CN110726442A - 一种多声道的超声波燃气表 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多声道的超声波燃气表，包括：由多个分支声道并联组成检测声道，用于检测燃气的瞬时流量；燃气的瞬时流量值等于多个分支声道的测量值的总和；分支声道为换能器和气道；工作状态识别模块，用于判断分支声道的工作状态，工作状态包括正常状态和异常状态，并将判断结果反馈至所述控制模块；控制模块，用于获得最终测量结果；在正常状态下，将分支声道的测量数值相加，得到测量结果；在异常状态下，将正常工作的分支声道的测量数值进行加权平均，再乘以分支声道的数量，得到测量结果。本发明在换能器发生故障的情况，还是可以提供正常计量，进一步保障了超声波燃气表的准确性；可避免因换能器损坏造成漏计的情况，减少燃气公司的经济损失。

Description

一种多声道的超声波燃气表

技术领域

本发明涉及燃气计量领域，具体地，涉及一种多声道的超声波燃气表。

背景技术

超声波燃气表的超声测流技术不断成熟，其核心部件是换能器。换能器是超声波的发射和接收装置，是测量声速和气体介质流速的关键部件，也是流量计唯一与气体介质直接接触的测量部件。在使用过程中,由于受到使用环境、气体介质组分等的影响，换能器的工作性能会持续下降，将直接影响测量精度，造成计量误差，严重的会导致计量功能缺失。

目前市面上的超声波燃气表多以单声道的换能器计量为主，换能器一旦发生故障，超声波燃气表不会累积气体流量，相当于用户一直在使用燃气，但是使用气量却不能精确计量甚至不计量，给燃气公司的计费收费带来一定的经济损失。

因此，急需开发一可种保障正常计量的超声波燃气表。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多声道的超声波燃气表。

根据本发明提供一种多声道的超声波燃气表，包括：

由多个分支声道并联组成检测声道，用于检测燃气的瞬时流量；所述燃气的瞬时流量值等于所述多个分支声道的测量值的总和；

所述分支声道为换能器和气道；

工作状态识别模块，用于判断所述分支声道的工作状态，所述工作状态包括正常状态和异常状态，并将判断结果反馈至所述控制模块；

控制模块，用于获得最终测量结果；在正常状态下，将每个所述分支声道的所述测量数值相加，得到测量结果；在异常状态下，将正常工作的所述分支声道的所述测量数值进行加权平均，再乘以所述分支声道的数量，得到测量结果。

优选地，所述工作状态识别模块判断所述分支声道工作状态是指：获取所述测量数值，指将多个所述测量数值进行比较，若其中一个/或多个所述分支声道测量数值超过其他测量数值的一设定范围，判断为该分支声道为所述异常状态。

优选地，还包括连接件，所述连接件设置于所述分支声道出气口与超声波燃气表的出气口之间；多个所述分支声道的进气口分别与燃气表内部封闭腔室连通，其出气口分别与所述连接件的进气口连通，所述连接件的出气口与所述燃气表的出气口连通，构成多个并联的所述分支声道；所述燃气分别从燃气表的进气口流入燃气表内部封闭腔室,然后通过多个所述分支声道汇合于所述连接件内，由所述燃气表的出气口流出。

优选地，在所述连接件与所述燃气表的出气口之间设有连接气道，所述连接气道的进气口与所述连接件的出气口连通，其出气口与所述燃气表的出气口连通，所述燃气通过所述连接气道从所述燃气表的出气口流出。

优选地，所述连接件为变径连接通道，所述连接通道包括第一构件和第二构件，所述第一构件的内径大于所述第二构件的内径，其中，所述第一构件一端的尺寸与多个所述换能器的尺寸匹配，用于连通多个所述UMU模组的出气口；所述第二构件为圆筒状构件。

优选地，所述第一构件由一端到另一端的内径逐渐变小，另一端的内径与所述第二构件的内径相匹配。

优选地，还包括：所述控制板和超声波测时模块；

其中，所述控制板包括MCU和显示模块；

所述检测声道包括所述超声波测时模块；所述超声波测时模块，用于检测计算超声波顺流和逆流传播的时间；

所述MCU包括所述工作状态识别模块和所述控制模块；

每个所述分支声道的所述换能器的输出端与所述超声波测时模块的输入端连接，所述换能器将采集的检测数据反馈至所述超声波测时模块；所述超声波测时模块的输出端与所述MCU的输入端连接，所述超声波测时模块通过所述检测数据得到检测时间并将该检测时间反馈至所述MCU，所述MCU通过该检测时间得到每个所述分支声道的燃气瞬时流量值，并将多个测量数值进行比较，若其中一个/或多个所述分支声道测量数值超过其他测量数值的一设定范围，判断为该分支声道为异常状态，通过计算得到最终测量结果。

优选地，所述控制板还包括电源及检测模块和数据存储模块；

所述电源及检测模块的输出端与所述MCU的输入端连接，用于提供电源及电源电压的检测；

所述数据存储模块的输出端、输入端分别与所述MCU的输入端、输出端连接，用于保存计量数据、修正系数、记录表内工作状态，所有数据交叉备份保存，保证数据的可追溯性。

现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：

本发明中，通过多个分支声道并联形成检测声道，即在超声波燃气表内安装了两个以上的换能器，在超声波燃气表内形成了至少两个以上的分支声道，如果其中一个换能器发生故障，该超声波燃气表还是可以正常计量，进一步保障了超声波燃气表的准确性。为超声波燃气表的正常计量提供了保障，可避免因换能器损坏造成漏计的情况，减少燃气公司的经济损失。

在软件上，通过设置工作状态识别模块和控制模块，增加对换能器工作状态的查询和判断，当换能器发生异常时，利用正常工作的测量数据，对整表计量数据进行换算和补偿，大大提高超声波燃气表计量的可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一优选实施例中的超声波燃气表内部结构的正剖图；

图2是本发明一优选实施例中的超声波燃气表内部结构的俯剖图；

图3是本发明一优选实施例中的超声波燃气表内部结构的正剖图；

图4是本发明一优选实施例中的超声波燃气表内部结构的俯剖图；

图5是本发明一优选实施例中连接件与分支声道的连接示意图；

图6是图5的轴向示意图；

图7是本发明一优选实施例中连接件与分支声道的连接示意图；

图8是图7的轴向示意图；

图9是本发明一优选实施例中超声波燃气表的工作原理图；

图10是本发明一优选实施例中超声波燃气表的各模块连接示意图；

图11是本发明一优选实施例中超声波测时模块的电路原理图；

图12是本发明一优选实施例中MCU的电路原理图；

图13是本发明一优选实施例中显示模块的电路原理图；

图14是本发明一优选实施例中物联网通讯模块的电路原理图；

图15是本发明一优选实施例中数据存储模块的电路原理图；

图16是本发明一优选实施例中电源及检测模块的电路原理图；

图17是本发明一优选实施例中卡控模块的电路原理图；

图18是本发明一优选实施例中阀控模块模块的电路原理图；

图中标记分别表示为：1为壳体、101为进气口、102为出气口、103为内部封闭腔室、2为分支声道、201为气道的进气口、4为连接件、401为第一构件、402为第二构件、5为控制板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1、图2、图3及图4所示，为本发明一实施例多声道的超声波燃气表的结构示意图，包括：壳体1、检测声道、工作状态识别模块和控制模块，其中壳体1具有内部封闭腔室103；壳体1上设有进气口101、出气口102，进气口101与内部封闭腔室103连通；检测声道，检测声道设置于内部封闭腔室103内；检测声道由多个分支声道2并联组成，用于检测燃气的瞬时流量；燃气的瞬时流量值等于多个分支声道2的测量值的总和；分支声道2包括换能器和气道，多个分支声道2的气道的进气口201分别与内部封闭腔室103连通，气道的出气口与壳体1的出气口102连通。

工作状态识别模块，用于判断分支声道2的工作状态，工作状态包括正常状态和异常状态，并将判断结果反馈至控制模块；工作状态识别模块判断分支声道2工作状态是指：获取测量数值，指将多个测量数值进行比较，若其中一个/或多个分支声道2测量数值超过其他测量数值的一设定范围，判断为该分支声道2为异常状态。

控制模块，用于获得最终测量结果；在正常状态下，将每个分支声道2的测量数值相加，得到测量结果；在异常状态下，将正常工作的分支声道2的测量数值进行加权平均，再乘以分支声道2的数量，得到测量结果。

参照图9所示，计量模块的输出端与工作状态识别模块的输入端连接，即将每个分支声道2检测的测量数据反馈至工作状态识别模块，该工作状态识别模块将多个测量数值进行比较，若其中一个/或多个分支声道2测量数值超过其他测量数值的一设定范围，判断为该分支声道2为异常状态；工作状态识别模块的输出端与控制模块的输入端连接，工作状态识别模块将判断结果反馈至控制模块，通过控制模块获得最终的测量结果。

上述实施例中，在超声波燃气表内设有多个并联的分支声道2进行同步测量，其目的是在超声波燃气表内形成至少两个以上的分支声道2，即在超声波燃气表内设置多个换能器，如果其中换能器发生故障，该超声波燃气表还可以正常计量，进一步保障了超声波燃气表的准确性。为超声波燃气表的正常计量提供了保障，可避免因换能器损坏造成漏计的情况，减少燃气公司的经济损失。

在其他部分优选实施例中，参照图5、图6、图7及图8所示，超声波燃气表还包括连接件4，连接件4设置于气道的出气口与壳体1的出气口102之间，用于连通气道的出气口与壳体1的出气口102；多个分支声道2的气道的进气口201分别与内部封闭腔室103连通，其出气口分别与连接件4的进气口连通，连接件4的出气口与壳体1的出气口102连通，构成多个并联的分支声道2；燃气分别从壳体1的进气口101进入内部封闭腔室103,经过多个分支声道2的声道汇合于连接件4内，从壳体1的出气口102流出。

在其他部分优选实施例中，参照图5、图6、图7及图8所示，连接件4为变径连接通道，连接通道包括第一构件401和第二构件402，第一构件401的内径大于第二构件402的内径，其中，第一构件401一端的尺寸与多个气道的尺寸匹配，用于连通多个分支声道2的气道的出气口；第一构件401与气道出气口采用“O”形圈密封连接；第二构件402为圆筒状构件。

结合图1、图2、图3及图4所示，图中分别包括两个分支声道2，连接件4的进气口的内径尺寸与两个分支声道2的出气口的外径相匹配，将连接件4的进气口套接于两个分支声道2的出气口并连接为一体，连接件4的进气口与两个分支声道2的出气口采用“O”形圈密封连接；连接件4的出气口与壳体1的出气口102连接，参照图5、图6、图7及图8中箭头所指示的方向为燃气分别由分支声道2的进口进入，分别经过两个分支声道2的气道，再从连接件4的出气口排出。在其他实施例中，参照图1、图2、图3、图4所示，图中提供了双声道连接件4的结构示意图，而其他多声道组合使用的连接件4，其结构形式和作用与其完全相同，区别只是连接件4的尺寸和进气口的数量不同。

在其他部分优选实施例中，第一构件401由一端到另一端的内径逐渐变小，另一端的内径与第二构件402的内径相匹配。

在其他部分优选实施例中，结合图3、图4、图7及图8所示，第一构件401与第二构件402连接形成L形通道。在具体安装的过程中，多个分支声道2水平安装在内部封闭腔室103，气道的进气口201呈水平设置。

在其他部分优选实施例中，结合图1、图2、图5及图6所示，第一构件401与第二构件402连接形成直线形通道。在具体安装的过程中，多个分支声道2竖直安装在内部封闭腔室103，气道的进气口201呈垂直设置。

上述实施例中，在超声波燃气表内设有多个并联的分支声道2进行同步测量，其目的是在超声波燃气表内形成了至少两个以上的分支声道2，即在超声波燃气表内设置多个换能器，如果其中换能器发生故障，该超声波燃气表还可以正常计量，进一步保障了超声波燃气表的准确性。为超声波燃气表的正常计量提供了保障，可避免因换能器损坏造成漏计的情况，减少燃气公司的经济损失。

在一具体实施例中，参照图10所示，多声道的超声波燃气表的内部结构，包括控制板5、超声波测时模块，控制板5包括MCU、显示模块、电源及检测模块和数据存储模块；检测声道包括超声波测时模块；超声波测时模块，用于检测计算超声波顺流和逆流传播的时间。

参照11所示的超声波测时模块的电路原理图；超声波测时模块的输入端连接每个分支声道2的上游换能器、下游换能器的输出端，将上游换能和下游换能器采集的检测数据输入至超声波测时模块；超声波测时模块的输出端与MCU的输入端连接，超声波测时模块通过采集的检测数据计算出超声波顺流和逆流传播的时间，再将超声波顺流和逆流传播的时间数据输入至MCU。参照图12所示的MCU的电路原理图；MCU用于读取超声波计时模块检测的时间，进而计算出气体流速和体积流量，并由显示模块显示，完成计量功能，即实现上述计量模块的功能；MCU包括工作状态识别模块和控制模块，MCU读取每个分支声道2的测量数值，将多个测量数值进行比较，若其中一个/或多个分支声道2测量数值超过其他测量数值的一设定范围，判断为该分支声道2为异常状态，通过计算得到最终测量结果。

参照图13所示的显示模块的电路原理图，显示模块的输入端与MCU的输出端连接，用于显示测量数据。

参照图16所示的电源及检测模块的电路原理图，电源及检测模块的输出端与MCU的输出端连接，用于提供电源及电源电压的检测。

参照图15所示的数据存储模块的电路原理图，数据存储模块的输入端、输出端分别与MCU的输出端、输入端连接；用于保存流量计装置的计量数据、修正系数、记录表内工作状态，所有数据交叉备份保存，保证数据的可追溯性。数据存储模块擦写次数≥100万次，数据有效时间≥40年。

超声波测时模块还包括泄漏报警模块和感震检测模块，泄漏报警模块和感震检测模块的输出端与MCU的输入端连接，用于检测异常流量，异常流量是指超大、超小流量及恒流超时使用，保证装置的使用安全性；异常流量检测，具有更快的响应速度。在其他实施例中，还可选配泄漏报警功能。选配安全功能模块还包括泄漏报警模块，用于检测管路内是否发生泄漏并发出报警信号。

参照图18所示的阀控模块模块的电路原理图；阀控模块的输入端与MCU的输出端连接，用于控制管路中阀门的开关。

参照图14所示的物联网通讯模块的电路原理图；物联网通讯模块的输入端、输出的端与MCU的输出端、输入端连接。物联网通讯模块的输入端分别与GPRS模块、4G模块、NB-IoT模块和LoRa模块的输出端连接，物联网通讯模块的输出端分别与GPRS模块、4G模块、NB-IoT模块和LoRa模块的输入端连接。物联网通讯模块为无线通讯模块，可无线远程控制阀门和调整价格。

参照图17所示的卡控模块的电路原理图；卡控模块的输入端分别与MCU、逻辑加密卡、CPU卡、ESAM模块和非接触卡的输出端连接，卡控模块的输出端分别与逻辑加密卡、CPU卡、ESAM模块和非接触卡的输入端连接。用于预付费。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种多声道的超声波燃气表，其特征在于，包括：

由多个分支声道并联组成检测声道，用于检测燃气的瞬时流量；所述燃气的瞬时流量值等于所述多个分支声道的测量值的总和；

所述分支声道为换能器和气道；

工作状态识别模块，用于判断所述分支声道的工作状态，所述工作状态包括正常状态和异常状态，并将判断结果反馈至所述控制模块；

控制模块，用于获得最终测量结果；在正常状态下，将每个所述分支声道的所述测量数值相加，得到测量结果；在异常状态下，将正常工作的所述分支声道的所述测量数值进行加权平均，再乘以所述分支声道的数量，得到测量结果。

2.根据权利要求1所述的一种多声道的超声波燃气表，其特征在于，

所述工作状态识别模块判断所述分支声道工作状态是指：获取所述测量数值，指将多个所述测量数值进行比较，若其中一个/或多个所述分支声道测量数值超过其他测量数值的一设定范围，判断为该分支声道为所述异常状态。

3.根据权利要求3所述的一种多声道的超声波燃气表，其特征在于，

还包括连接件，所述连接件设置于所述分支声道出气口与超声波燃气表的出气口之间；多个所述分支声道的进气口分别与燃气表内部封闭腔室连通，其出气口分别与所述连接件的进气口连通，所述连接件的出气口与所述燃气表的出气口连通，构成多个并联的所述分支声道；所述燃气分别从燃气表的进气口流入燃气表内部封闭腔室,通过多个所述分支声道汇合于所述连接件内，由所述燃气表的出气口流出。

4.根据权利要求3所述的一种多声道的超声波燃气表，其特征在于，在所述连接件与所述燃气表的出气口之间设有连接气道，所述连接气道的进气口与所述连接件的出气口连通，其出气口与所述燃气表的出气口连通，所述燃气通过所述连接气道从所述燃气表的出气口流出。

5.根据权利要求4所述的一种多声道的超声波燃气表，其特征在于，所述连接件为变径连接通道，所述连接通道包括第一构件和第二构件，所述第一构件的内径大于所述第二构件的内径，其中，所述第一构件一端的尺寸与多个所述换能器的尺寸匹配，用于连通多个所述UMU模组的出气口；所述第二构件为圆筒状构件。

6.根据权利要求5所述的一种多声道的超声波燃气表，其特征在于，所述第一构件由一端到另一端的内径逐渐变小，另一端的内径与所述第二构件的内径相匹配。

7.根据权利要求1所述的一种多声道的超声波燃气表，其特征在于，还包括：所述控制板和超声波测时模块；

其中，所述控制板包括MCU和显示模块；

所述检测声道包括所述超声波测时模块；所述超声波测时模块，用于检测计算超声波顺流和逆流传播的时间；

所述MCU包括所述工作状态识别模块和所述控制模块；

每个所述分支声道的所述换能器的输出端与所述超声波测时模块的输入端连接，所述换能器将采集的检测数据反馈至所述超声波测时模块；所述超声波测时模块的输出端与所述MCU的输入端连接，所述超声波测时模块通过所述检测数据得到检测时间并将该检测时间反馈至所述MCU，所述MCU通过该检测时间得到每个所述分支声道的燃气瞬时流量值，并将多个测量数值进行比较，若其中一个/或多个所述分支声道测量数值超过其他测量数值的一设定范围，判断为该分支声道为异常状态，通过计算得到最终测量结果。

8.根据权利要求7所述的一种多声道的超声波燃气表，其特征在于，所述控制板还包括电源及检测模块和数据存储模块；

所述电源及检测模块的输出端与所述MCU的输入端连接，用于提供电源及电源电压的检测；

所述数据存储模块的输出端、输入端分别与所述MCU的输入端、输出端连接，用于保存计量数据、修正系数、记录表内工作状态，所有数据交叉备份保存，保证数据的可追溯性。

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