电遥测术

电遥测技术是利用无线电波在离测量仪器有一定距离的地方自动地显示或记录测量结果的过 程，是利用传感技术、通信技术和数据处理技术的一门综合性技术。

简介无线电遥测技术起源于20世纪30年代,起初运用在航空、航天、气象等领域,最早可以追溯到Mathews于1934年发明的无线电气象计,该设备可将气象信息从38000英尺(约11,6km)的高空传回地面,此后,无线电遥测技术被广泛运用于地质学、生物学、医学、机械工程等诸多领域.随着通信理论、通信技术和半导体技术的发展,遥测技术在调制体制、传输距离、数据容量、量精度以及设备小型化等方面都取得了很大的进步,特别是近十几年来,得益于计算机技术的迅速发展,体积小、性能高、稳定性好、抗干扰能力强的无线电发射器在督行各业得到越来越多的应用。

其工作原理是把所测得的原始数据(如温度、压力、运动等)转换成电信号,采用无线电调幅或调频的方法,通过发射天线将电信号发射到空间,然后利用所设置的接收天线将信号接收,经过再次转换,使电信号还原成原始数据,该项技术主要用于检测分散的或难以接近的被测对象,如被测对象距离遥远、所处环境恶劣,或处于高运动状态等.无线电遥测系统大致由发射器( t ransmitter)、接收器( receiver)及天线( antenna)3个部分组成1。

应用类型追踪定位无线电遥测技术的应用类型与发射器中所使用的传感器类型有关，追踪定位是无线电遥测技术中较为简单的一种，不需要特别设计的温度或压力敏感的传感器，只需将发射器固定在需要追踪的物体上，再 用接收器接收其无线电信号即可．无线电遥测定位一般采用三角测量法，即在两个或多个相距一定距离的 固定点（即遥测点）对物体的位置方位进行测定，以信号最强时天线的指向作为遥测角度，记下这些固定点 的遥测角度，然后利用三角定理算出物体所处的位置，所采用的固定点越多，测量结果越精确。

温度的测定温度的无线电遥测起源于20世纪60年代．用于温度测定的无线电发射器中包含温度传感器（一般由 热敏电阻构成），使用时将其固定在需要测温的部位．温度的无线电遥测主要用于测量动物的体温，其中对 动物体温调节机制的研究尤为引人注意．相对于传统的温度计直接测量的方法，无线电遥测法的优势在于 尽量使动物保持自然状态，减少人为干扰造成的动物情绪的变化（如兴奋、紧张等）对其生理状态的影响。

力和震动频率的测定包括压力、张力等的测定．以一种压力传感器为例，传感器结构主要由弹簧、电阻芯、弹性簧片、密封薄 膜和壳体组成，由所测压力作用推动薄膜使电阻芯位移，这种位移使得簧片和弹簧间的阻值发生变化，通 过引线向外输出电信号．力的无线电遥测在生物医学等领域有着广泛的应用．早在20世纪50年代，Mackay等就报道了体腔内无线电测压器的应用，发射器为一个长2.8cm，直径0.9cm的胶囊，由病人吞 入口中进入胃肠道，可用于测量体腔内压力和膀胱的排尿情况．Yamashita等通过对闭颌肌张力等数据 进行无线电遥测，研究了颞下颌紊乱患者的牙齿咬合接触模式，并探讨了这一疾病的成因．振动频率的 无线电遥测主要用于测量动物的心率或其他生理活动的频率，Lemunyan等最早运用该技术测量了实验 室条件下土拨鼠（Marmota monax ）的心率．此后，有学者运用该技术对鸟类飞行时的心率和羽翼扇动 频率以及雌性哺乳动物的子宫活动进行了研究。

除上述应用外，无线电遥测技术还可用于流速、电位和化学成分等方面的测定1。

发展趋势小型化和耐久化无线电遥技术诞生后的80余年来,发射器一直朝着小型化与久化的方向发展.1934年的无线电气象计质量超过1磅,而电池寿命仅约1h, Lemunyan等使用的无线电发射器质量则下降至122.5g,电池寿命超过1个月. Dawer等使用的发射器质量仅2.9g,电池寿命已延长至215d左右.然而,在相似的技术水平下,无线电遥发射器的小型化与耐久化始终是一对予盾,例如,同为2000年左右的研究中,梁伟等使用的无线电发射器质量约15~20g,电池寿命约为6个月;而林隆慧使用的无电发射器质量约为0.25g,电池寿命仅约3周,当前,商业化的无线电发射器的质量和电池的寿命大致呈现正相关关系。

多功能化早期的无线电遥测系统多是为测量单一指标而设计．随着各学科研究的深入，学者们越来越需要同时 测量多个指标的无线电遥测系统。Mackay等较早地探讨了将多种传感器整合至一个发射器中以同时测 量压力、温度和化学成分等多项指标的问题，虽然当时的技术还无法实现这一目标2。．Citters等同时测定 了长颈鹿（ Giraffa camelopardalis ）颈动脉的血压和血液流速，较早地实现了多个指标的同时测定。．平山琢二等尝试开发并试用了能够在自然状态下通 过感知上下颚的活动来测定动物摄食、反刍和静颚的摄食行为遥测笼头（radio-telemetry halter）．同时还 在该笼头上附加了能够测定动物空间位置的间歇式信号发射器，在追踪定位的同时测定了动物的摄食行为 。

与其他研究手段结合近年来，与其他研究手段结合是无线电遥测研究发展的方向之一，这些研究手段中最引人注目的是 3S技术，即遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）3。无线电遥测技术更适合 小地域范围的研究，GPS技术更适合大范围的研究，两者可以很好地进行相互补充。

发展中存在的问题新兴技术的冲击无线电遥测技术诞生至今已经超过80年，已然称不上是一项全新的技术，近年来更受到了一些新兴技术的冲击．例如，虽然GPS技术与无线电遥测技术常常被用来相互印证与补充，但近年来无线电遥测有 被GPS取代的趋势．与无线电遥测定位相比，GPS系统可以实时直接传回位置数据，不需要采取无线电遥测的三角定位法，因而减少了无线电遥测过程中的各种人为误差。

价格比较劣势虽然无线电遥测接收设备的价格低于GPS设备，但无线电发射器的单价也达到数百至数千元，且 多为一次性使用．为了保证足够大的样本量，研究者常常需要购置数十至数百个发射器；此外，在野外进行 无线电追踪所消耗的人力和交通成本也较为高昂．较高的花费让经费不足的研究者望而却步．同时，价格也是限制研究规模扩大的重要因素之一1。

本词条内容贡献者为:

王伟 - 副教授 - 上海交通大学