探讨无线射频温度测量系统在温度计量中的应用

摘 要：无线温度传感器将温度参数转化成相应的电信号，并对接收终端发送无线信号，对系统实行检测、调节和控制。无线温度传感器已广泛应用于各个自动化行业。目前设备的多样性，传统的有线温度测温仪在温度计量、环境监测时已无法满足使用需求。该文主要简单地谈谈无线射频温度测量系统的组成，在遇到一些特殊环境试验设备温度计量时的应用。讨论了无线射频温度测量系统的优缺点，在计量院里的溯源建标情况，最后做总结和展望。

关键词：无线温度测量系统 温度计量 环境监测 应用

中图分类号：TH811 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（c）-0088-01

温度是实际应用中使用最多的一个物理量，温度监控被广泛应用于工业生产、科学实验、检验检测、食品加工、医疗卫生、物料仓贮、农业栽培、育种育苗等行业中，对实现保证生产工艺及流程、产品质量符合有关要求以及实验结果准确可靠起着重要作用。随着电子信息技术、物联网技术的迅猛发展，出现了很多功能完善，使用方便的无线温度测量系统。并且可以在PC机上显示、保存、统计，可以远程控制和报警。它大大降低布线成本，解决有线传感器存在的一些弊端。

1 无线射频温度测量系统的组成

[1]无线测控系统按功能可分为两部分：一是无线测控终端，包括温度采集模块、温度数据处理模块和数据发送模块，二是具有程序运行功能的移动设备，包括数据接收部分、数据处理模块、串口通讯模块和PC机。两者通过无线数据通讯联系，可以实时接收、存储以及管理数据，并可以综合计算分析。系统的结构框图，见图1所示。

系统的具体工作过程：在无线测控终端，由温度传感器负责环境温度的信号采集，然后直接输送给数据处理部分；数据处理部分将接受的数字信号转换，按一定的通信协议将数据打包处理，写入无线通讯模块的发送缓冲区；在无线主机部分，由无线收发模块完成数据的接收，经过数据处理模块的数据处理，通过串口传输给PC机。该系统具有如下功能：（1）基于移动设备可现场检测、现场分析；（2）无线传输检测信号，可以同时连接多个检测终端；（3）探头与移动设备之间无线连接，操作人员可以远离检测现场，避免因活动和呼吸对测试结果的影响，同时可以适当地保证操作人员的安全。

2 无线射频温度测量系统的特殊应用

国内中国安防提供了Smart Node WTS01无线温度传感器，测温范围：-50～+150℃，主要应用于环境监测、温度采集以及食品、医药行业温度监测等；上海搜博实业有限公司 SLWT1-1系列ZIGBEE无线温度传感器，测温范围：-25～+125℃，实现低成本温度状态在线监测方案的实用型无线组网传感器模块，可广泛应用于实时温度数据采集监测的各种场合。

该文归纳认为，无线测温仪可以普遍应用于房间仓库医院实验室及运输过程的温湿度监控，现在主要讨论在日常计量检测工作中用有线传感器解决不了的一些问题，如以下一些特殊的环境试验设备。

（1）高压密封设备。例如：压力蒸汽灭菌器等，用有线传感器检测时，当温度升高，漏气严重，压力达不到，计量部门面对种类较多的灭菌设备做相应的法兰密封不太现实。

（2）真空设备。例如：真空干燥箱、热压真空罐、空间模拟试验箱等，这些设备在使用时都需要抽真空，用有线传感器真空度达不到。

（3）低温设备及大空间。例如：大冷库，大养护池。如果用有线温度传感器时布线很长，通常已经超出了普通温度记录采集仪的使用环境温度范围，长期处于低温或高温环境中会导致采集仪不工作的现象，而且会遇到仪器供电电源难解决等一系列的问题。

（4）环境恶劣的情况下，比如潮湿，粉尘污染，噪声污染严重的，普通温度计量设备及操作人员不宜长久停留的地方，使用无线的温度测量仪就很好的解决了问题。

（5）自动化设备，如烘干隧道，带式输送机等，其持续可靠的运行关系到生产效率和经济效益，计量检测时无法进行有线传感器布线的。密封性比较好的且没有测试孔的设备，容易损坏有线的传感器，也最好使用无线的传感器测量。

3 无线射频温度测量系统的优势与不足

在日常温度校准过程中，“布线”工作非常繁重，一般布线时间长，破坏了原本稳定的环境条件，需要再等稳定后才能进行其温湿度性能检测，使得工作效率极其低下，而且传感器在检测过程中很容易遭到损坏。以上所有问题用无线温度测量仪均可以解决。无线温度传感器的其它优势也比较明显：无线温度测量仪的传感器及记录存储部分已经一体化；传输不受距离的限制；内置电池不受电源的限制；有线温度测量仪能测量的仪器设备无线温度测量仪一般都能测量；与上位机的通讯具有数据自动采集、计算处理、结果判定、数据库管理等功能。

但也存在一些不足：目前的技术水平温度记录范围比较低。因要求性能稳定且准确度等级高就需要购买一些进口的无线温度测量系统但价格昂贵。内置电池寿命有限需经常更换。不能用于红外辐射，紫外，氙灯加热的设备。特别要注意不能用于微波加热的设备，金属外壳不易散热容易发生爆炸。

4 结语

目前，无线温度测量仪还存在一些不足，比较常见的温度记录范围在-40℃～+135℃，高温段的技术问题难以解决，需要进一步的研究探索，以便推广使用。

参考文献

[1] 李余庆，张华，刘继忠.基于DS1820的无线温度采集系统的设计[J].计算机信息，2009（26）：187-189.

[2] JJF1366-2012.温度数据采集仪校准规范[S].

[3] JJF 1101-2003.环境试验设备温度、湿度校准规范[S].

[4] JJF1308-2011.医用热力灭菌设备温度计校准规范[S].