力學(xué)計(jì)量對(duì)短距離無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的運(yùn)用

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摘要：在力學(xué)計(jì)量領(lǐng)域，現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)正在改變著傳統(tǒng)的測(cè)量作業(yè)方式。由于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)設(shè)備自身價(jià)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(shí)踐中得到了人們的認(rèn)可。在文章的研究過(guò)程中，針對(duì)力學(xué)計(jì)量領(lǐng)域相關(guān)短距離無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的運(yùn)用進(jìn)行探索分析，并結(jié)合一些應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：力學(xué)計(jì)量；低成本；短距離；無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)；測(cè)量環(huán)境；運(yùn)用

引言

現(xiàn)代企業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，為了保障工人作業(yè)的安全、舒適感，很多工作時(shí)間長(zhǎng)，并且作業(yè)噪聲大的力學(xué)計(jì)量設(shè)備，都在人機(jī)交互界面與測(cè)力部分進(jìn)行了相互分離。這種設(shè)計(jì)也有很多弊端，就是給實(shí)際測(cè)量工作造成一定的影響。在這種情況下，通過(guò)使用無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，代替原來(lái)的傳感線(xiàn)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(jì)量的基本現(xiàn)狀

從現(xiàn)代大部分力學(xué)計(jì)量設(shè)備的使用情況來(lái)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(duì)計(jì)量?jī)x器進(jìn)行了測(cè)量結(jié)構(gòu)與人機(jī)交互界面的分類(lèi)。不過(guò)，在對(duì)計(jì)量?jī)x器進(jìn)行分類(lèi)后，其儀表和傳感器之間通過(guò)加長(zhǎng)線(xiàn)的辦法來(lái)解決。這種方式，不僅會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路成本的提高，而且還受到傳輸長(zhǎng)度的制約。如果實(shí)際測(cè)量作業(yè)時(shí)，工作人員的地點(diǎn)與測(cè)量?jī)x器離得太遠(yuǎn)，這種辦法就很難發(fā)揮作用。在線(xiàn)路的穿插過(guò)程中，由于環(huán)境復(fù)雜，條件較差，線(xiàn)路也可能會(huì)受到各種障礙物的破壞。此外，較大距離的傳輸，會(huì)使得線(xiàn)路與傳感器在連接時(shí)，出現(xiàn)一定的誤差，這個(gè)誤差，很可能就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差超出允許范圍。如果使用傳統(tǒng)的加裝檢測(cè)通道辦法，雖然可以在一定程度上解決上述問(wèn)題，不過(guò)加上檢測(cè)通道后，后期還要對(duì)檢測(cè)通道進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，這會(huì)提升測(cè)量作業(yè)的成本。而隨著現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)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(jì)量中出現(xiàn)的棘手問(wèn)題。

2力學(xué)計(jì)量中短距離無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

力學(xué)計(jì)量中短距離無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其硬件的構(gòu)成一般包含如下幾個(gè)部分：如無(wú)線(xiàn)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(shí)際在力學(xué)測(cè)量時(shí)，還有其他方面的需要，則可以選則加裝一些性能提升類(lèi)型的硬件設(shè)施。

2.1無(wú)線(xiàn)通信模板

無(wú)線(xiàn)通信模板，就是一個(gè)金屬線(xiàn)路模板，用它可以將測(cè)量?jī)x表和傳感器之間的信號(hào)傳輸線(xiàn)路固定下來(lái)，這對(duì)保障信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性非常重要。測(cè)量?jī)x器通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸設(shè)備將力學(xué)測(cè)量信息之間發(fā)送至數(shù)據(jù)的接收端。這樣在保證計(jì)量?jī)x器顯示設(shè)備與傳感器進(jìn)行相互分離的同時(shí)，有能夠解決傳統(tǒng)使用加上線(xiàn)路傳輸?shù)母鞣N問(wèn)題。

2.2芯片

芯片是無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)必不可少的基礎(chǔ)硬件，無(wú)線(xiàn)信號(hào)的短距離傳輸，就是利用無(wú)線(xiàn)信號(hào)能夠在無(wú)線(xiàn)電子模板和芯片之間，在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的作用下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳遞。能夠代替線(xiàn)路傳播，使得設(shè)備的外圍看上去更整潔，沒(méi)有排列較多的復(fù)雜線(xiàn)路。例如，現(xiàn)代在計(jì)量設(shè)備中應(yīng)用較多的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，能夠和實(shí)際測(cè)量?jī)x表相兼容的無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片已經(jīng)很多，這些芯片在使用過(guò)程中，有時(shí)需要用到無(wú)線(xiàn)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(jì)量測(cè)量場(chǎng)所，選擇不同的類(lèi)型即可。這些芯片與設(shè)備集中在一起，在使用時(shí)通過(guò)一些簡(jiǎn)單的器件，就能夠?qū)⒘W(xué)計(jì)量的信號(hào)進(jìn)行快速精確的傳輸。

2.4無(wú)線(xiàn)通信

RF模塊在力學(xué)計(jì)量短距離無(wú)線(xiàn)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(jì)量設(shè)備制定了無(wú)線(xiàn)通信芯片RF模塊。對(duì)于一般的力學(xué)測(cè)量作業(yè)，使用兩個(gè)以NRF9E5作為其核心的類(lèi)通信模板就可以。

3力學(xué)計(jì)量中短距離無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中軟件的構(gòu)成，以2000型標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x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(wú)線(xiàn)收發(fā)器系統(tǒng)

其中CRC校驗(yàn)碼、地址碼ADDR和前導(dǎo)碼是通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)器根據(jù)模塊寄存器的配置進(jìn)而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，所以在該系統(tǒng)中僅僅需要對(duì)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(shí)際測(cè)量作業(yè)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)作，需要對(duì)模板進(jìn)行初始化。具體步驟就是無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，通過(guò)發(fā)送信號(hào)到模板主程序，對(duì)8051的CPU、串行接口及無(wú)線(xiàn)射頻NRF905模板等進(jìn)行初始化。在模塊進(jìn)行程序正常循環(huán)后，要對(duì)系統(tǒng)的串口開(kāi)始進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的主要目的是觀察力學(xué)計(jì)量的各類(lèi)儀表有沒(méi)有及時(shí)收到無(wú)線(xiàn)通信傳輸?shù)臏y(cè)量數(shù)據(jù)信息資料。在一些設(shè)備剛開(kāi)始使用時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)儀表不能接收到信息的情況，因此，要對(duì)端口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在確定儀表收到對(duì)應(yīng)的測(cè)量信息數(shù)據(jù)后，需要使用無(wú)線(xiàn)信號(hào)將將儀表信息傳輸回來(lái)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(kāi)始有效發(fā)揮，并做好接收等待，在這個(gè)過(guò)程中，還會(huì)持續(xù)對(duì)周邊的無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)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(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連的串口，將信息數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)內(nèi)。計(jì)算機(jī)再更具收集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在實(shí)際分析時(shí)，計(jì)算機(jī)根據(jù)對(duì)應(yīng)的相關(guān)幀的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)數(shù)據(jù)做出初步的解讀，之后計(jì)算機(jī)就可以為顯示屏幕傳輸該標(biāo)段所測(cè)量的數(shù)據(jù)。

4結(jié)束語(yǔ)

力學(xué)計(jì)量中運(yùn)用短距離無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，是現(xiàn)代力學(xué)計(jì)量技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新成果。由于其快捷、簡(jiǎn)單、誤差低等一些了特點(diǎn)，在其發(fā)展過(guò)程中，得到了業(yè)內(nèi)比較高的認(rèn)可和評(píng)價(jià)。在本文的論述分析中，對(duì)基于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的力學(xué)計(jì)量短距離信息傳輸進(jìn)行了探討，希望可以對(duì)這一領(lǐng)域的實(shí)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(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院