无线射频温度测量系统在温度计量中的运用

李真光

【摘 要】温度参数被无线温度传感器转化为相应电信号，之后将无线信号发送至接收终端，控制、调节和检测系统。在实际应用中，温度是较多使用的物理量，在育种育苗、农业栽培、医疗卫生、食品加工、工业生产等行业广泛应用了温度监控，以保证产品质量、生产工艺和流程达到要求。在多样化设备涌现的同时，出现了无线射频温度测量系统以满足使用需求。本文主要分析无线射频温度测量系统的组成，在温度计量中的应用。

【关键词】无线射频温度测量系统；温度计量；应用

0 引言

温度监控在很多行业中得到广泛应用，在不断提升温度监控测量技术的当下，在监测生产流程、保障生产质量方面有较为重要的作用。相比传统有线温度测温仪，无线射频温度测量系统是计量温度的一种先进方式，其监测的温度更为准确，能够与现代设备、技术相适应。

1 无线通信系统的优势

在无线射频温度测量系统中应用了无线通信系统，其与传统有线通信系统相比，具有一些优势：（1）无线通信系统的传输介质是电磁波，不需要架设电缆与光纤，从而有效避免了传统运输中成本高、周期长等固定问题；（2）无线通信系统中应用了单片机多机的通信系统，收发器数量没有限制，能够更好。更快地传输信号；（3）无线通信系统中的电路简单、体积较小、功耗与成本都不高；（4）无线通信系统中采取了多字节，比较适用于采集工业数据的系统和无线遥控系统中[1]。

2 无线射频温度测量系统的构成

依据功能划分无线射频温度测量系统，主要分为两部分：（1）无线测控终端，包括温度的采集、处理和发送；（2）具有运行程序功能的设备，比如串口通讯、PC机、处理模块、接受数据等等。这两部分间的联系要与无线数据通讯结合来实现，从而做到数据接收、实时储存、计算、综合分析等工作[2]。无线射频温度测量系统的基础是射频技术，包括以下工作流程：（1）采集无线数据，采集环境温度，交给数字温度传感器实现，并直接传送到处理数据的部分；（2）处理数据，在接受数字信号后，转换为对应值，之后与特定协议格式结合，将数据打包，在无线通讯的发送缓冲区位置写入，结合天线，通过无线收发传输数据。在无线主机中，无线收发模块实现数据接收，处理模块对数据进行处理，与串口结合，传输到PC机中；（3）数据处理模块对无线收发模块内数据实施处理，与相应协议格式结合对数据进行解析，与获取指令值向结合实施相应处理，从而对采集端目标实施控制。

无线射频温度测量系统的硬件结构主要包括包括了电源电路、实时时钟电路、串口通信电路、温湿度监测模块、无线射频模块等，如图一所示。这个系统主要利用的微控制器是C8051F020。

3 无线射频温度测量系统的应用

我国中现在应用比较广泛的无线射频温度测量系统主要有两种类型：其一是上海搜博实业公司的SLWT1-1系列中的ZIGBEE无线温度传感器，其测温范围是-25摄氏度～125摄氏度，是一种低成本、实用型的无线组网传感器模块，在对温度数据进行实时采集监测的场合中得到广泛应用；其二是我国安防所提供的SmartNodeWTSO1无线温度传感器，其测温范围是-50摄氏度～150摄氏度，在医药、食品的温度监测、温度采集、监测环境等方面有广泛应用[3]。

无线射频温度测量系统在运输、仓库、实验室、医院、房间等场合，都能够有效监控温湿度。无线射频温度测量系统有一些特殊的应用。

应用在自动化设备中，比如带式传送机、烘干隧道等等，运行持续而可靠对生产效率、经济效益有直接关系，在检测计量温度时不能使用有限传感器布线，而可以使用无线射频温度测量系统。另外，一些没有设置测试孔，有较好密封性的设备，会对有限传感器造成损害，也适合使用无线射频温度测量系统。

应用在恶劣环境中，比如有严重噪声污染、粉尘污染、潮湿等这些操作人员和一般温度计量设备都无法长时间停留的环境，无线射频温度测量系统的应用能将这个问题有效解决。

应用在低温设备和大空间中，比如大养护池、大冷库中。假如使用有线的温度传感器，其布线比较长，一般都会超过使用一般温度采集记录仪的环境温度限制，长时间待在高温或低温中会造成采集仪无法工作的问题，并且会出现无法解决仪器供电电源等问题，而无线射频温度测量系统的应用就比较适合。

应用在真空设备中，比如空间模拟的试验箱、热压真空罐、真空干燥箱等等，在使用这些设备的时候要抽成真空状态，而有限传感器无法达到一定的真空度，因此可以应用無线射频温度测量系统。

应用在高压密封设备中，比如压力蒸汽灭菌器等，在有限温度传感器进行检测的时候，一旦温度增加，就会严重的漏气现象，达不到一定压力，面对较多种类的灭菌设备，剂量部门要实施法兰密封是不太可能的，而无线射频温度测量系统可以解决这一问题，在高压密封设备中也有良好的应用。

4 无线射频温度测量系统的应用优势和不足

在温度的日常校准中，有线温度测量系统的布线工作比较繁重，通常布线都需要耗费很长的时间，会对原来比较稳定的环境造成破坏。在布线完成之后要等环境条件稳定下来才能检测温湿度，大幅度降低了工作效率，同时在检测温度中有线传感器也很容易被破坏。应用无线温度测量系统能够有效解决上述这些问题。无线射频温度测量系统的优势主要是：（1）无线射频温度测量系统已经一体化传感器和记录存储功能；（2）温度检测信号的传输不会受限于距离；（3）无线射频温度测量系统中的内置电池不会受限于电源；（4）无线射频温度测量系统对有线温度测量仪可以测量的设备仪器，一般都可以测量；（5）和上位机之间的通讯具有管理数据库、判定结果、计算处理、自动采集数据等等功能。

不过，无线射频温度测量系统也有一些不足之处：（1）在现今技术水平下，记录的温度范围不够宽；（2）要想保证其性能稳定，并且有较高等级的准确度，就要购进进口设备，价格比较昂贵；（3）内置电池的使用寿命有限，要经常进行更换；（4）不能在氙灯加热、紫外、红外辐射设备中应用，尤其要注意不能用在微波加热设备中，由于金属外壳散热不太容易，很容易出现爆炸；（5）无线射频温度测量系统通常记录的温度范围是在-40摄氏度～135摄氏度之间，尚且无法解决高温段技术问题，要持续进行探索和研究。

5 结语

无线射频温度测量系统相比传统有线温度测量系统，性能更加稳定，应用更加广泛。但也还存在一些不足，发展空间很大，要加大研究力度，扩展其使用范围和使用的稳定性、安全性。

【参考文献】

[1]阳宏映.探讨无线射频温度测量系统在温度计量中的应用[J].科技创新与应用，2017（7）：290-290.

[2]吕玲，崔超，陈奕豪，等.探讨无线射频温度测量系统在温度计量中的应用[J].科技资讯， 2015， 13（6）：88-88.endprint