CN112013884B - 计量数据抖动的确定方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种计量装置以及确定计量数据抖动的方法。该计量装置包括：转动磁环，转动磁环包括沿转动磁环的周向设置的M条磁性带；M个磁敏元件，M个磁敏元件设置在转动磁环内并且分别对应于M条磁性带设置；固定组件，转动磁环可转动地套设于固定组件上且转动磁环的磁场可穿透到固定组件内；控制模块，控制模块与M个磁敏元件电连接并且用于根据M个磁敏元件产生的周期性信号确定转动磁环的抖动。该计量装置通过多个磁敏元件感测转动磁环的转动而确定所述转动磁环的转动方向，从而确定多级磁环的抖动，进而提高计量装置的抗干扰性。

Description

计量数据抖动的确定方法

技术领域

本申请涉及仪器仪表领域，尤其涉及一种计量装置以及确定计量数据抖动的方法。

背景技术

随着经济的发展，自来水管道和和燃气管道进入千家万户，燃气普及率和供水普及率都基本达到了相当高的水平，用于对用水量和用气量进行统计的计量仪表自然也随之被大量使用。

目前，市场中水气表的计量方法主要是采用输入输出中断触发计数，通过磁钢配合传感器来实现，传感器依靠磁钢磁力的强弱而产生吸合或断开的状态，通过引线将此通断信号传输到控制主板上的微控制单元进行计数。

然而，上述方案由于磁钢处于临界点时或者运输过程的震动等原因会出现输出抖动的情形从而产生误计数，影响计数的准确性。

发明内容

基于上述技术问题，本申请提供一种计量装置，以通过确定转动磁环的转动方向，从而确定多级磁环的抖动，进而提高计量装置的抗干扰性。

本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种计量装置，包括：

转动磁环，转动磁环包括沿转动磁环的周向设置的M条磁性带，其中，每条磁性带上均匀地交替设置有H对N磁极和S磁极，M条磁性带中的具有相同磁性的磁极在转动磁环的轴向上的投影部分重叠，M为大于1的整数且H为大于或等于1的整数；

M个磁敏元件，M个磁敏元件设置在转动磁环内并且分别对应于M条磁性带设置，其中，M个磁敏元件用于感测转动磁环的转动；

固定组件，转动磁环可转动地套设于固定组件上且转动磁环的磁场可穿透到固定组件内；

控制模块，控制模块与M个磁敏元件电连接并且用于根据M个磁敏元件产生的周期性信号确定转动磁环的抖动。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，M条磁性带为两条磁性带，且M个磁敏元件为两个磁敏元件，其中，两个磁敏元件所产生的周期性信号之前存在相位差。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，控制模块根据两个磁敏元件产生的周期性信号确定转动磁环转动过程的四个状态。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，H对N磁极和S磁极为两对N磁极和S磁极。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，M个磁敏元件设置于转动磁环的同一条轴线上。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，M个磁敏元件靠近转动磁环的内侧壁。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，计量装置还包括固定板， M个磁敏元件设置于固定板的一侧，固定板沿转动磁环的轴向伸入转动磁环内，以使得M个磁敏元件与M条磁性带一一对应。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种确定计量数据抖动的方法，该方法应用于上述技术方案的计量装置，该方法包括：

获取在第X时刻的第一传感信号以及在第X时刻的第二传感信号，其中， X为大于或等于1的整数；

根据第一传感信号以及第二传感信号，确定第X个时刻所对应的第一状态值；

获取第一状态值与第二状态值之间的状态匹配结果，其中，第二状态值为根据第三传感信号以及第四传感信号确定的，第三传感信号和第四传感信号为在第(X-1)时刻获取到的；

根据状态匹配结果确定计量变化值；

根据计量变化值确定针对于计量装置的计量数据抖动。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，根据状态匹配结果确定计量变化值，包括：

若状态匹配结果表示第一状态值相对于第二状态值发生变化，则确定计量变化值为计量增值或计量减值；

若状态匹配结果表示第一状态值相对于第二状态值未发生变化，则确定计量变化值为0。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，若状态匹配结果表示第一状态值相对于第二状态值发生变化，则确定计量变化值为计量增值或计量减值，包括：

根据第二状态值确定目标状态值，其中，目标状态值为计量装置在第 (X-2)时刻所对应的状态值；

若第一状态值与目标状态值匹配，则确定计量变化值为计量减值；

根据计量变化值确定针对于计量装置的计量数据抖动，包括：

若计量变化值为计量减值，则确定计量数据抖动。

在本申请的实施例中，通过多个磁敏元件感测转动磁环的转动而确定所述转动磁环的转动方向，从而确定多级磁环的抖动，进而提高计量装置的抗干扰性，同时还能够自动修正抖动引起的数据错误，进而提高计量装置的准确性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请实施例中的计量装置的结构示意图；

图2是图1所示的转动磁环上一条磁性带的磁极示意图；

图3是图1所示的磁敏元件产生的周期性信号的示意图；

图4是图1所示的计量装置的径向截面图；

图5是本申请实施例中计量数据抖动的确定方法的流程图；

图6是本申请实施例中状态变化关系的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

下面结合具体实施方式对本申请提供的技术方案做出详细说明。

本申请提供的计量装置包括转动磁环、磁敏元件以及控制器。转动磁环包括沿转动磁环的周向设置的M条磁性带，其中，每条磁性带上均匀地交替设置有H对N磁极和S磁极，M条磁性带中的具有相同磁性的磁极在转动磁环的轴向上的投影部分重叠，M为大于1的整数且H为大于或等于1的整数。M个磁敏元件设置在转动磁环内并且分别对应于M条磁性带设置，其中，M个磁敏元件用于感测转动磁环的转动。控制模块与M个磁敏元件电连接并且用于根据M个磁敏元件产生的周期性信号确定转动磁环的抖动。应理解，M和H的数量可以取决于具体实现而定，在本申请中，将以转动磁环上存在两条磁性带以及对应地存在两个磁敏元件，并且每条磁性带上有两对N磁极和S磁极为例进行介绍，然而，这仅是为了示例，而不应被理解为对本申请限制。

图1是本申请实施例中的计量装置的结构示意图。如图1所示，计量装置100包括转动磁环110、磁敏元件120以及固定组件130。转动磁环110 套设在固定组件130外并且可以绕固定组件130转动。转动磁环110上设置有两条磁性带111。两个磁敏元件120设置在固定组件130内并且对应于磁性带111设置。图1中示出固定组件130为筒形结构，然而，本领域技术人员可以取决于具体实现采用其他结构的固定组件。计量装置100包括外壳，并且外壳内设置有一腔体。取决于计量装置100的具体用途，腔体内可充有气体或者液体，例如，若计量装置100用于燃气表，则腔体可充有气体，该气体可以是天然气、人工燃气、液化石油气、沼气或者煤制气等可燃气体，若计量装置100用于水表，则腔体可充有液体，该液体可以是水或其他适当的液体。转动磁环110设置于该腔体内，腔体内的气体或液体在流动时可以带动转动磁环110绕固定130以及其中的磁敏元件120转动。

如图1所示，转动磁环110上设置有两条磁性带111。每条磁性带111 上设置有两对磁极，即四个磁极。具体地，请参阅图2，图2是图1所示的转动磁环上一条磁性带的磁极示意图，如图2所示，磁性带上设置有两个N 磁极和两个S磁极，并且N磁极和S磁极交替设置。在其它实施方式中，每条磁性带上可以包括更多磁极，例如3对磁极、4对磁极或更多。每条磁性带上的磁极数量一致，并且相同磁性的磁极在转动磁环轴向上的投影的一部分相互重叠，即其中一条磁性带的N磁极与另一条磁性带的N磁极部分重叠，相应地，其中一条磁性带的S磁极也与另一条磁性带的S磁极部分重叠。例如，在如图2所示的磁性带的情况中，其中一条磁性带可以相对于另一条磁性带旋转一定的角度。

磁敏元件120用于感应转动磁环110的转动并基于感测的磁场变化而生成电信号。当转动磁环110转动时，磁敏元件120感应磁性带111产生的磁感线的变化而产生高电平以及低电平的周期性信号。由于两条磁性带111上的磁极有部分重叠，因此，两个磁敏元件120所产生的周期性信号将具有一定的相位差。为了便于介绍，请参阅图3，图3是图1所示的磁敏元件产生的周期性信号的示意图，两个磁敏元件(磁敏元件A和磁敏元件B)分别为信号所产生的信号之间存在相位差。基于该周期性信号，控制模块可以确定转动磁环110的转动方向，若进而确定在转动磁环110反向转动时确定转动磁环110发生抖动。同时，根据转动磁环110的转动方向，控制模块可以直接对计量装置100的统计数据进行统计，并且在转动磁环110发生抖动时，通过从统计数据中减去相应数据来进行修正。

磁敏元件120能够感应其敏感方向上的磁感线方向。由于磁感线从N极指向S极，越靠近磁性带的位置磁场强度越大，且磁感线也越密集。因此，磁敏元件120应尽量靠近转动磁环110的内侧，以尽量保证磁敏元件120能稳定且准确的感应磁场的方向。具体地，请参阅图4，图4是图1所示的转动磁环110的径向截面图，如图4所示，磁敏元件120设置于转动磁环110 中心的一侧。

固定组件130设置有开口131。开口131朝向外壳的外侧。具体地，外壳上开设有通孔，固定组件130的开口131与通孔密封连接。固定组件130 使用非铁磁性材料制成，例如，采用铜或者奥氏体不锈钢等材料，以使得磁性带111的磁力穿透到固定固件130内。

请再次参阅图1，计量装置110还包括固定板140。固定板140用于安装和承载磁敏元件120。该固定板140为长方形，其从固定组件130的开口端 131伸入到固定组件130中，以使其上安装的磁敏元件120对应于磁性带111，且靠近转动磁环110。

计量装置还包括控制模块(未示出)，控制模块与磁敏元件120电连接。控制模块接收磁敏元件120所生成的电信号并根据所获得的周期性电信号确定转动磁环110的转动信息，并且根据所确定的转动信息确定转动磁环是否发生抖动，以及对气体或者液体流量进行计数。

在具体的实施例中，固定板140是电路板。磁敏元件120和控制模块通过电路板电连接。可以理解的是，固定板140还可以是不具有电路的塑料板或金属板，磁敏元件120和控制模块通过在固定板140设置的额外线路连接。

计量装置还包括显示装置(未示出)，显示装置与控制模块电连接并且用于显示控制模块统计的计量数据或者计量装置的其他状态。

在本申请的实施例中，通过多个磁敏元件感测转动磁环的转动而确定所述转动磁环的转动方向，从而确定多级磁环的抖动，进而提高计量装置的抗干扰性，同时还能够自动修正抖动引起的数据错误，进而提高计量装置的准确性。

本申请还提供了一种计量数据抖动的确定方法。为了便于介绍，请参阅图5，图5是本申请实施例中计量数据抖动的确定方法的流程图。如图5所示，该计量数据抖动的确定方法包括以下步骤：

步骤S210.获取在第X时刻的第一传感信号以及在第X时刻的第二传感信号，其中，X为大于或等于1的整数。

步骤S220.根据第一传感信号以及第二传感信号，确定第X时刻所对应的第一状态值；

步骤S230.获取第一状态值与第二状态值之间的状态匹配结果，其中，第二状态值为根据第三传感信号以及第四传感信号确定的，第三传感信号和第四传感信号为在第(X-1)时刻获取到的；

步骤S240.根据状态匹配结果确定计量变化值；

步骤S250.根据计量变化值确定针对于计量装置的计量数据抖动。

具体地，在本申请的实施例中，在第X时刻，控制装置会周期性地对计量装置中的两个磁敏元件进行采样，得到它们产生的第一传感信号和第二传感信号。第一传感信号和第二传感信号分别来自于两个磁敏元件，并且指示这两个磁敏元件的高电平或低电平状态。通过对两个磁敏元件的电平状态进行编码，可以确定目前转动磁环的状态。例如，若高电平为1，低电平为0，第一传感信号的采样值为1，第二传感信号的采样值也为1，则此时两个磁敏元件的二进制状态编码为00000011，并且可以简化为11，其中，各个传感信号分别对应于编码中的一位数。将该二进制状态编码转换为16进制，即得到 0x03，对应于状态P3。

根据第一传感信号以及第二传感信号，确定第X时刻所对应的第一状态值。根据两个传感信号的不同取值，二进制状态编码可以存在四种不同状态，即00、01、11和10，分别对应于P1、P2、P3和P4。根据转动磁环的转动方向，四种不同状态将会按照一定顺序进行循环变化，例如， P1->P2->P3->P4->P1，或者P1->P4->P3->P2->P1。按照状态的变化顺序，对于每个状态将会存在预期的下一个状态和上一个状态。例如，若当前的状态变化顺序为P1->P2->P3->P4->P1，则对于状态P3，下一个状态为P4，而上一个状态为P2。

不同的状态变化会对于计量数据将会有不同的影响。当状态按照预定顺序变化时，计量数据将会被增加，而当状态的变化顺序与预定顺序相反时，则计量数据将会被减少。当状态反复变化时，则可以确定计量数据发生了抖动，例如，当状态在P2、P3和P4之间时，则表示计量数据发生抖动。为了便于介绍，请参阅图6，图6是本申请实施例中状态变化关系的示意图。如图6所示，状态的变化顺序为P1->P2->P3->P4->P1，图中的每条边上示出了状态按照箭头指示方向变化时，计量数据的增加和减少。例如，当状态从P1 变化为P2时，计量数据加1，而状态从P1变为P4时，计量数据减1。图中还示出了状态P0，其P0为计量装置的初始状态，该初始状态为计量装置启动时的状态，其对应的状态值可以不从磁敏元件读取，并且被默认设置为任何值，该初始状态可以变化为其他四种状态中的任一状态并不对计量数据产生影响。

控制模块可以获取第一状态值与第二状态值之间的状态匹配结果，其中，第二状态值为根据第三传感信号以及第四传感信号确定的，第三传感信号和第四传感信号为在第(X-1)时刻获取到的。可以理解的是，第二状态值为前一个时刻获取到并保存在计量装置中的在第(X-1)时刻的状态值。状态匹配结果具体包括两种结果，即状态发生变化或者状态未发生变化。

根据状态匹配结果，控制模块可以确定计量变化值。不同的匹配结果所对应的计量变化值不同。若状态发生变化，则表示转动磁环发生转动，因此计量变化值不为零，否则，若状态未发生变化，则表示转动磁环未转动，则计量变化值为零。

根据计量变化值确定针对于计量装置的计量数据抖动。具体地，在计量变化值不为零的情况中，若第一状态值是第二状态值在状态变化顺序中的前一个状态，则表示转动磁环发生反向转动，即可以确定针对于计量装置的计量数据抖动。例如，第二状态值表示状态P3，且下一状态应为P4，若获取到的第一状态值表示状态P2，可以确定转动磁环发生反向转动。

在本申请的一些实施例中，在以上实施例的基础上，步骤S240.根据状态匹配结果确定计量变化值，可以包括以下步骤：

步骤S241.若状态匹配结果表示第一状态值相对于第二状态值发生变化，则确定计量变化值为计量增值或计量减值；

步骤S242.若状态匹配结果表示第一状态值相对于第二状态值未发生变化，则确定计量变化值为0。

计量变化值包括计量增值、计量减值或者0，其中，计量增值通常为加 1，而计量减值通常为减1。具体地，取决于第一状态值所对应状态与第二状态值所对应状态之间的顺序关系，可以确定转动磁环的转动方向，进而确定计量变化值。计量增值对应于转动磁环向预定的正向转动，而增量减值对应于转动磁环正反向转动。

在本申请的一些实施例中，在以上实施例的基础上，步骤S241.若状态匹配结果表示第一状态值相对于第二状态值发生变化，则确定计量变化值为计量增值或计量减值，可以包括以下步骤：

步骤S2411.根据第二状态值确定目标状态值，其中，目标状态值为计量装置在第(X-2)时刻所对应的状态值；

步骤S2412.若第一状态值与目标状态值匹配，则确定计量变化值为计量减值；

步骤S250.根据计量变化值确定针对于计量装置的计量数据抖动，可以包括以下步骤：

步骤S251.若计量变化值为计量减值，则确定计量数据抖动。

其中，根据第二状态值以及预定的状态变化顺序，可以确定目标状态值，其中，目标状态值为在状态变化顺序中，该第二状态值的前一个状态的状态值。例如，预定的状态变化顺序为P1->P2->P3->P4->P1，并且第二状态值是 P2的状态值01，则可以确定目标状态值为P3所对应的状态值11。此时，控制模块可以确定转动磁环发生反向转动，而计量变化值确定为计量减值。

具体地，对于目标状态、对应的状态值以及计量变化值的对应关系，请参阅如下表格：

其中，可以理解的是，该表格中状态的变化顺序为P1->P2->P3->P4，其中，可以看出，每个状态对应于一个计量增值，一个计量减值，即分别为该状态的下一状态和前一状态。每个状态还对应于一个错误状态，即与第二状态值不相邻的状态。例如，若第二状态值为P2，而第一状态值为P4，则由于状态变化不连续，可以确定该状态变化发生错误。此时，计量变化值应仍为零，并且增加统计错误次数。若错误次数达到预定的数值，则可以针对该错误情况进行预警或者告警，以便对错误原因进行排查，以此提高计量方法以及计量装置的稳定性和准确性。

在一个实施例中，计量数据抖动基于计量增值和计量减值的反复出现确定。具体地，控制模块按照预定的周期性对磁敏元件连续进行多次采样，基于采样的结果确定多个计量变化值。若在多个计量变化值中存在的计量减值大于或等于抖动阈值，则确定计量数据抖动。采样频率、采样次数以及抖动阈值可以按照具体情况而定。例如，控制模块每隔两秒进行采样，并连续采样10次。假定，其中计量减值出现4次，若抖动阈值为3次，则控制模块可以确定计量数据发生抖动，并且在根据计量减值对计量数据进行修正。相反，若抖动阈值为5次，则控制模块可以确定计量数据未发生抖动，并忽略该计量减值而不修正计量数据。通过综合多次采样的结果，可以避免少量错误数据导致计量结果被频繁修正而造成数据数据量增大，有利于提升计算效率。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种计量数据抖动的确定方法，其特征在于，所述方法应用于计量装置，所述方法包括：

获取在第X时刻的第一传感信号以及在所述第X时刻的第二传感信号，其中，所述X为大于或等于1的整数；根据所述第一传感信号以及所述第二传感信号，确定所述第X时刻所对应的第一状态值；

获取所述第一状态值与第二状态值之间的状态匹配结果，其中，所述第二状态值是根据第三传感信号以及第四传感信号确定的，所述第三传感信号和所述第四传感信号为在第(X-1)时刻获取到的；

若所述状态匹配结果表示所述第一状态值相对于所述第二状态值发生变化，则根据所述第二状态值确定目标状态值，其中，所述目标状态值为所述计量装置在第(X-2)时刻所对应的状态值；

若所述第一状态值与所述目标状态值匹配，则确定计量变化值为计量减值；若所述计量变化值为计量减值，则确定所述计量数据抖动；

其中，所述计量装置包括转动磁环，所述转动磁环包括沿所述转动磁环的周向设置的M条磁性带，其中，每条磁性带上均匀地交替设置有H对N磁极和S磁极，所述M条磁性带中的具有相同磁性的磁极在所述转动磁环的轴向上的投影部分重叠，所述M为大于1的整数且所述H为大于或等于1的整数；M个磁敏元件，所述M个磁敏元件设置在所述转动磁环内并且分别对应于所述M条磁性带设置，其中，所述M个磁敏元件用于感测所述转动磁环的转动；固定组件，所述转动磁环可转动地套设于所述固定组件上且所述转动磁环的磁场可穿透到所述固定组件内；控制模块，所述控制模块与所述M个磁敏元件电连接并且用于根据所述M个磁敏元件产生的周期性信号确定所述转动磁环的抖动。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述第一状态值与第二状态值之间的状态匹配结果的步骤之后，还包括：

若所述状态匹配结果表示所述第一状态值相对于所述第二状态值未发生变化，则确定所述计量变化值为0。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述M条磁性带为两条磁性带，且所述M个磁敏元件为两个磁敏元件，其中，所述两个磁敏元件所产生的周期性信号之前存在相位差。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制模块根据所述两个磁敏元件产生的周期性信号确定所述转动磁环转动过程的四个状态。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述H对N磁极和S磁极为两对N磁极和S磁极。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述M个磁敏元件设置于所述转动磁环的同一条轴线上。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述M个磁敏元件靠近所述转动磁环的内侧壁。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计量装置还包括固定板，所述M个磁敏元件设置于所述固定板的一侧，所述固定板沿所述转动磁环的轴向伸入所述转动磁环内，以使得所述M个磁敏元件与所述M条磁性带一一对应。

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