CN101629838A

CN101629838A - 超声波燃气表

Info

Publication number: CN101629838A
Application number: CN200910101639A
Authority: CN
Inventors: 钱维钧; 赵彦华; 王震; 钱振国
Original assignee: Zhejiang Weixing Meter System Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Weixing Meter System Co Ltd
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2010-01-20

Abstract

本发明属于仪表领域，特别涉及一种燃气表。本发明的超声波燃气表通过在燃气表内设置超声波检测装置来测定燃气的流量，并显示在显示模块上，整个超声波检测装置大都集成在一个电路板上，体积非常小巧，超声波传感器也非常小，所以燃气表就可以做的非常的小，安装的时候就非常方便，设计管道的时候就可以有很多选择；由于全部都是通过电子元件进行测量，所以不会出现由于元件老化而使精度降低的情况；同时由于没有机械结构在燃气表内运动，所以不会产生噪音；而且超声波传感器可以通过不断的发送超声波信号，从而获取燃气的瞬时流量以及累积流量。

Description

超声波燃气表

技术领域

本发明属于仪表领域，特别涉及一种燃气表。

技术背景

燃气表是一种用于计量使用燃气的计量用具。通常的燃气表连接方式是一端连接燃气管道，另一端连接到灶具上，当用户使用燃气时，燃气自燃气管道经燃气表、连接管道进入灶具；一般的膜式燃气表对使用燃气的计量是通过设置在燃气表内的机械式计量器，即燃气在经过燃气表时推动设置在燃气表内的传动机构带动一个机械式计数器跳动，当燃气停止流动时，计数器也停止跳动，最终是通过计数器上的显示的数字来确定用气量的多少，但是这种燃气表有以下几个缺点：首先是体积较大，安装时占用较大的空间很不方便，其次这种机械式的燃气表使用时间久了之后会出现精度劣化现象，即燃气表的传动机构会出现老化现象，使计量精度降低；还有就是机械式传动会出现一些噪音，影响室内环境。

发明内容

本发明针对上述问题提供一种体积小、精度高、无噪音的超声波燃气表。

本发明的技术方案为：超声波燃气表，包括表体，所述表体内设置有超声波检测装置，超声波检测装置包括主控模块、数据采集模块、显示模块、电源模块以及超声波传感器一、超声波传感器二；

所述的超声波传感器一、超声波传感器二都与数据采集模块相连，并分别设置在表体的管道腔体内燃气流通路径的上游和下游，超声波传感器一、超声波传感器二分别用于向对方发射超声波信号和接收对方的超声波信号；

数据采集模块用于采集超声波传感器一、超声波传感器二接收到的信号，将信号数据转换成数字量传给主控模块；

显示模块与主控模块连接，用于显示燃气表的流量信息和报警信息；

主控模块用于处理数据采集模块传送过来的数据并得到燃气的流量，同时控制显示模块的显示。

作为优选，所述的主控模块还连接有用于校准燃气流量的校准模块；通过校准模块对得到的燃气流量进行校准使燃气流量的精确度更高。

作为优选，所述的主控模块连接有用于存储用户信息和燃气表信息参数的数据存储模块。

作为优选，所述的主控模块连接有用于燃气表与外部进行信息传递的红外通讯模块。

作为优选，所述的主控模块连接有IC卡读写模块。

作为优选，所述表体的管道腔体内设有水平平行的多层分隔板。

作为优选，所述的主控模块连接有报警模块。

作为优选，所述的主控模块连有阀门驱动模块，阀门驱动模块连接阀门；当燃气表测量到燃气流量异常时，可以关闭阀门停止供气。

作为优选，所述的主控模块连接用于检测电源模块电压的电压检测模块。

作为优选，所述的主控模块连接用作备用电源的超级电容。

本发明的超声波燃气表通过在燃气表内设置超声波检测装置来测定燃气的流量，并显示在显示模块上，整个超声波检测装置大都集成在一个电路板上，体积非常小巧，超声波传感器也非常小，所以燃气表就可以做的非常的小，安装的时候就非常方便，设计管道的时候就可以有很多选择；由于全部都是通过电子元件进行测量，所以不会出现由于元件老化而使精度降低的情况；同时由于没有机械结构在燃气表内运动，所以不会产生噪音；而且超声波传感器可以通过不断的发送超声波信号，从而获取燃气的瞬时流量以及累积流量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为超声波传感器设置在管道腔体内的示意图；

图5为超声波检测装置的原理框图。

具体实施方式

如图1～3所示，超声波燃气表包括上壳体5和下壳体6组成的表体，表体上形成燃气通过的管道腔体3，防爆电机阀8设置在管道腔体3内。

如图4所示，超声波传感器一1、超声波传感器二2设置在通气管道腔体3内燃气流通路径的上游和下游，上游的超声波传感器一1发出超声波给下游的超声波传感器二2，可以得到传送时间T₁；然后由相反方向从下游的超声波传感器二2向上游的超声波传感器一1发出超声波，可以得到传送时间T₂；然后通过以下方法可以得到燃气的流速U：

上游到下游的传送时间：

T_{1} = \frac{L}{C + U \cos θ},

下游到上游的传送时间：

T_{2} = \frac{L}{C - U \cos θ},

则燃气流速U为：

U = \frac{L}{2 \cos θ} (\frac{1}{T_{1}} - \frac{1}{T_{2}}),

其中L为超声波传感器一1与超声波传感器二2之间超声波的传播距离，

C为超声波在没有气体流动时的通气管道腔体内的传播速度，

θ为燃气的流动方向与超声波传感器一1和超声波传感器二2之间传送超声波路径方向的夹角。

设通气管道的截面积为S，气体流动时间为T

则燃气表的流量Q为：Q＝U*S*T。

由于气体在流路中的流动受到腔体内壁的阻力，所以流动速度不均匀，靠近腔壁的气体流速慢，靠近中央的气体流速快。而由公式计算得出的流速U是一个由超声波转换的平均速率，简单地将单位截面积S与流速U相乘并不能反映实际准确的气体流量。所以在腔体3内设有多层水平平行的分隔板9；多层水平平行的分隔板9将腔体3内分为独立的多层腔室，燃气流过腔体3的时候，燃气流路被分为水平平行的多层，分别从多层独立的腔室经过，使得气体在流路中的流动受到相对相同的阻力，流动速度相对均匀，进而得到的流速U能够更为准确地反映气体的流动速度。

如图5所示，超声波传感器一1、超声波传感器二2都与数据采集模块相连，

数据采集模块用于采集超声波传感器一1、超声波传感器二2接收到的信号，将信号数据转换成数字量传给主控模块；

显示模块与主控模块连接，根据需要显示燃气表的信息；主要显示内容有：流量信息、瞬时流量及累计流量、阀门开关状态、电源电压状态、气体流向状态，以及报警信息等。

超声波传感器一1和超声波传感器二2分别收到对方发出的超声波信号后，通过数据采集模块将采集的数据传送给主控模块，主控模块根据传送过来的数据得到超声波传感器一1传送超声波信号到达超声波传感器二2的传送时间T₁和超声波传感器二传送超声波信号到超声波传感器一的传送时间T₂，然后通过燃气流量的计算公式得到燃气的流量Q。显示模块采用液晶显示屏，可以较为方便灵巧的显示燃气表的流量信息，包括瞬时流量和累积流量。

燃气表上同时设置校正模块用以校正燃气流量值，由于在实际流量测量的时候，很多因素都会影响到测量结果，所以有必要对理论计量值进行校正，校正公式为Q_t＝KQ+B，其中Q_t为校正以后的流量，Q为按照公式计算得到的理论流量值，K、B为校正参数，K、B值的确定可以在检定表具的时候，向燃气表输入多组不同的燃气流量，测出多组理论计算值，得到多组燃气流量的实际值和理论计算值后，可以通过最小二乘法或者曲线拟合法等确定最佳的一个校正参数K、B的值。

主控模块连接红外通讯模块；在燃气表计量校准时，表号的设定和计量参数设定都是通过红外通讯模块来进行，即燃气表通过红外通讯模块与外部信息传递。

主控模块连接数据存贮模块，数据存贮模块采用EEPROM存储器，用于存储用户信息数据、表号信息、计量参数信息、使用信息、异常报警信息等各种燃气表信息和用户信息。

主控模块连接报警模块，当燃气表发生异常时，或掉电或存贮气量不足时，发出蜂鸣器报警声音，提请用户注意。

主控模块连接IC卡读写模块，IC卡读写模块用于IC卡与燃气表进行信息传递，用户可以通过燃气公司预先缴纳燃气费用，然后燃气公司向IC卡写入缴费信息，用户通过IC卡与燃气表信息交换实现燃气的通断，从而实现燃气表的预付费功能。

主控模块连接用于检测电源模块电压的电压检测模块；电压检测模块检测电源模块的电压，当电源电压降到欠压值时，发出欠压信号给主控模块，主控模块发出报警命令、阀门关闭命令、数据存储命令以及停止IC卡读写命令，各功能模块按照命令执行。

主控模块连接用作备用电源的超级电容；在电源掉电后，采用备用超级电容供电，此时主要用于主控模块命令发布及各执行单元的命令执行。

在主控模块上连接有阀门驱动模块，阀门驱动模块连接阀门，当燃气表检测到燃气流量异常或者电源模块电压欠压时，主控模块就通过阀门驱动模块控制阀门关闭通气管道，停止供气；当燃气流量以及电源电压恢复正常后，主控模块就控制阀门打开通气管道，恢复供气。

Claims

1、超声波燃气表，包括表体，其特征在于，所述表体内设置有超声波检测装置，超声波检测装置包括主控模块、数据采集模块、显示模块、电源模块以及超声波传感器一、超声波传感器二；

2、根据权利要求1所述的超声波燃气表，其特征在于，所述的主控模块还连接有用于校准燃气流量的校准模块。

3、根据权利要求1或2所述的超声波燃气表，其特征在于，所述的主控模块连接有用于存储用户信息和燃气表信息参数的数据存储模块。

4、根据权利要求1或2所述的超声波燃气表，其特征在于，所述的主控模块连接有用于燃气表与外部进行信息传递的红外通讯模块。

5、根据权利要求1或2所述的超声波燃气表，其特征在于，所述的主控模块连接有IC卡读写模块。

6、根据权利要求1或2所述的超声波燃气表，其特征在于，所述表体的管道腔体内设有水平平行的多层分隔板。

7、根据权利要求1或2所述的超声波燃气表，其特征在于，所述的主控模块连接有报警模块。

8、根据权利要求1或2所述的超声波燃气表，其特征在于，所述的主控模块连有阀门驱动模块，阀门驱动模块连接阀门。

9、根据权利要求1或2所述的超声波燃气表，其特征在于，所述的主控模块连接用于检测电源模块电压的电压检测模块。

10、根据权利要求1或2所述的超声波燃气表，其特征在于，所述的主控模块连接用作备用电源的超级电容。