蓝牙方式计量设备大规模检定系统的无线信道测控装置的制作方法

1.本实用新型涉及计量设备检定检测领域，尤其涉及蓝牙方式计量设备大规模检定系统的无线信道测控装置。


背景技术：

2.计量设备的计量检定是保持国家计量单位制统一和量值准确可靠的重要工作，随着无线通信技术的进步，在智能计量设备的设计规范中逐渐取消了用于检定脉冲输出的辅助端子，增加无线检定脉冲输出已成为新的趋势。在取消掉辅助端子的情况下，利用传统电脉冲检测误差的通道被切断。因此为了保证智能计量设备检定工作的顺利进行，亟需利用无线脉冲信道开展计量设备的非接触方式检定。
3.目前以蓝牙方式进行通信的模式主要有链路层模式和物理层模式。链路层模式可以利用各种手段(如分时通信等)提高信号的抗干扰能力，但转换延时高、稳定性较差；物理层模式直接将脉冲信号转换为无线信号，其稳定性较高，但存在无线信道干扰的问题。因此，将无线脉冲用于非接触方式检定的“检定模式”是在物理层模式的基础上设计的，为了保证检定的准确性，其无线脉冲规约中原有的抗干扰设计被去除，因此用无线脉冲信道开展计量设备的非接触方式检定遇到的最大挑战就是抗干扰能力不足，特别是在大规模开展计量设备蓝牙方式检定时，同时存在大量检定工位间的相互干扰和环境噪声的干扰，使这一问题更加突出。
4.解决干扰的最直接有效的方法就是错开信道间的频率，即跳频技术，但对于一般的无线通信芯片而言，可用信道的人工分配较为复杂，例如蓝牙无线脉冲的公有频段为2400mhz
‑
2483.5mhz，共84个，而且有些无线通信芯片会在公有频段两侧进行一定的扩展，对于大规模检定装置而言，为每个检定工位分配一个适当的频率点需要消耗巨大的人工工作量，为此设计了一种用于计量设备蓝牙方式大规模检定的无线信道测控装置。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供蓝牙方式计量设备大规模检定系统的无线信道测控装置，以减少可用频段分配的人工工作量消耗，保证计量设备蓝牙方式大规模检定的准确度和抗干扰能力为目的。为此，本实用新型采取以下技术方案。
6.蓝牙方式计量设备大规模检定系统的无线信道测控装置，包括无线信号采集模块、参数接收模块、中央处理单元和信道频率分配模块，参数接收模块和无线信号采集模块连接到中央处理单元，中央处理单元连接到信道频率分配模块，无线信号采集模块通过频谱仪与天线相连，检定系统的人机界面装置和参数存储装置连接到无线信号采集模块，信道频率分配模块连接到检定系统的检定工位控制装置。
7.本装置能根据检定流水线中实际的表位分布和无线底噪情况检测和分配可用频段，有效减少可用频段分配的人工工作量消耗。
8.作为优选技术手段：所述的中央处理单元包括可编程逻辑器件cm1和可编程逻辑器件cm2，可编程逻辑器件cm2的a2
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a5引脚连接无线信号采集模块，可编程逻辑器件cm1的a1、a2、a3、a4和b1、b2引脚连接参数接收模块，可编程逻辑器件cm1的b3引脚连接信道频率分配模块的b1引脚。这种中央处理单元的连接结构，是实现频率点的二级映射和生成组频率分配表的硬件基础。
9.作为优选技术手段：无线信号采集模块包括寄存器、计数器和比较器，所述的比较器通过模拟输入口连接频谱仪，所述的计数器通过2路并行数字输出口连接频谱仪，无线信号采集模块通过寄存器的输出引脚q1
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q4分别连接可编程逻辑器件cm2的a2
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a5引脚。
10.作为优选技术手段：所述的参数接收模块包括多路复用器、反相器和信号选择器，所述的反相器和信号选择器连接，所述的信号选择器与多路复用器连接，参数接收模块的wp口连接到检定系统的人机界面装置，tp口连接参数存储装置，通过多路复用器的分路数字输出口引脚s1和s2分别并行连接可编程逻辑器件cm1的a1、b1、b2和a2、a3、a4引脚。工作时，若从人机界面装置传入检定工位分布的频段分布参数，即wp口输入数据不为空，就通过反相器操作信号选择器将其传输至中央处理单元，否则通过tp口从参数存储装置中读取相关参数并传输至中央处理单元，能有效实现频段分布参数的输入。
11.作为优选技术手段：信道频率分配模块的dio口和clk口连接检定工位控制装置，信道频率分配模块的b1引脚连接编程逻辑器件cm1的b3引脚，可编程逻辑器件cm2的b1
‑
b3及enb引脚连接信道频率分配模块的a1
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a4引脚。
12.作为优选技术手段：所述的参数接收模块通过供电模块与电源连接，所述的供电模块包括电压转换器，电压转换器的输入和输出两侧设有耦合电容器。为整个无线信道测控装置提供工作电源vcc的功能，强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，阻止工频电压进入弱电系统，保证安全性。
13.作为优选技术手段：所述的无线信号采集模块、参数接收模块、中央处理单元和信道频率分配模块封装一体，封装体上设有各模块的封装引脚。通过一体封装各模块，可有效简化整体结构，便于电路的连接。
14.有益效果：本装置能根据检定流水线中实际的表位分布和无线底噪情况检测和分配可用频段，有效减少可用频段分配的人工工作量消耗，可以确保各工位用于无线脉冲检定的信道间不发生干扰，保证计量设备蓝牙方式大规模检定的准确度和抗干扰能力，满足以蓝牙方式进行的大批量新一代计量设备自动化检定需求。
附图说明
15.图1是本实用新型与检定系统其他装置的连接示意图。
16.图2是本实用新型模块电路原理示意图。
17.图3是本实用新型供电模块示意图。
18.图4是本实用新型封装引脚布局示意图。
19.图中：1
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无线信号采集模块；2
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参数接收模块；3
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中央处理单元；4
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信道频率分配模块；5
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检定工位控制装置；6
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人机界面装置；7
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频谱仪；8
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参数存储装置；9
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天线；101
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计数器；102
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比较器；103
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寄存器；201
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多路复用器；202
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反相器；203
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信号选择器；301
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可编程逻辑器件cm1；302
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可编程逻辑器件cm2。
具体实施方式
20.以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
21.如图1
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2所示，蓝牙方式计量设备大规模检定系统的无线信道测控装置，包括无线信号采集模块1、参数接收模块2、中央处理单元3和信道频率分配模块4，参数接收模块2和无线信号采集模块1连接到中央处理单元3，中央处理单元3连接到信道频率分配模块4，无线信号采集模块1通过频谱仪7与天线9相连，检定系统的人机界面装置6和参数存储装置8连接到无线信号采集模块1，信道频率分配模块4连接到检定系统的检定工位控制装置5。
22.为了实现了中央处理单元3的连接结构，中央处理单元3包括可编程逻辑器件cm1301和可编程逻辑器件cm2302，可编程逻辑器件cm2302的a2
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a5引脚连接无线信号采集模块1，可编程逻辑器件cm1301的a1、a2、a3、a4和b1、b2引脚连接参数接收模块2，可编程逻辑器件cm1301的b3引脚连接信道频率分配模块4的b1引脚。中央处理单元3的输入为无线信号采集模块1输出的可用频段全序集和参数接收模块2输出的频段分布参数，工作时，将检定系统的检定工位按照二级映射方式分配可用频段全序集f
p
内的频率点，分别利用可编程逻辑器件cm1301和可编程逻辑器件cm2302实现，有效实现了中央处理单元3的连接结构，实现了频率点的二级映射和生成组频率分配表的硬件基础。
23.为了实现可用频段全序集的筛选，无线信号采集模块1包括寄存器103、计数器101和比较器，比较器通过模拟输入口连接频谱仪7，计数器101通过2路并行数字输出口连接频谱仪7，无线信号采集模块1通过寄存器103的输出引脚q1
‑
q4分别连接可编程逻辑器件cm2302的a2
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a5引脚。
24.为了实现频段分布参数的输入，参数接收模块2包括多路复用器201、反相器202和信号选择器203，反相器202和信号选择器203连接，信号选择器203与多路复用器201连接，参数接收模块2的wp口连接到检定系统的人机界面装置6，tp口连接参数存储装置8，通过多路复用器201的分路数字输出口引脚s1和s2分别并行连接可编程逻辑器件cm1301的a1、b1、b2和a2、a3、a4引脚。工作时，若从人机界面装置6传入检定工位分布的频段分布参数，即wp口输入数据不为空，就通过反相器202操作信号选择器203将其传输至中央处理单元3，否则通过tp口从参数存储装置8中读取相关参数并传输至中央处理单元3，能有效实现频段分布参数的输入。
25.为了实现信道频率的分配复制和分发，信道频率分配模块4的dio口和clk口连接检定工位控制装置5，信道频率分配模块4的b1引脚连接编程逻辑器件cm1的b3引脚，可编程逻辑器件cm2302的b1
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b3及enb引脚连接信道频率分配模块4的a1
‑
a4引脚。信道频率分配模块4输入为中央处理单元3输出的组频率分配表，将组频率分配表复制到整个检定系统的所有检定工位，得到对应所有检定工位的装置频率分配表，最后通过串口b2将各检定工位在装置频率分配表中对应的频率分发至检定工位控制装置5，可有效实现信道频率的分配复制和分发。
26.为了提供工作电源，参数接收模块2通过供电模块与电源连接，如图3所示，供电模块包括电压转换器，电压转换器的输入和输出两侧设有耦合电容器。为整个无线信道测控装置提供5v工作电源vcc的功能，强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，阻止工频电压进入弱电系统，保证安全性。
27.为了便于电路的连接，无线信号采集模块1、参数接收模块2、中央处理单元3和信
道频率分配模块4封装一体，封装体上设有各模块的封装引脚，中央处理单元3的封装引脚为u1部分，无线信号采集模块1的封装引脚为j4部分，参数接收模块2的封装引脚为j1部分，信道频率分配模块4的封装引脚为j5部分，如图4所示。通过一体封装各模块，可有效简化整体结构，便于电路的连接。
28.工作时，首先无线信号采集模块1通过频谱仪7对中心频率附近的无线信号底噪强度进行检测，无线信号采集模块1通过对无线信号底噪强度与底噪阈值比较，筛选得到可用频段全序集fp；参数接收模块2从参数存储装置8中获取检定系统的频段分布参数；中央处理单元3根据频段分布参数和可用频段全序集f
p
，进行频率点二级映射，得到组频率分配表，最后中央处理单元3通过信道频率分配模块4将组频率分配表复制到整个检定系统的所有检定工位，得到对应所有检定工位的装置频率分配表，最后信道频率分配模块4将各检定工位在装置频率分配表中对应的频率分发至检定工位控制装置5，可以有效减少了对可用频段的消耗，保证计量设备蓝牙方式大规模检定的准确度和抗干扰能力。
29.本实例中，可编程逻辑器件cm1301和可编程逻辑器件cm2302型号采用m4a5
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12vni48，接口说明如下：
30.cm1接口说明
[0031][0032]
cm2接口说明
[0033][0034]
以上图1
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4所示的蓝牙方式计量设备大规模检定系统的无线信道测控装置是本实
用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。