力學(xué)計量對短距離無線通信系統(tǒng)的運用

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摘要：在力學(xué)計量領(lǐng)域，現(xiàn)代無線通信技術(shù)正在改變著傳統(tǒng)的測量作業(yè)方式。由于無線通信技術(shù)設(shè)備自身價格便宜、體系較小，能夠嵌入需要通信的設(shè)備內(nèi)部，因此，在廣泛的實踐中得到了人們的認可。在文章的研究過程中，針對力學(xué)計量領(lǐng)域相關(guān)短距離無線通信系統(tǒng)的運用進行探索分析，并結(jié)合一些應(yīng)用實例詳細論述。

關(guān)鍵詞：力學(xué)計量；低成本；短距離；無線通信系統(tǒng)；測量環(huán)境；運用

引言

現(xiàn)代企業(yè)設(shè)備的自動化程度越來越高，為了保障工人作業(yè)的安全、舒適感，很多工作時間長，并且作業(yè)噪聲大的力學(xué)計量設(shè)備，都在人機交互界面與測力部分進行了相互分離。這種設(shè)計也有很多弊端，就是給實際測量工作造成一定的影響。在這種情況下，通過使用無線通信系統(tǒng)，代替原來的傳感線系統(tǒng)，既能夠保證設(shè)備的正常方便使用，又可以在一定程度上節(jié)約資金。

1力學(xué)計量的基本現(xiàn)狀

從現(xiàn)代大部分力學(xué)計量設(shè)備的使用情況來看，由于企業(yè)為了保障工作人員的工作安全以及減少噪聲，都對計量儀器進行了測量結(jié)構(gòu)與人機交互界面的分類。不過，在對計量儀器進行分類后，其儀表和傳感器之間通過加長線的辦法來解決。這種方式，不僅會導(dǎo)致線路成本的提高，而且還受到傳輸長度的制約。如果實際測量作業(yè)時，工作人員的地點與測量儀器離得太遠，這種辦法就很難發(fā)揮作用。在線路的穿插過程中，由于環(huán)境復(fù)雜，條件較差，線路也可能會受到各種障礙物的破壞。此外，較大距離的傳輸，會使得線路與傳感器在連接時，出現(xiàn)一定的誤差，這個誤差，很可能就會導(dǎo)致測量結(jié)果誤差超出允許范圍。如果使用傳統(tǒng)的加裝檢測通道辦法，雖然可以在一定程度上解決上述問題，不過加上檢測通道后，后期還要對檢測通道進行維護和保養(yǎng)，這會提升測量作業(yè)的成本。而隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，并且已經(jīng)有了比較成熟的短距離應(yīng)用系統(tǒng)，能夠較好的解決力學(xué)計量中出現(xiàn)的棘手問題。

2力學(xué)計量中短距離無線通信系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

力學(xué)計量中短距離無線通信系統(tǒng)，其硬件的構(gòu)成一般包含如下幾個部分：如無線通信模板、芯片以及低噪聲高頻放大器、RF模塊等。這些都是最基本的硬件設(shè)備，如果實際在力學(xué)測量時，還有其他方面的需要，則可以選則加裝一些性能提升類型的硬件設(shè)施。

2.1無線通信模板

無線通信模板，就是一個金屬線路模板，用它可以將測量儀表和傳感器之間的信號傳輸線路固定下來，這對保障信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性非常重要。測量儀器通過無線信號傳輸設(shè)備將力學(xué)測量信息之間發(fā)送至數(shù)據(jù)的接收端。這樣在保證計量儀器顯示設(shè)備與傳感器進行相互分離的同時，有能夠解決傳統(tǒng)使用加上線路傳輸?shù)母鞣N問題。

2.2芯片

芯片是無線通信系統(tǒng)必不可少的基礎(chǔ)硬件，無線信號的短距離傳輸，就是利用無線信號能夠在無線電子模板和芯片之間，在無線通信系統(tǒng)的作用下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳遞。能夠代替線路傳播，使得設(shè)備的外圍看上去更整潔，沒有排列較多的復(fù)雜線路。例如，現(xiàn)代在計量設(shè)備中應(yīng)用較多的無線通信系統(tǒng)，能夠和實際測量儀表相兼容的無線收發(fā)芯片已經(jīng)很多，這些芯片在使用過程中，有時需要用到無線調(diào)制，并且具有降低噪聲等作用。

2.3低噪聲放大器

系統(tǒng)設(shè)備中，如果需要還可以加裝低噪聲高頻放大器、高效率高頻放大器等部件，在不同的計量測量場所，選擇不同的類型即可。這些芯片與設(shè)備集中在一起，在使用時通過一些簡單的器件，就能夠?qū)⒘W(xué)計量的信號進行快速精確的傳輸。

2.4無線通信

RF模塊在力學(xué)計量短距離無線同喜系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展的今天，一些芯片生產(chǎn)商已經(jīng)為不同的計量設(shè)備制定了無線通信芯片RF模塊。對于一般的力學(xué)測量作業(yè)，使用兩個以NRF9E5作為其核心的類通信模板就可以。

3力學(xué)計量中短距離無線通信系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

3.1電平輸出系統(tǒng)

在本文的研究中，無線通信系統(tǒng)中軟件的構(gòu)成，以2000型標(biāo)準(zhǔn)負荷測量儀為例，其主要軟件系統(tǒng)包括電平輸出系統(tǒng)、當(dāng)中的串行通信接口其輸出電平是標(biāo)準(zhǔn)的RS-232電平，該系統(tǒng)的主要輸出方式則為連續(xù)輸出。

3.2無線收發(fā)器系統(tǒng)

其中CRC校驗碼、地址碼ADDR和前導(dǎo)碼是通過無線收發(fā)器根據(jù)模塊寄存器的配置進而自動實現(xiàn)，所以在該系統(tǒng)中僅僅需要對數(shù)據(jù)包當(dāng)中的有效數(shù)據(jù)PAYLOAD做出結(jié)構(gòu)規(guī)定就可。

3.3模板初始化程序系統(tǒng)

實際測量作業(yè)時系統(tǒng)運作，需要對模板進行初始化。具體步驟就是無線通信系統(tǒng)，通過發(fā)送信號到模板主程序，對8051的CPU、串行接口及無線射頻NRF905模板等進行初始化。在模塊進行程序正常循環(huán)后，要對系統(tǒng)的串口開始進行實時監(jiān)測。實時監(jiān)測的主要目的是觀察力學(xué)計量的各類儀表有沒有及時收到無線通信傳輸?shù)臏y量數(shù)據(jù)信息資料。在一些設(shè)備剛開始使用時，常會出現(xiàn)儀表不能接收到信息的情況，因此，要對端口進行實時監(jiān)測。在確定儀表收到對應(yīng)的測量信息數(shù)據(jù)后，需要使用無線信號將將儀表信息傳輸回來的數(shù)據(jù)信息從緩沖區(qū)傳送出去。在接收模板自身正常初始化后，各種功能開始有效發(fā)揮，并做好接收等待，在這個過程中，還會持續(xù)對周邊的無線信號進行監(jiān)視判斷，并分析是否是系統(tǒng)發(fā)送至模板的數(shù)據(jù)信息。在接收到數(shù)據(jù)信息后，通過計算機系統(tǒng)相連的串口，將信息數(shù)據(jù)傳入計算機內(nèi)。計算機再更具收集到的信息數(shù)據(jù)進行分析，在實際分析時，計算機根據(jù)對應(yīng)的相關(guān)幀的具體結(jié)構(gòu)，對數(shù)據(jù)做出初步的解讀，之后計算機就可以為顯示屏幕傳輸該標(biāo)段所測量的數(shù)據(jù)。

4結(jié)束語

力學(xué)計量中運用短距離無線通信系統(tǒng)，是現(xiàn)代力學(xué)計量技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新成果。由于其快捷、簡單、誤差低等一些了特點，在其發(fā)展過程中，得到了業(yè)內(nèi)比較高的認可和評價。在本文的論述分析中，對基于無線通信系統(tǒng)的力學(xué)計量短距離信息傳輸進行了探討，希望可以對這一領(lǐng)域的實踐研究，起到一定的參考和借鑒作用。

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作者：高珅 賈啟珅 鄭輝 單位：天津市計量監(jiān)督檢測科學(xué)研究院