保障等方面,溫度監(jiān)測起到了極為重要的作用。
【關(guān)鍵詞】無線溫度測量系統(tǒng)溫度計量環(huán)境監(jiān)測應用
在當前的自動化行業(yè)中,無線溫度傳感器的應用極為廣泛。設備具備了多個種類,在環(huán)境監(jiān)測、溫度計量等方面,傳統(tǒng)有線溫度測溫儀目前已經(jīng)無法滿足上述的使用需求。本論文粗略的闡述了無線射頻溫度測量系統(tǒng)的相關(guān)信息,如組成、特殊環(huán)境下如何應用,并總結(jié)了其優(yōu)缺點,最后對其未來的發(fā)展進行展望。對比傳統(tǒng)的有線通信而言,如下的優(yōu)勢是無線通信技術(shù)所具備的:首先,以電磁波作為傳輸介質(zhì),光纖以及電纜不需要被架設起來,使得傳統(tǒng)運輸中固定的周期長、高成本等問題得以避免;其次,是有線通信構(gòu)成的單片機多機通信系統(tǒng),總線上掛接的收發(fā)器的數(shù)量受接地址編碼,收發(fā)器的數(shù)量不受限制;第三,成本、功耗都比較低、體積小、電路簡單等優(yōu)勢。同時在無線通信系統(tǒng)中,其還采用了多字節(jié)的方式。在無線遙控系統(tǒng)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等方面,極為適用[1]。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、電子信息技術(shù)的快速發(fā)展,出現(xiàn)了許多無線溫度測量系統(tǒng),它們具備了許多完善的功能,同時使用上也極為便捷。同時在PC機上,它們還能夠進行保存、顯示、統(tǒng)計等操作,甚至還可以實現(xiàn)遠程控制以及警報功能。布線成本由此得以減少,同時有限傳感器存在的一些問題也得以解決。
一、無線射頻溫度測量系統(tǒng)的組成[2.]
結(jié)合功能來對無線射頻溫度測量系統(tǒng)進行劃分,主要可以劃分為如下兩大部分:首先是無線測控終端,具體包括了如下模塊:溫度采集、處理以及發(fā)送模塊,另外部分設備為具備程序運行功能的,如數(shù)據(jù)的接受、處理模塊、PC機以及串口通訊模塊等。兩大部分的聯(lián)系主要結(jié)合無線數(shù)據(jù)通訊來實現(xiàn),可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時存儲、接收,還可以實現(xiàn)綜合分析、計算。以射頻技術(shù)為基礎的此套系統(tǒng),具備了如下的工作過程:無線數(shù)據(jù)采集方面,對環(huán)境溫度的采集,交由數(shù)字溫度傳感器來實現(xiàn),并向數(shù)據(jù)處理部分直接傳送;數(shù)據(jù)處理,數(shù)字信號被接收之后,會向?qū)缔D(zhuǎn)換。隨后結(jié)合特定的協(xié)議格式,來打包數(shù)據(jù),向無線收發(fā)模塊發(fā)送緩沖區(qū)寫入,在天線的幫助下,經(jīng)由無線收發(fā)模塊來傳輸數(shù)據(jù),無線主機方面,接收數(shù)據(jù)仍然由無線收發(fā)模塊來實現(xiàn),數(shù)據(jù)由處理模塊處理,再結(jié)合串口,向PC機傳輸;此外,無線收發(fā)模塊中的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)處理模塊還將對數(shù)據(jù)進行處理,結(jié)合相應的協(xié)議格式,來解析數(shù)據(jù),結(jié)合獲取到的指令值開展相應的處理,進而實現(xiàn)控制采集端的目標。
這一系統(tǒng)具備的功能如下:
(1)以移動設備為基礎,可以實現(xiàn)現(xiàn)場的檢測、分析;
(2)對檢測信號的傳輸為無線形式,檢測終端可以同時、多個連接;
(3)移動設備、探頭等之間的連接形式為無線,檢測人員可以不必身處現(xiàn)場,盡量避免因為自身的呼吸、活動,而影響測試結(jié)果,另外對于這部分人員的人身安全也可以得到保證。
二、無線射頻溫度測量系統(tǒng)的特殊應用
國內(nèi)中國安防提供了SmartNodeWTS01無線溫度傳感器,測溫范圍:-50~+150℃,主要應用于環(huán)境監(jiān)測、溫度采集以及食品、醫(yī)藥行業(yè)溫度監(jiān)測等;上海搜博實業(yè)有限公司SLWT1-1系列ZIGBEE無線溫度傳感器,測溫范圍:-25~+125℃,實現(xiàn)低成本溫度狀態(tài)在線監(jiān)測方案的實用型無線組網(wǎng)傳感器模塊,可廣泛應用于實時溫度數(shù)據(jù)采集監(jiān)測的各種場合。
本文具體進行如下歸納,不論是在房間、醫(yī)院,或是在實驗室、倉庫,亦或是運輸進程中,無線測溫儀都可用來對溫濕度進行監(jiān)控。接下來將具體討論,起在日常監(jiān)測中,還能夠解決哪些有線傳感器解決不了的問題,比如說下列較為特殊的環(huán)境試驗設備。
(1)高壓密封。比如說壓力蒸汽滅菌器,如果檢測工具為有線傳感器,一旦溫度上升,會出現(xiàn)極為嚴重的漏氣問題,導致壓力無法達到目標,在面對滅菌設備時,也無法實現(xiàn)法蘭密封。
(2)真空設備。比如說熱壓真空罐等,因為使用這部分設備時,都必須要對真空進行抽取,而使用有線傳感器時,無法達到真空度要求。
(3)低溫設備、大空間。比如說大養(yǎng)護池等。如果使用的傳感器是有線的,會導致較長的布線,這和普通溫度記錄采集儀的使用環(huán)境溫度范圍不符,如果長期處于異常環(huán)境中,會導致儀器不工作,另外儀器供電難等問題也時有發(fā)生。
(4)環(huán)境惡劣,如噪聲、粉塵污染較為嚴重時,普通設備、人員無法長期停留,要想解決這一問題,就必須要運用無線溫度測量儀。
(5)自動化設備,如帶式輸送機,不論是經(jīng)濟效益,還是生產(chǎn)效率,都必須要以持續(xù)的運行為基礎,檢測過程中開展有線傳感器的布線工作并不現(xiàn)實。設備具有較好的密封性,且不存在測試孔,將對有線傳感器產(chǎn)生影響,所以無線傳感器開展測量將是最佳選擇。
三、無線射頻溫度測量系統(tǒng)的優(yōu)勢與不足
在進行日常溫度校準時,布線是一項極為繁重的工作,如果布線時間較長,將會對穩(wěn)定的環(huán)境產(chǎn)生影響,要想檢測溫度濕度等,在必須要在環(huán)境再次穩(wěn)定后進行,工作效率受到影響,并且檢測進程中,傳感器受到破壞的紀律較高。上述諸多問題,如果能夠采用無線溫度測量儀,必將得以解決。在其他方面,這一設備也存在較為顯著的優(yōu)勢:如存儲記錄、傳感器的一體化;距離不會對傳輸產(chǎn)生影響;電源方面因為使用了內(nèi)置電池,所以不會存在限制;儀器設備如果可以由有線溫度測量儀去測量,那么必然也可以應用無線溫度測量儀;和上位機通訊時,具備了如下功能,能夠自動對數(shù)據(jù)進行采集、處理、判定結(jié)果等。
但仍然有一些問題存在:就當前的技術(shù)水平來說,其溫度記錄的范圍并不廣。要想具備較高的準確定、同時還要具備穩(wěn)定的性能,就需要對一些價格昂貴的進口測量系統(tǒng)進行購買。內(nèi)置電池雖然減少了電源方面的限制,但是生命有限,需要經(jīng)常更換。紅外輻射等設備不可應用該測量設備,如果設備為微波加熱,同樣也不可應用,因為不易散熱的金屬外殼,會導致爆炸問題的出現(xiàn)。
四、結(jié)語
目前,無線溫度測量儀還存在一些不足,比較常見的溫度記錄范圍在-40℃~+135℃,高溫段的技術(shù)問題難以解決,需要進一步的研究探索,以便推廣使用。
參考文獻
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