CN201281639Y - 超声波热能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波热能表。包括积算器、流量测量管体、配对温度传感器三部分；其中，积算器包括中央处理器、信号采集模块、电源、显示器、通讯模块、按键模块、射频模块和阀门驱动模块；流量测量管体是一段管道，内装顺流换能器和逆流换能器；配对温度传感器包括进口温度传感器和出口温度传感器。积算器与流量测量管体、配对温度传感器实现电连接，它采集顺流时间、逆流时间和温度信号，从而根据约定公式计算出热交换回路消耗的热能。其优点是：顺流时间、逆流时间和温度信号由同一块超大规模集成电路芯片测量，这块芯片具有高速脉冲发生器，停止信号使能，高精度时钟，使得测量精度极高，电路简单可靠，功耗极低。

Description

超声波热能表

技术领域

本实用新型涉及一种计量装置，特别是涉及一种冷热量计量的超声波热能表。

背景技术

随着我国福利制度的改革和热能计量的规范，在节能减排方针指引下，分户计量已势在必行。目前已有很多城市在积极推行分户计量的方针，由于绝大多数热能表使用传统的机械转子式流量计作为流量测量的核心部件，而当前国情下水系统通常是一个封闭循环系统，水质质量较差，容易堵塞流量计的转子，影响计量精度甚至堵死流量计的转子。因此需要经常维护，运行成本较高且使用寿命普遍不长。另外，温度的测量的精度有限，环境温度的变化导致测量温度的漂移，都直接影响着冷热量测量的精确度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种超声波热能表。

本实用新型的技术方案如下：

是由积算器、流量测量管体、配对温度传感器三部分组成；其中：

1)积算器：包括中央处理器、信号采集模块、电源电源、显示器、通讯模块、按键模块、射频模块和阀门驱动模块，中央处理器分别与显示器、通讯模块、按键模块、射频模块和阀门驱动模块连接，中央处理器和信号采集模块分别接电源模块。

2)流量测量管体：是一段管道，安装于进口管道处，流量测量管体管道内装顺流换能器和逆流换能器，顺流换能器和逆流换能器分别与积算器内的信号采集模块连接；

3)配对温度传感器：包括进口温度传感器和出口温度传感器，进口温度传感器和出口温度传感器分别与积算器内的信号采集模块连接。

本实用新型的具有的有益效果是：

超声波时差测量和温度测量采用同一块超大规模集成电路芯片，使时间测量量化到65ps，温度测量的分辨率达到0.004℃，大大提高了精度；采用配对温度传感器，大大减少了系统误差对测量结果的影响；考虑到管理的方便，设计了通讯远传和射频卡读写电路，为实现集中抄表或预付费提供了可能。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图。

图2是本实用新型的流量测量管体示意图。

图3是本实用新型的积算器的电路原理图。

图4是本实用新型的软件流程图。

图中：1、中央处理器，2、信号采集模块，3、顺流换能器，4、逆流换能器，5、进口温度传感器，6、出口温度传感器，7、电源模块，8、液晶显示器，9、通讯模，10、按键模块，11、射频模块，12、阀门驱动模块，

具体实施方式

下面结合附图及实例对本实用新型进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型是由积算器A、流量测量管体B和配对温度传感器C组成的。其中，

1)积算器A：包括中央处理器1、信号采集模块2、电源电源7、显示器8、通讯模块9、按键模块10、射频模块11和阀门驱动模块12，中央处理器1分别与显示器8、通讯模块9、按键模块10、射频模块11和阀门驱动模块12连接，中央处理器1和信号采集模块2分别接电源模块7。

2)流量测量管体B：是一段管道，安装于进口管道处，流量测量管体B管道内装顺流换能器3和逆流换能器4，顺流换能器3和逆流换能器4分别与积算器A内的信号采集模块2连接；

3)配对温度传感器C：包括进口温度传感器5和出口温度传感器6，进口温度传感器5和出口温度传感器6分别与积算器A内的信号采集模块2连接。

所述信号采集模块2是具有时间测量和温度测量功能的数字信号处理器，其型号是TDC-GP2。所述通讯模块9使用的是M-BUS总线连接方式，所述射频模块11使用的是非接触式射频IC卡。所述流量测量管体B是一段管体，内装有顺流换能器3和逆流换能器4。所述配对温度传感器C是高精度、高稳定性的配对温度传感器，其型号为PT1000。

系统工作时，中央处理器1控制信号采集模块2定时采集得到顺流测量的时间和逆流测量的时间，中央处理器1由此计算得到时间差ΔT，并根据公式：

$V=\frac{C^2\mathrm{\ΔT}}{2L\cos \mathrm{\θ}}$

计算得到流速V；其中C为声音在水中的传播速度。再根据公式：

$Q=K*\frac{\mathrm{\π}}{4}*D^2*V$

可以得到瞬时流量Q，式中K为流速(分布)修正系数。

中央处理器1控制信号采集模块2定时采集得到进口温度和出口温度；中央处理器1在得到流量信号、进口温度信号和出口温度信号后，就可以根据公式：

$E={\∫}_0^t{K}_1\×Q\×\mathrm{\ΔT}\×\mathrm{dt}$

计算得到热交换回路消耗的热能，这里E是热交换回路输出的热能，K1是热修正系数。

如图2所示，本实用新型的流量测量管体B工作原理图。图中，V是液体的流速；D是管段的直径；L是超声波行走的路径长度；Q是超声波行走方向与水流方向的夹角；T1是顺流时间；T2是逆流时间。由于液体流速V的影响，超声波在顺流和逆流时的传播速度是不同的，超声波经过相同的路径L，所用的时间也是不同。顺流时，TDC-GP2能够根据中央处理器1的指令产生脉冲信号驱动顺流换能器3产生超声波并记录开始计时，在逆流换能器4收到超声波后，计时停止，得到顺流时间T1；逆流时，TDC-GP2能够根据中央处理器1的指令产生脉冲信号驱动逆流换能器4产生超声波并开始计时，在逆流换能器3收到超声波后，计时停止，得到逆流时间T2。

如图3所示，是积算器A的电路原理图。

如图4所示，是积算器A的软件流程图。

Claims (4)

1、一种超声波热能表，其特征在于，是由积算器(A)、流量测量管体(B)、配对温度传感器(C)三部分组成；其中：

1)积算器(A)：包括中央处理器(1)、信号采集模块(2)、电源电源(7)、显示器(8)、通讯模块(9)、按键模块(10)、射频模块(11)和阀门驱动模块(12)，中央处理器(1)分别与显示器(8)、通讯模块(9)、按键模块(10)、射频模块(11)和阀门驱动模块(12)连接，中央处理器(1)和信号采集模块(2)分别接电源模块(7)；

2)流量测量管体(B)：是一段管道，安装于进口管道处，流量测量管体(B)管道内装顺流换能器(3)和逆流换能器(4)，顺流换能器(3)和逆流换能器(4)分别与积算器(A)内的信号采集模块(2)连接；

3)配对温度传感器(C)：包括进口温度传感器(5)和出口温度传感器(6)，进口温度传感器(5)和出口温度传感器(6)分别与积算器(A)内的信号采集模块(2)连接。

2、根据权利要求1所述的一种超声波热能表，其特征在于：所述信号采集模块(2)是具有时间测量和温度测量功能的数字信号处理器，其型号是TDC-GP2。

3、根据权利要求1所述的一种超声波热能表，其特征在于：所述通讯模块(9)使用的是M-BUS总线连接方式，所述射频模块(11)使用的是非接触式射频IC卡。

4、根据权利要求1所述的一种超声波热能表，其特征在于：所述流量测量管体(B)是一段管体，内装有顺流换能器(3)和逆流换能器(4)。

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