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一种轧钢机接轴扭矩测量信号的无线通信方法
摘要:目前,轧钢机接轴扭矩测量中的测量信号一般采用模拟式传输,抗干扰能力较弱。本文提出了一种数字式传输方法,不仅提高了轧钢机接轴扭矩测量的精确度,而且增加了无线信号通信的可靠性。

  关键词:传感器旋转体通信数字式无线传输

  1、引言

  近年来,国内大型轧机频繁出现用静力学难以解释的重大接轴断裂事故,由于缺乏当时工况的动态参数记录,给事故分析和责任判定造成了很大困难。随着技术的进步和机械系统设计、制造、运行的完备化需求,扭矩测量及其信号传输越来越成为当务之急[1]。目前,旋转体无线信号通信主要向两个方向发展,一个是传统的模拟式传输,以F-F为代表;一个是数字式传输,以P为代表。两种方法各具特点,模拟式传输实现起来比较简单,不需要专用的控制芯片进行数据控制,实时性好,不足之处是传输精度有限且易受环境干扰;数字式传输实现起来比较复杂,需使用专门的智能控制芯片进行数据位控制,在旋转状态进行数字通信时,保证数据位的同步极为困难,成为制约数字式无线通信实际应用的主要瓶颈。但其优点是传输精度高,安全性好,是未来无线通信发展的方向,尤其在轧钢机接轴扭矩测量中,由于现场环境非常恶劣,信号的抗干扰能力就显得非常重要。

  2、基本原理

  轧钢机接轴扭矩测量中,如果采用数字式传输,那么在传输过程中,有用信号混在噪音当中,信号的提取比较困难;在旋转状态进行数字通信时,保证数据位的同步也非常困难。尤其是扭矩的测量要保持实时性,如果有过多的延时,那么就是失去了监测的目的,所以对数据的传输不可能采用较复杂的编码。另外,由于轧钢机接轴是处在不断旋转中,这就要求在轴上的部件尽量小型化,并用较少的器件完成测量传输任务。

  那么,如何解决这些问题呢?我们可以把数字编码原理及数字无线传输技术应用到轧钢机接轴扭矩测量中。

  2.1首先,为了保证数据位同步,减小噪音影响,我们必须对数据发送格式进行处理。
无线通信时,在发送数据之前先发送一定数量的方波如55(55表示16进制数据55H)作为引导头,这样既有利于接收端建立稳定的接收状态,也便于接收程序区分噪声数据和有用数据,可以参考下面的无线传输数据帧结构,并在接收端采用帧同步数据接收。
表1数据发送格式
Table1Datasendingstruture
引导头冗余防错位同步数据数据校验END冗余
55(个)FF66AAXXXXXXXXFF

  发送的方波数根据具体情况来确定。采用以上的方法,可以有效的“挤掉”噪音,这种数据帧结构适用于目前市面上的很多的数传产品。

  为了保证数据的实时性,一般说来,每测量一个数据就进行通信连接,将数据组成数据帧结构发送出去,这就增加了提取有用数据的难度,而且每发一个数据就要发送一定数量的引导头来建立稳定的接收状态,从而极大的降低了信道的使用效率。如果只进行一次通信连接然后将所有的测量数据连续的发出,那么数字信号在传输时难免会受到噪音干扰,引起波形失真,因而在接收端可能造成错误判决,例如,将某一码元的“0”或“1”错判,造成错码。由于测量系统的限制,为了降低延时性,不能采用具有较强的纠错能力的编码,那么就可能引起整个数据流的失真[2]。

  所以为了解决这个问题,我们通过大量的实验确定了以下的处理方式,在充分利用信道的同时,又兼顾了数据的实时性。

通信数据帧结构:
(1)引导头55个数控制在30~40个;(其数量可通过软件改变)
(2)数据长度:每10~20点(每点采用16位A/D分辨率)打为一个数据包;
(3)数据校验:采用累加法,计算每个数据包中数据的和,将累加和的低16位求补码后发送。
采用38400bps波特率UART串行传输,频率响应为600HZ,采样精度为16位。(数据格式为:一位起始位,8位数据位,一位结束位,无奇偶校验位)

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一种轧钢机接轴扭矩测量信号的无线通信方法

摘要:目前,轧钢机接轴扭矩测量中的测量信号一般采用模拟式传输,抗干扰能力较弱。本文提出了一种数字式传输方法,不仅提高了轧钢机接轴扭矩测量的精确度,而且增加了无线信号通信的可靠性。 关键词:传感器旋转体通信数字式无线传输 1、引言 近年来,国内大
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