無線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)在溫度計(jì)量中的運(yùn)用

李真光

【摘 要】溫度參數(shù)被無線溫度傳感器轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電信號(hào)，之后將無線信號(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 無線通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

在無線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)用了無線通信系統(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)和無線遙控系統(tǒng)中[1]。

2 無線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成

依據(jù)功能劃分無線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)，主要分為兩部分：（1）無線測(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)系要與無線數(shù)據(jù)通訊結(jié)合來實(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，在無線通訊的發(fā)送緩沖區(qū)位置寫入，結(jié)合天線，通過無線收發(fā)傳輸數(shù)據(jù)。在無線主機(jī)中，無線收發(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)備都無法長(zhǎng)時(shí)間停留的環(huán)境，無線射頻溫度測(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)造成采集儀無法工作的問題，并且會(huì)出現(xiàn)無法解決儀器供電電源等問題，而無線射頻溫度測(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)，而有限傳感器無法達(dá)到一定的真空度，因此可以應(yīng)用無線射頻溫度測(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)用無線溫度測(cè)量系統(tǒng)能夠有效解決上述這些問題。無線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要是：（1）無線射頻溫度測(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)?；?）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)】

[1]陽(yáng)宏映.探討無線射頻溫度測(cè)量系統(tǒng)在溫度計(jì)量中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（7）：290-290.

[2]呂玲，崔超，陳奕豪，等.探討無線射頻溫度測(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