CN203148480U - 超声燃气表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于仪表领域，特别涉及一种燃气表。本实用新型的超声燃气表通过在燃气表内设置超声波检测装置来测定燃气的流量，并显示在显示模块上，包括表体、表体内设置有超声波检测装置，整个超声波检测装置集成在一个电路板上，体积小、重量轻，重复性好，压损小，不易老化，使用寿命长；由于是全电子式，无机械部分，不受机械磨损、故障影响，产品的可靠性和精度提高很多；而且超声波传感器可以通过不断的发送超声波信号，从而获取燃气的瞬时流量及累积流量信息；全电子式的结构，智能化程度高，可以扩展为预付费表、增加无线传输等功能。
Description
技术领域
本实用新型属于仪表领域，特别涉及一种燃气表。
背景技术
燃气表是一种用于计算使用燃气的计量用具。通常的燃气表连接方式是一端连接燃气管道，另一端连接到使用燃气的器具上，当用户使用燃气时，燃气自燃气管道经燃气表、连接管道进入使用燃气的器具；一般的膜式燃气表对使用燃气的计量是通过设置在燃气表内的机械式计量器具，即燃气在经过燃气表时推动设置在燃气表内的传动机构带动一个机械式计数器跳动，当燃气停止流动时，计数器也停止跳动，最终是通过计数器上显示的数字来确定用气量的多少，但是这种燃气表有以下几个缺点：首先是体积较大，安装时占用较大的空间很不方便，其次这种机械式的燃气表使用时间久了之后会出现精度劣化现象，即燃气表的传动机构会出现老化现象，使计量精度降低；还有就是机械式传动会出现一些噪音，影响室内环境。
实用新型内容
本实用新型针对上述问题提供一种体积小、精度高、无噪音的超声燃气表。
本实用新型的技术方案为：超声燃气表，包括表体，所述表体内设置有超声波检测装置，超声波检测装置包括主控模块、数据采集模块、显示模块、GPRS模块以及超声波传感器一、超声波传感器二；
所述的超声波传感器一 、超声波传感器二都与数据采集模块相连，并分别设置在表体的管道腔体内燃气流通路径的上游和下游，超声波传感器一、超声波传感器二分别用于向对方发射超声波信号和接收对方的超声波信号；
所述的数据采集模块与主控模块相连，用于采集超声波传感器一、超声波传感器二接收到的信号，将信号数据转换成数字量传给主控模块；
所述的显示模块与主控模块连接，用于显示燃气表的流量信息和报警信息；
所述的GPRS模块与主控模块相连，从主控模块获取燃气表的相关信息，并可将获取的信息传输到网络；
所述的主控模块用于处理数据采集模块传递过来的数据并得到燃气的流量，同时控制显示模块的显示。
作为优选，所述的超声波检测装置还包括校正模块，校正模块与主控模块相连，校正模块用于校准燃气流量，通过校正模块对得到的燃气流量进行校准使燃气流量的精度更高。
作为优选，所述的超声波检测装置还包括数据存储模块，数据存储模块与主控模块相连，数据存储模块用于存储用户信息和燃气表信息参数。
作为优选，所述的超声波检测装置还包括电源模块，电源模块与主控模块相连，电源模块用于给燃气表提供电源。
作为优选，所述的超声波检测装置还包括IC卡读写模块，IC卡读写模块与主控模块相连。
作为优选，所述的超声波检测装置还包括报警模块，报警模块与主控模块相连。
作为优选，所述的超声波检测装置还包括阀门驱动模块，阀门驱动模块与主控模块相连，阀门驱动模块连接表体上的阀门，阀门驱动模块连接有用作关断阀门的备用电源的超级电容；当燃气表测量到燃气流量异常时，可以关闭阀门停止供气。
作为优选，所述的超声波检测装置还包括电压检测模块，电压检测模块与主控模块相连，电压检测模块用于检测电源模块电压。
作为优选，所述燃气表体的管道内设有用于测量流体静止时的超声波传输速度的参考气室，内设有一个超声波传感器三，超声波传感器三与数据采集模块相连，超声波传感器三将测得的信号传输给数据采集模块；能消除燃气表中的燃气在不同工况下对测量准确度的影响。
所述的参考气室的布局为：参考气室内的超声波传感器三呈收发一体结构，呈收发一体结构的超声波传感器三布置在气室的轴向一端，参考气室内布置有2个用于反射从超声波传感器中发射的超声波的反射部。
作为优选，所述燃气表体的管道内设有用于测量流量的扩散式流量气室；可方便地形成长距离的对射式测量路径，减小测量气室的体积，降低成本，提高超声波测量气体流量的精度。
所述的流量气室的布局为：包括一个用作容纳测量气体的腔体、两个超声波传感器和两个挡板，腔体的两端分别通过两个挡板与燃气表本体相连，腔体包括两个缓冲气室、直管段腔体，两个缓冲气室分布在直管段腔体的两端，每个缓冲气室内安装一超声波传感器，两个超声波传感器形成对射信号。
本实用新型的超声燃气表通过在燃气表内设置超声波检测装置来测定燃气的流量，并显示在显示模块上，整个超声波检测装置大都集成在一个电路板上，体积小、重量轻，重复性好，压损小，不易老化，使用寿命长；由于是全电子式，无机械部分，不受机械磨损、故障影响，产品的可靠性和精度提高很多；而且超声波传感器可以通过不断的发送超声波信号，从而获取燃气的瞬时流量及累积流量信息；全电子式的结构，智能化程度高，可以扩展为预付费表、增加无线传输等功能。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意爆炸图。
图2为本实用新型的超声波传感器一、超声波传感器二设置在管道腔体内的示意图。
图3为本实用新型的超声波检测装置的原理框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括前壳体2和后壳体6组成的表体，前壳体2上装有电池盖板1，参考气室4通过转接管3和流量气室7连接，参考气室4内设置有一个超声波传感器三，燃气表通过接头5和外界的燃气管道连接。
如图2所示，超声波传感器一8、超声波传感器二10设置在流量气室7内燃气流通路径的上游和下游，上游的超声波传感器一8发出超声波给下游的超声波传感器二10，可以得到传送时间T1；然后由相反方向从下游的超声波传感器二10向上游的超声波传感器一8发出超声波，可以得到传送时间T2；然后通过以下方法可以得到燃气的流速U：
上游到下游的传送时间：T1= L/(C+U)；
下游到上游的传送时间：T2= L/(C-U)；
一般来说，流体的流速远小于超声波在流体中的传播速度，那么超声波传播时间差为：Δt= T2- T1=2LU/(C2-U2)
则燃气流速为：
U=0.5C2（T2- T1）/L,
其中，
L为超声波传感器一8与超声波传感器二10之间超声波传播的距离；
C为超声波在没有气体流动时的通气管道腔体内的传播速度；
设通气管道的截面积为S，气体流动时间为T
则燃气表的流量Q为：Q=U*S*T。
由于气体在流路中的流动受到气体内壁的阻力，所以流动速度不均匀，靠近腔壁的气体流速慢，靠近中央的气体流速快。而由公式计算得出的流速U是一个有超声波转换的平均速率，简单地将单位截面积S与流速U相乘并不能反映实际准确的气体流量。所以在流量气室7的两端分别设置有缓冲气室，燃气通过缓冲气室后扩散进入流路中的直管段腔体9，这样流动速度相对均匀，进而得到的流速U能够更为准确的反映气体的流动速度。
如图3所示，超声波传感器一8、超声波传感器二10都与数据采集模块相连，数据采集模块用于采集超声波传感器一8、超声波传感器二10接收到的信号，将信号数据转换成数字量传给主控模块。
显示模块与主控模块连接，根据需要显示燃气表的信息；主要显示内容有：流量信息、瞬时流量和累计流量、阀门开关状态、电源电压状态、气体流向状态，以及报警信息等。
超声波传感器一8和超声波传感器二10分别收到对方发出的超声波信号后，通过数据采集模块将采集的数据传送给主控模块，主控模块根据传送过来的数据得到超声波传感器一8传送超声波信号到达超声波传感器二10的传送时间T1和超声波传感器二10传送超声波信号到达超声波传感器一8的传送时间T2，然后通过燃气流量的计算公式得到燃气的流量Q。显示模块采用液晶显示屏，可以较为方便灵巧的显示燃气表的流量信息，包括瞬时流量和累计流量。
GPRS模块从主控模块获取燃气表的相关信息，并可将获取的信息传输到网络；
燃气表上同时设置校正模块用以校正燃气流量值，由于在实际流量测量的时候，很多因素都会影响到测量结果，所以有必要对理论计量值进行校正，校正公式为Q1=KQ+B，其中Q1为校正后的流量，Q为按照公式计算得到的理论流量值，K、B为校正参数，K、B值的确定可以在检定表具的时候，向燃气表输入多组不同的燃气流量，测出多组理论计算值，得到多组燃气流量的实际值和理论计算值后，可以通过最小二乘法或者曲线拟合法等确定最佳的一个校正参数K、B的值。
主控模块连接数据存储模块，数据存储模块采用EPROM存储器，用于存储用户信息、表号信息、计量参数信息、使用信息、异常报警信息等各种燃气表信息和用户信息。
主控模块连接有给燃气表提供电源的电源模块，为整个装置提供电源。
主控模块连接有IC卡读写模块，IC卡读写模块用于IC卡与燃气表进行信息传递，用户可以通过燃气公司预先缴纳燃气费用，然后燃气公司向IC卡写入缴费信息，用户通过IC卡与燃气表信息交换实现燃气的通断，从而实现燃气表的预付费功能。
主控模块连接有报警模块，当燃气表发生异常时，或掉电或存储气量不足时，发出蜂鸣器报警声音，提请用户注意。
主控模块连接有阀门驱动模块，阀门驱动模块连接阀门，当燃气表检测到燃气流量异常或者电源模块电压欠压时，主控模块就通过阀门驱动模块控制阀关闭通气管道，停止供气；当燃气流量以及电源电压恢复正常后，主控模块就控制阀门打开通气管道，恢复供气。
阀门驱动模块连接有用作关断阀门的备用电源的超级电容，在电源掉电后，采用备用的超级电容供电来执行阀门关闭的执行命令。
主控模块连接有用于检测电源模块电压的电压检测模块，电压检测模块检测电源模块的电压，当电源电压降到欠压值时，发出欠压信号给主控模块，主控模块发出报警命令、阀门关闭命令、数据存储命令以及停止IC卡读写命令，各功能模块按照命令执行。
燃气表体的管道内设有用于测量流体静止时的超声波传输速度的参考气室，内设有一个超声波传感器三，超声波传感器三与数据采集模块相连，将测得的信号传输给数据采集模块，能消除燃气表中的燃气在不同工况下对测量准确度的影响。布局为：参考气室内设的超声波传感器三呈收发一体结构，呈收发一体结构的超声波传感器三布置在气室的轴向一端，参考气室内布置有2个用于反射从超声波传感器中发射的超声波的反射部。
燃气表体的管道内设有用于测量流量的扩散式流量气室，可方便地形成长距离的对射式测量路径，减小测量气室的体积，降低成本，提高超声波测量气体流量的精度。布局为：包括一个用作容纳测量气体的腔体、超声波传感器一8、超声波传感器二10和两个挡板，腔体的两端分别通过两个挡板与燃气表本体相连，腔体包括两个缓冲气室、直管段腔体9，两个缓冲气室分布在直管段腔体9的两端，每个缓冲气室内安装一超声波传感器，两个超声波传感器形成对射信号。
Claims (10)
1.一种超声燃气表，包括表体，其特征在于，所述表体内设置有超声波检测装置，超声波检测装置包括主控模块、数据采集模块、显示模块、GPRS模块以及超声波传感器一、超声波传感器二；
所述的超声波传感器一、超声波传感器二都与数据采集模块相连，并分别设置在表体的管道腔体内燃气流通路径的上游和下游，超声波传感器一、超声波传感器二分别用于向对方发射超声波信号和接收对方的超声波信号；
所述的数据采集模块与主控模块相连，用于采集超声波传感器一、超声波传感器二接收到的信号，将信号数据转换成数字量传给主控模块；
所述的显示模块与主控模块连接，用于显示燃气表的流量信息和报警信息；
所述的GPRS模块与主控模块相连，从主控模块获取燃气表的相关信息，并可将获取的信息传输到网络；
所述的主控模块用于处理数据采集模块传递过来的数据并得到燃气的流量，同时控制显示模块的显示。
2.根据权利要求1所述的超声燃气表，其特征在于，所述的超声波检测装置还包括校正模块，校正模块与主控模块相连，校正模块用于校准燃气流量。
3.根据权利要求1所述的超声燃气表，其特征在于，所述的超声波检测装置还包括数据存储模块，数据存储模块与主控模块相连，数据存储模块用于存储用户信息和燃气表信息参数。
4.根据权利要求1所述的超声燃气表，其特征在于，所述的超声波检测装置还包括电源模块，电源模块与主控模块相连，电源模块用于给燃气表提供电源。
5.根据权利要求1所述的超声燃气表，其特征在于，所述的超声波检测装置还包括IC卡读写模块，IC卡读写模块与主控模块相连。
6.根据权利要求1所述的超声燃气表，其特征在于，所述的超声波检测装置还包括报警模块，报警模块与主控模块相连。
7.根据权利要求1所述的超声燃气表，其特征在于，所述的超声波检测装置还包括阀门驱动模块，阀门驱动模块与主控模块相连，阀门驱动模块连接表体上的阀门，阀门驱动模块连接有用作关断阀门的备用电源的超级电容。
8.根据权利要求1所述的超声燃气表，其特征在于，所述的超声波检测装置还包括电压检测模块，电压检测模块与主控模块相连，电压检测模块用于检测电源模块电压。
9.根据权利要求1所述的超声燃气表，其特征在于，所述燃气表体的管道内设有用于测量流体静止时的超声波传输速度的参考气室，内设有一个超声波传感器三，超声波传感器三与数据采集模块相连，超声波传感器三将测得的信号传输给数据采集模块，
所述的参考气室的布局为：参考气室内设的超声波传感器三呈收发一体结构，呈收发一体结构的超声波传感器布置在气室的轴向一端，参考气室内布置有2个用于反射从超声波传感器中发射的超声波的反射部。
10.根据权利要求1所述的超声燃气表，其特征在于，所述燃气表体的管道内设有用于测量流量的扩散式流量气室，
所述的流量气室的布局为：包括一个用作容纳测量气体的腔体、超声波传感器一、超声波传感器二和两个挡板，腔体的两端分别通过两个挡板与燃气表本体相连，腔体包括两个缓冲气室、直管段腔体，两个缓冲气室分布在直管段腔体的两端，每个缓冲气室内安装一超声波传感器，两个超声波传感器形成对射信号。
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