CN114720720A - 燃气检测设备和燃气检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种燃气检测设备和燃气检测方法，包括控制单元、测量单元、第一超声波单元、第二超声波单元、信号处理单元、计算单元和切换单元，控制单元分别与充电时间测量单元、第一超声波单元、第二超声波单元、信号处理单元和计算单元连接；切换单元的一端与信号处理单元连接，另外一端分别与第一超声波单元和第二超声波单元连接；第一超声波单元和第二超声波单元分别设置在燃气管路的上下游，切换单元用于实现通过第一超声波单元发射超声波、通过第二超声波单元接收超声波或者实现通过第二超声波单元发射超声波、通过第一超声波单元接收超声波，控制单元以使充电时间测量单元和计算单元计算得到燃气流速，提高了燃气检测的准确性。

Description

燃气检测设备和燃气检测方法

技术领域

本申请涉及燃气设备技术领域，尤其涉及一种燃气检测设备和燃气检测方法。

背景技术

近年来，随着人口的增加及经济的发展，人们对能源的需求逐渐增多，能源供给面临着巨大压力，在这种情况下，以煤炭为主要能源结构的生产生活方式已经不能满足现阶段能源的需求、环境保护的需求以及可持续发展的要求，在这种情况下，天然气作为清洁能源受到重点关注，为了规范天然气使用标准，对天然气进行高效利用和监控，需要对天然气进行检测。

相关技术中，通常是采用基于时间测量(Time to Digital Convert，TDC)芯片的超声波燃气表进行燃气检测，其原理是超声波燃气表中的微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)控制TDC芯片中的超声波传感器分别在顺流方向和逆流方向发射端发射声波信号到接收端，再分别经过各自的电路进行滤波放大等操作后送入TDC芯片并通知MCU得到超声波经过顺流方向和逆流方向的时间差，根据时间差计算燃气流速。

然而现有技术中，由于超声波燃气表中的器件稳定性的影响，燃气检测的准确性不高。

发明内容

本申请提供一种燃气检测设备和燃气检测方法，以解决现有技术中，TDC芯片的成本过高，造成燃气检测成本高，而且由于超声波燃气表中的器件稳定性的影响，燃气检测的准确性不高的技术问题。

第一方面，本申请提供一种燃气检测设备，包括控制单元、测量单元、第一超声波单元、第二超声波单元、信号处理单元、计算单元和切换单元，所述控制单元分别与所述测量单元、所述第一超声波单元、所述第二超声波单元、所述信号处理单元和所述计算单元连接；所述第一超声波单元和所述第二超声波单元分别设置在燃气管路的上下游，所述切换单元，用于实现通过所述第一超声波单元发射超声波、通过所述第二超声波单元接收超声波或者实现通过所述第二超声波单元发射超声波、通过所述第一超声波单元接收超声波，所述控制单元控制所述第一超声波单元和所述第二超声波单元发射和接收超声波信号，将接收到的超声波信号发送至所述信号处理单元，并将处理后的信号发送至所述控制单元；所述控制单元将所述处理后的信号发送至所述测量单元和所述计算单元，以使所述测量单元和所述计算单元计算得到燃气流速。

这里，本申请实施例的燃气检测设备由控制单元、测量单元、第一超声波单元、第二超声波单元、信号处理单元、计算单元和切换单元组成，燃气检测设备还包括切换单元，切换单元的一端与信号处理单元连接，另外一端分别与第一超声波单元和第二超声波单元连接，切换单元可以将信号处理单元与第一超声波单元连接，或者将将信号处理单元与第二超声波单元连接，以控制第一超声波单元和第二信号超声波单元是发射还是接受超声波，无需单独对两条支路的超声波信号设置单独的信号处理单元，一方面节省了多余部件的成本，另一方面，避免了器件不一致带来的测量误差影响，进一步地提高了燃气检测的准确性。

可选的，所述测量单元为充电时间测量单元。

这里，本申请实施例采用充电时间测量单元进行充电测量，从而获取超声波在燃气管路中进行传输的时间差，无需采用昂贵的TDC芯片进行测量计算，节省了燃气检测的成本，另外，由于充电时间测量单元内部具有恒流源，采用内部恒流源对电容充电，计算超声波在管道介质中的流速，降低了环境干扰对充电时间测量的影响，提高了时间测量的准确性，提高了燃气检测的准确性。

可选的，所述计算单元包括定时单元和比较单元；所述定时单元与所述比较单元连接，所述定时单元和所述比较单元分别与所述控制单元连接；

所述定时单元，用于为所述控制单元提供时钟信号；

所述比较单元，用于为所述控制单元提供有效计算数据。

这里，本申请实施例中的计算单元可以包括定时单元和比较单元，定时单元可以根据控制单元的控制，提供测量计算时所需的时钟信号，也可以根据时钟信号触发第一超声波单元和第二超声波单元发射超声波，定时单元还可以用于准确获取发射和接收信号的时间，比较单元可以根据获取的信号数据做有效性的判断，从而获取有效、准确的计算数据，根据有限、准确的计算数据可以得到准确的燃气流速，进一步地提高了燃气检测的准确性。

可选的，还包括超声波触发单元；

所述超声波触发单元的一端与所述控制单元连接，另一端分别与所述第一超声波单元和所述第二超声波单元连接，用于根据所述控制单元的指令向所述第一超声波单元和所述第二超声波单元发送触发信号。

这里，本申请实施例还包括超声波触发单元，超声波触发单元可以根据控制单元的控制信号向第一超声波单元和第二超声波单元发送触发信号，以使向第一超声波单元和第二超声波单元发射超声波进行燃气检测。

可选的，还包括校准单元；

所述校准单元与所述充电时间测量单元连接，用于对所述充电时间测量单元进行校准。

这里，本申请实施例还包括校准单元，校准单元与充电时间测量单元连接，可以对充电时间测量单元进行校准，以便减少充电时间测量单元自身的误差，进一步地提高了燃气检测的准确性。

可选的，所述信号处理单元为放大电路；

所述放大电路的一端分别与所述第一超声波单元和所述第二超声波单元连接，所述放大电路的另一端与所述控制单元连接；

所述放大电路用于将接收到的超声波信号进行信号放大处理。

可选的，所述信号处理单元为滤波电路；

所述滤波电路的一端分别与所述第一超声波单元和所述第二超声波单元连接，所述滤波电路的另一端与所述控制单元连接；

所述滤波电路用于滤除超声波信号中的干扰信号。

可选的，所述信号处理单元为过零检测电路；

所述过零检测电路的一端分别与所述第一超声波单元和所述第二超声波单元连接，所述过零检测电路的另一端与所述控制单元连接；

所述过零检测电路用于控制处理后的信号的输出功率的大小。

这里，本申请实施例提供的信号处理单元可以包括放大电路、滤波电路和过零检测电路，可以将接收端发送的超声波信号进行放大、滤波及功率控制，经过上述处理后的信号滤除了无效及多余的信号，且对信号进行了放大，便于充电时间测量单元通过处理后的超声波信号进行采样测试，计算出准确的超声波传输时间差，进一步地提高了燃气检测的准确性。

可选的，还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元连接。

这里，本申请实施例提供的报警单元可以针对燃气流速进行报警，若燃气流速在非正常范围内，在进行报警，以防止燃气流速异常造成的经济损失及安全隐患，提高了燃气使用的安全性。

可选的，所述计算单元和所述测量单元设置在所述控制单元内部。

这里，本申请实施例将计算单元和测量单元设置在控制单元的内部，可以采用控制单元内部恒流源对内部电容进行充电，用于减少外部环境对燃气检测装置中的计算单元和测量单元等器件的射频干扰、外部噪声等干扰，进一步地提高了燃气检测的准确性。

第二方面，本申请实施例提供一种燃气检测方法，包括：

确定充电电流值和充电电容值；

控制第一超声波单元发射超声波信号，并检测内部电容的电压值，向所述内部电容充电；

在第二超声波单元接收到超声波信号后，控制停止向所述内部电容充电，且获取所述内部电池充电后的第一电压值；

将所述第一电压值发送给计算单元，以使所述计算单元根据所述第一电压值计算第一时间；

通过切换单元，控制所述第二超声波单元发射超声波信号，并检测内部电容的电压值，向所述内部电容充电；

在第一超声波单元接收到超声波信号后，控制停止向所述内部电容充电，且获取所述内部电池充电后的第二电压值；

将所述第二电压值发送给计算单元，以使所述计算单元根据所述第二电压值计算第二时间；

根据所述第一时间和所述第二时间确定燃气流速。

可选的，

在所述控制第一超声波单元发射超声波信号，并检测内部电容的电压值，向所述内部电容充电之前，还包括：

向校准单元发送校准信号，以使所述校准单元对所述内部电容进行充电，得到校准值。

本申请实施例提供的燃气检测设备和燃气管路，燃气检测设备由控制单元、测量单元、第一超声波单元、第二超声波单元、信号处理单元、计算单元和切换单元组成，其中本申请实施例切换单元的一端与信号处理单元连接，另外一端分别与第一超声波单元和第二超声波单元连接，切换单元可以将信号处理单元与第一超声波单元连接，或者将将信号处理单元与第二超声波单元连接，以控制第一超声波单元和第二信号超声波单元是发射还是接受超声波，无需单独对两条支路的超声波信号设置单独的信号处理单元，一方面节省了多余部件的成本，另一方面，避免了器件不一致带来的测量误差影响，进一步地提高了燃气检测的准确性。

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，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本申请实施例提供的一种燃气检测设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种燃气检测设备的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的再一种燃气检测设备的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种燃气检测设备的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种燃气检测方法的流程示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请的优选实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

近年来，随着人口的增加及经济的发展，人们对能源的需求逐渐增多，能源供给面临着巨大压力，在这种情况下，以煤炭为主要能源结构的生产生活方式已经不能满足现阶段能源的需求、环境保护的需求以及可持续发展的要求，在这种情况下，天然气作为清洁能源受到重点关注，为了规范天然气使用标准，对天然气进行高效利用和监控，需要对天然气进行检测。

相关技术中，通常是采用基于时间测量(Time to Digital Convert，TDC)芯片的超声波燃气表进行燃气检测，其原理是超声波燃气表中的微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)控制TDC芯片中的超声波传感器分别在顺流方向和逆流方向发射端发射声波信号到接收端，再分别经过各自的电路进行滤波放大等操作后送入TDC芯片并通知MCU得到超声波经过顺流方向和逆流方向的时间差，根据时间差计算燃气流速，其具体实现方式如下：利用管道倾斜安装的成对超声波传感器，顺流方向控制TDC芯片，让超声波传感器发射端发射声波信号到接收端，接收端接收到声波信号后，经过滤波放大等操作后送入TDC时间测量芯片并通知MCU得到的时间T1；逆流方向MCU控制TDC芯片超声波传感器发射端发射声波信号到接收端，接收端接收到声波信号后，经过滤波放大等操作后送入TDC时间测量芯片，并通知MCU得到的时间T2；根据T1和T2的时间差换算出流速。

然而现有技术中，TDC芯片的成本过高，大大增加了产品的成本，造成燃气检测成本高，而且由于顺流和逆流的电路回路是不同的电路，虽然器件型号一致，但运放、电阻等电子元器件个体差异导致的顺流和逆流的器件一致性无法保证，元器件的稳定性还会受到环境的影响，从而增加了顺流和逆流时间测量误差，燃气检测的准确性不高。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种燃气检测设备和燃气管路，本申请实施例的燃气检测设备由控制单元、测量单元、第一超声波单元、第二超声波单元、信号处理单元、计算单元和切换单元组成，其中本申请实施例切换单元的一端与信号处理单元连接，另外一端分别与第一超声波单元和第二超声波单元连接，切换单元可以将信号处理单元与第一超声波单元连接，或者将将信号处理单元与第二超声波单元连接，无需单独对两条支路的超声波信号设置单独的信号处理单元，一方面节省了多余部件的成本，另一方面，避免了器件不一致带来的测量误差影响，进一步地提高了燃气检测的准确性。

下面结合具体的实施例对本申请实施例提供的燃气检测设备进行详细的说明。

图1为本申请实施例提供的一种燃气检测设备的结构示意图，如图1所示，该燃气检测设备包括：控制单元101、充电时间测量单元102、第一超声波单元103、第二超声波单元104、信号处理单元105、计算单元106和切换单元108。

控制单元101分别与充电时间测量单元102、第一超声波单元103、第二超声波单元104、信号处理单元105和计算单元106连接。

第一超声波单元103和第二超声波单元104分别设置在燃气管路107的上下游，切换单元108的一端与信号处理单元105连接，另外一端分别与第一超声波单元103和第二超声波单元104连接，切换单元108，用于实现通过第一超声波单元103发射超声波、通过第二超声波单元104接收超声波或者实现通过第二超声波单元104发射超声波、通过第一超声波103单元接收超声波，控制单元104控制第一超声波单元103和第二超声波单元104发射和接收超声波信号，将接收到的超声波信号发送至信号处理单元105，并将处理后的信号发送至控制单元101；控制单元101将处理后的信号发送至充电时间测量单元102和计算单元106，并根据充电时间测量单元102和计算单元106发送的时间信息计算燃气流速。

可选的，这里的切换单元可以是单刀双掷开关，也可以是可以实现两条电路自动切换的切换电路，也可以是继电器等设备，本申请实施例对此不作具体限制，只要能够实现切换单元的功能即可。

可选的，第一超声波单元和第二超声波单元可以为集成的可以发射和接收超声波的超声波传感器，也可以是包含独立的超声波发射器和超声波接收器的超声波单元。

可选的，控制单元为MCU或者是可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)。

可选的，这里的测量单元为充电时间测量单元CTMU。

这里，本申请实施例采用充电时间测量单元进行充电测量，从而获取超声波在燃气管路中进行传输的时间差，无需采用昂贵的TDC芯片进行测量计算，节省了燃气检测的成本，另外，由于充电时间测量单元内部具有恒流源，采用内部恒流源对电容充电，计算超声波在管道介质中的流速，降低了环境干扰对充电时间测量的影响，提高了时间测量的准确性，提高了燃气检测的准确性。

可选的，还包括校准单元；

校准单元与充电时间测量单元连接，用于对所述充电时间测量单元进行校准。

具体的，在开始计量前或者开始控制第一超声单元发射信号前，校准单元对电容进行两次充电，即可计算出校准值K，并将K赋值给计算出的时间即可。

这里，本申请实施例还包括校准单元，校准单元与充电时间测量单元连接，可以对充电时间测量单元进行校准，以便减少充电时间测量单元自身的误差，进一步地提高了燃气检测的准确性。

具体的，校准单元主要用于对充电时间测量单元进行校准，通过使用两次恒流源对电容进行充电，计算出偏差，利用偏差进行校准。

可选的，还包括报警单元，报警单元与控制单元连接。

可选的，报警单元可以是声音报警单元或者是指示灯报警单元。

这里，本申请实施例提供的报警单元可以针对燃气流速进行报警，若燃气流速在非正常范围内，在进行报警，以防止燃气流速异常造成的经济损失及安全隐患，提高了燃气使用的安全性。

可以理解的是，这里的非正常范围可以根据实际情况确定，本申请对此不作具体限制。

可选的，还包括显示单元，显示单元与控制单元连接。

这里，本申请实施例提供的显示单元可以显示检测到的燃气流速，并将燃气流速实时显示出来，便于用户了解燃气状况，提高了燃气检测的用户体验，也可以让用户针对实时数据对燃气进行调整，也提高了燃气使用的安全性。

可选的，还包括超声波触发单元；

超声波触发单元的一端与控制单元连接，另一端分别与第一超声波单元和第二超声波单元连接，用于根据控制单元的指令向第一超声波单元和第二超声波单元发送触发信号。

这里，本申请实施例还包括超声波触发单元，超声波触发单元可以根据控制单元的控制信号向第一超声波单元和第二超声波单元发送触发信号，以使向第一超声波单元和第二超声波单元发射超声波进行燃气检测。

本申请实施例的燃气检测设备由控制单元、测量单元、第一超声波单元、第二超声波单元、信号处理单元、计算单元和切换单元组成，其中，本申请实施例的燃气检测设备在现有的燃气单元的基础上还包括切换单元，切换单元的一端与信号处理单元连接，另外一端分别与第一超声波单元和第二超声波单元连接，切换单元可以将信号处理单元与第一超声波单元连接，或者将将信号处理单元与第二超声波单元连接，无需单独对两条支路的超声波信号设置单独的信号处理单元，一方面节省了多余部件的成本，另一方面，避免了器件不一致带来的测量误差影响，进一步地提高了燃气检测的准确性。

在一种可能的实现方式中，计算单元和测量单元设置在控制单元内部。相应的，图2为本申请实施例提供的另一种燃气检测设备的结构示意图，如图2所示，燃气检测设备包括：控制单元101、测量单元102、第一超声波单元103、第二超声波单元104、信号处理单元105、计算单元106和切换单元108，计算单元106和测量单元102设置在控制单元内部。

这里，本申请实施例将计算单元和测量单元设置在控制单元的内部，可以采用控制单元内部恒流源对内部电容进行充电，用于减少外部环境对燃气检测装置中的计算单元和测量单元等器件的射频干扰、外部噪声等干扰，进一步地提高了燃气检测的准确性。

在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的燃气检测装置中信号处理单元包括放大电路、滤波电路和过零检测电路，相应的，图3为本申请实施例提供的再一种燃气检测设备的结构示意图，如图3所示，燃气检测设备包括：控制单元101、测量单元102、第一超声波单元103、第二超声波单元104、信号处理单元105、计算单元106和切换单元108，信号处理单元105具体包括放大电路1051、滤波电路1052和过零检测电路1053。

放大电路1051与滤波电路1052连接，滤波电路1052连接和过零检测电路1053连接，可以理解的是，对于放大电路、滤波电路和过零检测电路的连接顺序可以根据实际情况确定，放大电路、滤波电路和过零检测电路的类型本申请不作具体限制。

放大电路用于将接收到的超声波信号进行信号放大处理。

滤波电路用于滤除超声波信号中的干扰信号。

过零检测电路用于控制处理后的信号的输出功率的大小，还可以用于检测超声波信号的周期时间长短，实现校准同步功能。

这里，本申请实施例提供的信号处理单元可以包括放大电路、滤波电路和过零检测电路，可以将接收端发送的超声波信号进行放大、滤波及功率控制，经过上述处理后的信号滤除了无效及多余的信号，且对信号进行了放大，便于测量单元通过处理后的超声波信号进行采样测试，计算出准确的超声波传输时间差，进一步地提高了燃气检测的准确性。

图4为本申请实施例提供的又一种燃气检测设备的结构示意图，如图4所示，该燃气检测设备包括：

控制单元101、充电时间测量单元1020、第一超声波单元103、第二超声波单元104、信号处理单元105、计算单元106、切换单元107和超声波触发单元401，信号处理单元105具体包括放大电路1051、滤波电路1052和过零检测电路1053。

控制单元101分别与充电时间测量单元1020、第一超声波单元103、第二超声波单元104、信号处理单元105和计算单元106连接。

第一超声波单元103和第二超声波单元104分别设置在燃气管路107的上下游，第一超声波单元103和第二超声波单元104还与信号处理单元105连接，切换单元201的一端与信号处理单元105连接，另外一端分别与第一超声波单元103和第二超声波单元104连接，超声波触发单元401的一端与控控制单元101连接，另外一端分别与第一超声波单元103和第二超声波单元104连接。

可选的，图5为本申请实施例提供的一种燃气检测方法的流程示意图，图5中的燃气检测方法可以应用在上述燃气检测设备的控制单元，如图5所示，该方法包括：

S501：确定充电电流值和充电电容值。

其中，充电电流值和充电电容值可以根据历史充电电流值和历史充电电容值进行确定，也可以根据当前电路电流值和充电电容值进行确定，本申请对此不作具体限制。

其中，切换支路根据检测燃气管路的上下游进行确定。

S502：控制第一超声波单元发射超声波信号，并检测内部电容的电压值，向内部电容充电。

S503：在第二超声波单元接收到超声波信号后，控制停止向内部电容充电，且获取内部电池充电后的第一电压值。

可选的，可以采用测试单元或者控制单元内部A/D模块采样充电后的电压值。

S504：将第一电压值发送给计算单元，以使计算单元根据第一电压值计算第一时间。

S505：通过切换单元，控制第二超声波单元发射超声波信号，并检测内部电容的电压值，向内部电容充电。

S506：在第一超声波单元接收到超声波信号后，控制停止向内部电容充电，且获取内部电池充电后的第二电压值。

S507：将第二电压值发送给计算单元，以使计算单元根据第二电压值计算第二时间。

这里，通过切换单元，实现信号处理单元与第一超声波单元连接或者实现信号处理单元与第二超声波单元连接，以控制第一超声波单元和第二信号超声波单元是发射还是接受超声波，无需单独对两条支路的超声波信号设置单独的信号处理单元，一方面节省了多余部件的成本，另一方面，避免了器件不一致带来的测量误差影响，进一步地提高了燃气检测的准确性。

可选的，测试单元为CTMU。

CTMU的工作方式是使用固定电流源来对电路进行充电，电路的类型取决于要进行的测量的类型，在进行时间测量的情况下，电流和电路的电容都是预先确定的固定的。这种情况下，充电后读取的电压可以代表从电流源开始对电路进行充电到停止充电经过的时间。

可选的，在步骤S502之前，还包括：向校准单元发送校准信号，以使校准单元对内部电容进行充电，得到校准值。

这里，本申请实施例可以对测试单元进行校准，可选的，可以通过在未使用模拟通道上放置一个高精度电阻，来调整测试单元的电流源。具体的，通过对高精度电阻进行一次或多次充电的方式获取校准值K。

可选的，测量单元一次完整的开关即完成对电容的充电过程，充电过程结束后触发启动内部A/D采样。

可选的，采样过程如下：

控制单元开启系统时钟定时器，设定定时器周期为T毫秒一次中断唤醒控制单元，重装载寄存器数值为LOAD；控制单元唤醒后，记录唤醒时刻定时器计数值S0，先拉高顺流逆流控制引脚(顺流拉高，逆流拉低)，再将超声波输出控制引脚拉高(顺流拉高，逆流拉低)，超声波触发电路工作；超声波信号经过放大滤波和过零检测电路后，传入控制单元的信号输入边沿触发引脚，第一个脉冲产生输入捕获中断后，记录定时器计数值S1，改写重装载寄存器为(LOAD+N)其中N为定时器时钟周期个数，等待定时器产生中断定时中断；定时器中断产生，记录定时器计数值S2，此时打开控制单元内部CTMU恒流源对内部电容充电，等待信号输入边沿触发引脚的第二个输入捕获中断信号；第二个输入捕获中断信号产生后，记录定时器计数值S3，关闭控制单元内部CTMU恒流源对内部电容充电；根据记录的S0、S1、S2和S3做数据的有效性判断，数据判断正确后进入根据计算公式计算出t1(一个脉冲周期长度)；重复上述步骤，进行N次，获取平均值T1；根据上述方法计算T2。

可选的，计算T1的公式如下：

T＝C/I*V+K

T1＝t1+(S2-S0)

其中，T1和T2分别为超声波在燃气管路顺流和逆流传输的时间，C为充电电容值，I为充电电流值，V为采样到的电压值，K为校正值，t1为一个脉冲周期长度，S0和S2分别为定时器计数值。

S508：根据第一时间和第二时间确定燃气流速。

本申请实施例中，顺流方向控制单元控制输出引脚，让超声波传感器发射端发射声波信号到接收端，接收端接收到声波信号后，经过放大滤波等操作后连接到单片机内部充电时间测量单元单元，MCU启动充电时间测量单元、内部定时器和输入比较器获取回传的超声波信号进行软件识别计算出时间T1；同理，逆流方向得到时间T2，根据T1和T2的时间差换算出流速，时间测量可能会因为器件一致性差异导致顺流和逆流测量时间上测量误差增加，因此在进行逆流方向时间测量时，采用开关切换，将放大电路和滤波电路切换到逆流通路，解决器件一致性问题带来的时间测量误差大的问题，采用恒流源对电容充电，通过充电后的电压值可以确定超声波传输时间，来计算超声波在管道介质中的流速，提高了时间测量的准确性，同时降低了产品成本，采用内部恒流源对内部电容充电，降低环境干扰对充电时间测量的影响，减少了成本，提高了准确度。

本申请实施例还提供一种燃气系统，包括燃气管和如上述实施例所述的燃气检测设备。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、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公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开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。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种燃气检测设备，其特征在于，包括控制单元、测量单元、第一超声波单元、第二超声波单元、信号处理单元、计算单元和切换单元，所述控制单元分别与所述测量单元、所述第一超声波单元、所述第二超声波单元、所述信号处理单元和所述计算单元连接；所述切换单元的一端与所述信号处理单元连接，另外一端分别与所述第一超声波单元和所述第二超声波单元连接；所述第一超声波单元和所述第二超声波单元分别设置在燃气管路的上下游；

所述切换单元，用于实现通过所述第一超声波单元发射超声波、通过所述第二超声波单元接收超声波或者实现通过所述第二超声波单元发射超声波、通过所述第一超声波单元接收超声波，所述控制单元控制所述第一超声波单元和所述第二超声波单元发射和接收超声波信号，将接收到的超声波信号发送至所述信号处理单元，并将处理后的信号发送至所述控制单元；所述控制单元将所述处理后的信号发送至所述测量单元和所述计算单元，以使所述测量单元和所述计算单元计算得到燃气流速。

2.根据权利要求1所述的燃气检测设备，其特征在于，所述测量单元为充电时间测量单元。

3.根据权利要求1所述的燃气检测设备，其特征在于，所述计算单元包括定时单元和比较单元；

所述定时单元与所述比较单元连接，所述定时单元和所述比较单元分别与所述控制单元连接；

所述定时单元，用于为所述控制单元提供时钟信号；

所述比较单元，用于为所述控制单元提供有效计算数据。

4.根据权利要求2所述的燃气检测设备，其特征在于，还包括校准单元；

所述校准单元与所述充电时间测量单元连接，用于对所述充电时间测量单元进行校准。

5.根据权利要求1至4任一项所述的燃气检测设备，其特征在于，所述信号处理单元为放大电路；

所述放大电路的一端分别与所述第一超声波单元和所述第二超声波单元连接，所述放大电路的另一端与所述控制单元连接；

所述放大电路用于将接收到的超声波信号进行信号放大处理。

6.根据权利要求1至4任一项所述的燃气检测设备，其特征在于，所述信号处理单元为滤波电路；

所述滤波电路的一端分别与所述第一超声波单元和所述第二超声波单元连接，所述滤波电路的另一端与所述控制单元连接；

所述滤波电路用于滤除超声波信号中的干扰信号。

7.根据权利要求1至4任一项所述的燃气检测设备，其特征在于，所述信号处理单元为过零检测电路；

所述过零检测电路的一端分别与所述第一超声波单元和所述第二超声波单元连接，所述过零检测电路的另一端与所述控制单元连接；

所述过零检测电路用于控制处理后的信号的输出功率的大小。

8.根据权利要求1至4任一项所述的燃气检测设备，其特征在于，还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元连接。

9.根据权利要求1至4任一项所述的燃气检测设备，其特征在于，所述计算单元和所述测量单元设置在所述控制单元内部。

10.一种燃气检测方法，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的燃气检测设备，应用于所述控制单元，包括：

确定充电电流值和充电电容值；

控制第一超声波单元发射超声波信号，并检测内部电容的电压值，向所述内部电容充电；

在第二超声波单元接收到超声波信号后，控制停止向所述内部电容充电，且获取所述内部电池充电后的第一电压值；

将所述第一电压值发送给计算单元，以使所述计算单元根据所述第一电压值计算第一时间；

通过切换单元，控制所述第二超声波单元发射超声波信号，并检测内部电容的电压值，向所述内部电容充电；

在第一超声波单元接收到超声波信号后，控制停止向所述内部电容充电，且获取所述内部电池充电后的第二电压值；

将所述第二电压值发送给计算单元，以使所述计算单元根据所述第二电压值计算第二时间；

根据所述第一时间和所述第二时间确定燃气流速。

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