力學計量中短距離無線通信系統的運用

高珅++賈啟珅++鄭輝

摘 要：在力學計量領域，現代無線通信技術正在改變著傳統的測量作業方式。由于無線通信技術設備自身價格便宜、體系較小，能夠嵌入需要通信的設備內部，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，針對力學計量領域相關短距離無線通信系統的運用進行探索分析，并結合一些應用實例詳細論述。

關鍵詞：力學計量；低成本；短距離；無線通信系統；測量環境；運用

引言

現代企業設備的自動化程度越來越高，為了保障工人作業的安全、舒適感，很多工作時間長，并且作業噪聲大的力學計量設備，都在人機交互界面與測力部分進行了相互分離。這種設計也有很多弊端，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，代替原來的傳感線系統，既能夠保證設備的正常方便使用，又可以在一定程度上節約資金。

1 力學計量的基本現狀

從現代大部分力學計量設備的使用情況來看，由于企業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構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，這種辦法就很難發揮作用。在線路的穿插過程中，由于環境復雜，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，出現一定的誤差，這個誤差，很可能就會導致測量結果誤差超出允許范圍。

如果使用傳統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，這會提升測量作業的成本。而隨著現代無線通信技術的快速發展，并且已經有了比較成熟的短距離應用系統，能夠較好的解決力學計量中出現的棘手問題。

2 力學計量中短距離無線通信系統的硬件構成

力學計量中短距離無線通信系統，其硬件的構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備，如果實際在力學測量時，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，這對保障信號傳輸的穩定性非常重要。測量儀器通過無線信號傳輸設備將力學測量信息之間發送至數據的接收端。這樣在保證計量儀器顯示設備與傳感器進行相互分離的同時，有能夠解決傳統使用加上線路傳輸的各種問題。

2.2 芯片

芯片是無線通信系統必不可少的基礎硬件，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，在無線通信系統的作用下，實現數據信息的傳遞。能夠代替線路傳播，使得設備的外圍看上去更整潔，沒有排列較多的復雜線路。例如，現代在計量設備中應用較多的無線通信系統，能夠和實際測量儀表相兼容的無線收發芯片已經很多，這些芯片在使用過程中，有時需要用到無線調制，并且具有降低噪聲等作用。

2.3 低噪聲放大器

系統設備中，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。這些芯片與設備集中在一起，在使用時通過一些簡單的器件，就能夠將力學計量的信號進行快速精確的傳輸。

2.4 無線通信RF模塊

在力學計量短距離無線同喜系統應用技術不斷發展的今天，一些芯片生產商已經為不同的計量設備制定了無線通信芯片RF模塊。對于一般的力學測量作業，使用兩個以NRF9E5作為其核心的類通信模板就可以。

3 力學計量中短距離無線通信系統的軟件構成

3.1 電平輸出系統

在本文的研究中，無線通信系統中軟件的構成，以2000型標準負荷測量儀為例，其主要軟件系統包括電平輸出系統、當中的串行通信接口其輸出電平是標準的RS-232電平，該系統的主要輸出方式則為連續輸出。

3.2 無線收發器系統

其中CRC校驗碼、地址碼ADDR和前導碼是通過無線收發器根據模塊寄存器的配置進而自動實現，所以在該系統中僅僅需要對數據包當中的有效數據PAYLOAD做出結構規定就可。

3.3 模板初始化程序系統

實際測量作業時系統運作，需要對模板進行初始化。具體步驟就是無線通信系統，通過發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后，要對系統的串口開始進行實時監測。實時監測的主要目的是觀察力學計量的各類儀表有沒有及時收到無線通信傳輸的測量數據信息資料。在一些設備剛開始使用時，常會出現儀表不能接收到信息的情況，因此，要對端口進行實時監測。在確定儀表收到對應的測量信息數據后，需要使用無線信號將將儀表信息傳輸回來的數據信息從緩沖區傳送出去。在接收模板自身正常初始化后，各種功能開始有效發揮，并做好接收等待，在這個過程中，還會持續對周邊的無線信號進行監視判斷，并分析是否是系統發送至模板的數據信息。在接收到數據信息后，通過計算機系統相連的串口，將信息數據傳入計算機內。計算機再更具收集到的信息數據進行分析，在實際分析時，計算機根據對應的相關幀的具體結構，對數據做出初步的解讀，之后計算機就可以為顯示屏幕傳輸該標段所測量的數據。

4 結束語

力學計量中運用短距離無線通信系統，是現代力學計量技術發展的創新成果。由于其快捷、簡單、誤差低等一些了特點，在其發展過程中，得到了業內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的力學計量短距離信息傳輸進行了探討，希望可以對這一領域的實踐研究，起到一定的參考和借鑒作用。

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