CN102538914B - 一种具有校正功能的电子显示水表 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有校正功能的电子显示水表，包括由流量传感器构成且具有进水口和出水口的水表腔体，进水口和出水口之间的计量通道内设置有叶轮，还包括电子积算显示器，流量传感器用于采集叶轮的旋转信号并将该旋转信号传输至电子积算显示器内，电子积算显示器用于接收叶轮采集的旋转信号并利用该旋转信号对水表的流量测量特性进行分段校正从而将水表的流量测量特性校正到符合标准要求。与现有技术相比，本发明操作简单方便，只要水表工作时的重复性和稳定性符合测量要求，就可将水表的流量测量特性校正到符合标准要求的状态，其不仅可以保证水表的流量特性，还可以进行表具参数个性化修正，保证产品合格率，降低成本，缩短开发时间。

Description

一种具有校正功能的电子显示水表
技术领域
本发明属于流体流量检测设备的技术领域，具体地说是涉及一种具有校正功能的电子显示水表。
背景技术
水表产品量大而面广，门类齐全，其包括机械水表、电子水表以及带电子装置的水表等，不仅用于水费的贸易结算，还用于工农业用水量的过程控制。它在科学用水、合理用水等方面的重要作用正在被人们所认知。
现有技术的叶轮式水表存在的主要问题有：
首先，生产过程中水表的流量测量特性目前只能由设计确定，装配成台后的水表无法采用分段校正的方法来使其测量特性符合标准要求，这样会导致很多水表的误差超出最大允许误差范围或处于临界状态。目前，通常做法是更换水表零部件或改进水表产品设计，这种方法不但产品合格率无法得到保证，而且成本很高、周期很长；
其次，当温度变化很大时（如水温由冬天的0.1～10℃左右变化至夏天的15～30℃左右），叶轮式水表的小流量测量特性会随着被测介质粘度等的变化而有明显改变，导致在夏天校准的水表在冬天出现超差。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种具有校正功能的电子显示水表，使用本发明的水表可以将水表的流量测量特性校正到符合标准要求的状态，并且具有温度补偿功能，使水表在不同的水温测量条件下，水表的流量测量特性均能符合标准的要求。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种具有校正功能的电子显示水表，包括由流量传感器构成且具有进水口和出水口的水表腔体，所述进水口和出水口之间的计量通道内设置有叶轮，其特征在于：还包括电子积算显示器，所述流量传感器用于采集所述叶轮的旋转信号并将该旋转信号传输至所述电子积算显示器内，所述电子积算显示器用于接收所述叶轮采集的旋转信号并利用该旋转信号对水表的流量测量特性进行分段校正从而将水表的流量测量特性校正到符合标准要求。
本发明将传统的机械计数器去掉了，而采用流量传感器将叶轮的旋转信号取出，然后送入电子积算显示器对水表的流量测量特性进行分段校正运算，操作简单方便。只要水表工作时的重复性和稳定性符合测量要求，在分段校正算法的支持下，就可将水表的流量测量特性校正到符合标准要求，其不仅可以保证水表的流量测量特性，还可以进行表具参数个性化修正，保证产品合格率，降低成本，缩短开发时间。
具体地说，上述分段校正包括以下步骤：
1）所述旋转信号先经过硬件滤波器滤除杂散噪声并对所述旋转信号整形；
2）通过软件滤波器对经过处理的所述旋转信号进行脉冲计数和均值处理，得到所述旋转信号相应的脉冲均值，计算公式为：其中，Pi为每个采样周期的脉冲数，为平均脉冲数，N为连续采样次数，i为任意一次采样，j为第j个流量积算周期；
3）采用分段线性拟合进行参数插值计算，计算公式为f(x)=Ax+B，将步骤2中计算的所述脉冲均值代入该公式进行计算，该计算结果即为对应流量参数其中，Kj为校正后的流量参数，An为分段对应的斜率系数，Bn为分段对应的截距系数；
4）积算累积流量，计算公式为
其中，Q为累积流量，j为第j个流量积算周期，N为连续采样次数；
5）采用标准流量校准水表：根据所述累积流量与标准流量对比，如果水表示值出现正超差，则调小内部设定参数An或Bn，反之则调大内部设定参数An或Bn。
通过上述方法可以方便地修正对应流量下的流量特性曲线。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术措施还包括：
由于不同温度条件下水的性状也不尽相同，主要体现在水的密度、粘度以及雷诺数等的改变，这些状态的改变都会对水流产生较大影响，进而对检测水流状态的叶轮转动产生影响，也就影响水流的测量精度，为了补偿上述温度影响导致的流量积算误差，需要进行温度系数修正。流量测量特性温度修正是在流量修正准确基础上进行的。考虑到温度影响呈非线性的特点，因此采用二阶曲线拟合方式，通过采样不同水温条件下的流量测量特性，可以得到相应的温度修正系数。
具体方法如下：上述水表腔体内设置有温度传感器，所述温度传感器的测量端伸入所述计量通道内以采集水温变化信号，并将该水温变化信号传输至所述电子积算显示器内，所述电子积算显示器接收所述温度传感器采集的水温变化信号后进行流量测量特性的温度修正。
通过对不同温度条件下测量特性的测量，可以得到温度修正系数，由电子积算显示器对流量测量特性的温度变化进行修正，使水表在不同的水温测量条件下，水表的流量测量特性均能符合标准的要求。
具体地说，上述温度修正包括以下步骤：
1）通过采样不同水温条件下的流量测量特性，采用二阶曲线拟合的方式，得到相应的温度修正系数：M=f（T），其中，M为温度修正系数，T为当前温度；
2）根据所述温度修正系数，得到经温度修正后的累积流量：
其中，Q′为经温度修正后的累积流量；Kj为校正后的流量参数；N为连续采样次数；
3）采用标准流量校准水表：根据所述经温度修正后的累积流量，如果水表示值出现正超差，则调小内部设定参数An，反之则调大内部设定参数An。
作为一种优选方案，上述叶轮还可以采用涡轮替代。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明的水表操作简单方便只要水表工作时的重复性和稳定性符合测量要求，在分段校正算法的支持下，就可将水表的流量测量特性校正到符合标准要求，其不仅可以保证水表的流量特性，还可以进行表具参数个性化修正，保证产品合格率，降低成本，缩短开发时间；而且本发明使水表在不同的水温测量条件下，水表的流量测量特性均能符合标准的要求。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例2的结构示意图；
图3为实施例3的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例1
一种具有校正功能的电子显示水表，包括由流量传感器3构成且具有进水口11和出水口12的水表腔体，所述进水口11和出水口12之间的计量通道13内设置有叶轮2，其特征在于：还包括电子积算显示器4，所述流量传感器3用于采集所述叶轮2的旋转信号并将该旋转信号传输至所述电子积算显示器4内，所述电子积算显示器4用于接收所述叶轮2采集的旋转信号并利用该旋转信号对水表的流量测量特性进行分段校正从而将水表的流量测量特性校正到符合标准要求的状态。在本实施例中，当流量传感器3如附图1放置时，叶轮2在安装时其轴线垂直于水流方向且与水平面相平行。
上述分段校正包括以下步骤：
1）所述旋转信号先经过硬件滤波器滤除杂散噪声；
2）通过软件滤波器对经过处理的所述旋转信号进行均值处理，得到所述旋转信号相应的脉冲均值，计算公式为：其中，Pi为每个采样的脉冲数，为平均脉冲数，N为连续采样次数，i为任意一次采样，j为第j个流量积算周期；
3）采用分段线性拟合进行参数插值计算，计算公式为f(x)=Ax+B，将步骤2中计算的所述脉冲均值代入该公式进行计算，该计算结果即为对应流量参数其中，Kj为校正后的流量参数，An为分段对应的斜率系数，Bn为分段对应的截距系数；
4）积算累积流量，计算公式为
其中，Q为累积流量，j为第j个流量积算周期，N为连续采样次数；
5）采用标准流量校准水表：根据所述累积流量，如果水表示值出现正超差，则调小内部设定参数An，反之则调大内部设定参数An。
上述水表腔体1内设置有温度传感器5，所述温度传感器5的测量端伸入所述计量通道13内以采集水温变化信号，并将该水温变化信号传输至所述电子积算显示器4内，所述电子积算显示器4接收所述温度传感器5采集的水温变化信号后进行流量测量特性的温度修正。
上述温度修正包括以下步骤：
1）通过采样不同水温条件下的流量测量特性，采用二阶曲线拟合的方式，得到相应的温度修正系数：M=f（T），其中，M为温度修正系数，T为当前温度；
2）根据所述温度修正系数，得到经温度修正后的累积流量：
其中，Q′为经温度修正后的累积流量；Kj为校正后的流量参数；N为连续采样次数；
3）采用标准流量校准水表：根据所述经温度修正后的累积流量，如果水表示值出现正超差，则调小内部设定参数An，反之则调大内部设定参数An。
实施例2
当流量传感器3如附图2放置时，上述叶轮2在安装时其轴线垂直于水流方向且与水平面相垂直。其余部分与实施例1相同，在此不一一赘述。
实施例3
上述叶轮2采用涡轮6替代，涡轮6的轴线与水流方向相同。其余部分与实施例1相同，在此不一一赘述。

Claims (2)

1.一种具有校正功能的电子显示水表，包括由流量传感器(3)构成且具有进水口(11)和出水口(12)的水表腔体，所述进水口(11)和出水口(12)之间的计量通道(13)内设置有叶轮(2)，其特征在于：还包括电子积算显示器(4)，所述流量传感器用于采集所述叶轮(2)的旋转信号并将该旋转信号传输至所述电子积算显示器(4)内，所述电子积算显示器(4)用于接收所述叶轮(2)采集的旋转信号并利用该旋转信号对水表的流量测量特性进行分段校正从而将水表的流量测量特性校正到符合标准要求；其中，所述分段校正包括以下步骤：1)所述旋转信号先经过硬件滤波器滤除杂散噪声；
2)通过软件滤波器对经过处理的所述旋转信号进行均值处理，得到所述旋转信号相应的脉冲均值，计算公式为：其中，Pi为每个采样的脉冲数，为平均脉冲数，N为连续采样次数，i为任意一次采样，j为第j个流量积算周期；
3)采用分段线性拟合进行参数插值计算，计算公式为f(x)＝Ax+B，将步骤2)中计算的所述脉冲均值代入该公式进行计算，该计算结果即为对应流量参数其中，Kj为校正后的流量参数，An为分段对应的斜率系数，Bn为分段对应的截距系数；
4)积算累积流量，计算公式为
其中，Q为累积流量，j为第j个流量积算周期，N为连续采样次数；
5)采用标准流量校准水表：根据所述累积流量，如果水表示值出现正超差，则调小内部设定参数An，反之则调大内部设定参数An；
所述水表腔体(1)内还设置有温度传感器(5)，所述温度传感器(5)的测量端伸入所述计量通道(13)内以采集水温变化信号，并将该水温变化信号传输至所述电子积算显示器(4)内，所述电子积算显示器(4)接收所述温度传感器(5)采集的水温变化信号后进行流量测量特性的温度修正；
所述温度修正包括以下步骤：
1)通过采样不同水温条件下的流量测量特性，采用二阶曲线拟合的方式，得到相应的温度修正系数：M＝f(T)，其中，M为温度修正系数，T为当前温度；
2)根据所述温度修正系数，得到经温度修正后的累积流量：
其中，Q′为经温度修正后的累积流量；Kj为校正后的流量参数；N为连续采样次数；
3)采用标准流量校准水表：根据所述经温度修正后的累积流量，如果水表示值出现正超差，则调小内部设定参数An，反之则调大内部设定参数An。
2.根据权利要求1所述的一种具有校正功能的电子显示水表，其特征在于：所述叶轮(2)采用涡轮(6)替代。
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