CN203349966U - 一种双冗余结构的超声波热量表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双冗余结构的超声波热量表，流量测量控制器与换能器驱动电路连接，换能器驱动电路与双2选1模拟开关连接，双2选1模拟开关与换能器组连接，所述换能器组包括4个换能器，其中换能器1与换能器3为一组配对换能器，换能器2与换能器4为一组配对换能器；流量测量控制器还通过总线及信号线分别与时间测量模块组和双2选1模拟开关连接，在时间测量模块组和双2选1模拟开关之间连接有比较器；流量测量控制器还通过总线与主控制器连接，主控制器一个回路通过温度测量模块与温感器1和温感器2连接，主控制器另一个回路与供电模块连接。本实用新型可提高超声波流量表使用的可靠性，避免因换能器的损坏而导致整个热量表的失效。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双冗余结构的超声波热量表，属于热量表技术领域。
背景技术
超声波热量表是目前集中供热中广泛使用的一种计量表计。热量表主要应用于供暖计量场合，与其它计量表计（水表，电表，气表）相比其工作环境更为恶劣，更具特殊性，一旦在应用中发生故障很难维修，由此对其可靠性提出了更高的要求。
由于很多超声波热量表安装于热管线的一次管网，在一次管网内的水都是高温高压。换能器作为超声波热量的核心部件，在高温高压下工作时间久了有可能发生损坏或性能下降，一旦损坏将造成超声波热量表的工作彻底瘫痪，换能器的性能下降也将导致热计量的准确性下降，进而导致整个热量表失效。安装于一次管网块热量表其任务往往是承担一个区域的总热量计量，只有其正常工作方能保证此区域的有效计量，一旦失效将导致一个区域内的计量失败。而热量表一旦发生严重故障（如换能器损坏），在整个采暖季可都是不可能更换的，也就是说其承担整个区域在整个采暖季和计量都是无效的，带来的损失是可想而知的。可以说这种安装于一次管网的热量表在热计量解决方案中地位是非常重要的，所以也为这种热量表的可靠性提出了更高的要求。
另外，由于热量表的安装环境一般是在换热站或管道井，尽管热量表的壳体都会采取一定等级的防水设计，但是也可能会由于材料老化等原因造成表壳内进入水或潮气，由此将破坏电路板的绝缘性能，进而导致电源功率消耗加快。如果不能及时了解故障情况并采取相应措施，则会给用户造成很大的损失。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种双冗余结构的超声波热量表，可提高超声波流量表使用的可靠性，避免因换能器的损坏而导致整个热量表的失效。
本实用新型的具体技术方案如下：一种双冗余结构的超声波热量表，流量测量控制器通过信号线与换能器驱动电路连接，换能器驱动电路通过信号线与双2选1模拟开关连接，双2选1模拟开关通过信号线与换能器组连接，所述换能器组包括4个换能器，其中换能器1与换能器3为一组配对换能器，换能器2与换能器4为一组配对换能器；流量测量控制器还通过总线及信号线分别与时间测量模块组和双2选1模拟开关连接，在时间测量模块组和双2选1模拟开关之间连接有比较器；流量测量控制器还通过总线与主控制器连接，主控制器一个回路通过温度测量模块与温感器1和温感器2连接，主控制器另一个回路与供电模块连接。
所述时间测量模块组由若干个时间测量单元组成，每一个时间测量单元包括计数器和计时模块。
所述供电模块包括电源控制模块和充电电池，电源控制模块中设有电源功率监测模块。
所述流量测量控制器通过信号线与标准时钟连接。
本实用新型的有益效果：
1、采用双冗余结构的换能器方案，包括在机械结构上对双冗余换能器支持以及在电路结构上对双冗余换能器的支持，双换能器可通过用户设定选择三种工作模式：模式1为双换能器实时工作模式，模式2为双换能器交替工作模式，模式3为双换能器主备工作模式，因此即使出现一个换能器损坏失效的情况也不会影响整个超声波热量表的工作；
2、采用双冗余结构的电源设计，其一电源供给为充电电池，另一电源为外部电源，当外部电源接入后断开电池供电，并自动为电池充电，当外部电源断开后，则通过电池供电，电源的供给状态可通过故障监测模块检测并通过本地显示或通讯上传，以便用户即时了解知此信息；
3、电源功率监测模块可以实时检测电源功率的消耗程度，并可通过内置程序判断故障并报警，通过将报警状态在本地显示或通讯上传以便让用户即时了解故障采取措施，防止造成更大的损失；
4、具有故障监测功能，可以分析故障，并可将故障信息通过本地显示或通过通讯传送出去；
5、流量测量控制电路基于数字逻辑电路实现，用数字方法计时，并采用标准时钟进行校准，保证了计时的精确性与稳定性。
综上所述，本实用新型通过双冗余结构的换能器设计以及双冗余结构的电源设计极大增加了超声波热量表的可靠性，通过故障监测功能又可实时发现系统的相关故障，通过这些可靠性设计极大的增加了超声波热量表的环境适应能力。本新用新型的应用场合主要供热管线的一次管网，当然从原理上而言应用于二次管网或其它场合也是可以的。
附图说明
图1是本实用新型主系统框图。
图2是换能器组的装配结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种双冗余结构的超声波热量表，流量测量控制器通过信号线与换能器驱动电路连接，换能器驱动电路通过信号线与双2选1模拟开关连接，双2选1模拟开关通过信号线与换能器组连接，所述换能器组包括4个换能器，如图2所示，其中换能器1与换能器3为一组配对换能器，换能器2与换能器4为一组配对换能器，每组配对换能器在机械结构上两两相对，可以相互发射与收超声波信号；流量测量控制器还通过总线及信号线分别与时间测量模块组和双2选1模拟开关连接，在时间测量模块组和双2选1模拟开关之间连接有比较器，比较器用于将换能器接收到信号转换为方波信号；流量测量控制器还通过总线与主控制器连接，主控制器一个回路通过温度测量模块与温感器1和温感器2连接，主控制器另一个回路与供电模块连接。所述供电模块包括电源控制模块和充电电池，电源控制模块用于对电池供电或外部电源供电进行切换，当切换到外部电源供电时可利用外部电源为电池充电。同时供电模块具有功率监测功能，可将供电状态及功率状态传给主控制器。
主控制器用于控制流量测量控制器工作，一方面读取流量测量控制器所测得的超声波传输时间，将其转换为流量值，另一方面读取温度测量模块所测的进回水温度，然后根据流量值及温度值计算瞬时热量及累积热量，同时可利用换能器故障判断算法判断换能器是否发生故障。
流量测量控制器用于接收主控制器命令，并激发换能器的脉冲串信号，脉冲串信号通过总线选双2选1模拟开关的不同通路以使配对换能器处于接通状态，将换能器激发信号发给相应的换能器，并使对应的换能器信号输入到比较器。流量测量控制器还用于接收时间测量模块组中计数器发出的触发信号，读取计时模块的时间数值并存储。
所述时间测量模块组由若干个时间测量单元组成，每一个时间测量单元包括计数器和计时模块，用于对超声波在每组配对换能器间的信号传输计时。
所述流量测量控制器通过信号线与标准时钟连接。
Claims (5)
1. 一种双冗余结构的超声波热量表，其特征在于：流量测量控制器通过信号线与换能器驱动电路连接，换能器驱动电路通过信号线与双2选1模拟开关连接，双2选1模拟开关通过信号线与换能器组连接，所述换能器组包括4个换能器，其中换能器1与换能器3为一组配对换能器，换能器2与换能器4为一组配对换能器；流量测量控制器还通过总线及信号线分别与时间测量模块组和双2选1模拟开关连接，在时间测量模块组和双2选1模拟开关之间连接有比较器；流量测量控制器还通过总线与主控制器连接，主控制器一个回路通过温度测量模块与温感器1和温感器2连接，主控制器另一个回路与供电模块连接。
2.如权利要求1所述的一种双冗余结构的超声波热量表，其特征在于：所述时间测量模块组由若干个时间测量单元组成，每一个时间测量单元包括计数器和计时模块。
3.如权利要求1所述的一种双冗余结构的超声波热量表，其特征在于：所述供电模块包括电源控制模块和充电电池。
4.如权利要求3所述的一种双冗余结构的超声波热量表，其特征在于：所述电源控制模块中设有电源功率监测模块。
5.如权利要求1所述的一种双冗余结构的超声波热量表，其特征在于：所述流量测量控制器通过信号线与标准时钟连接。
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| CN104477326A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-01 | 重庆长航东风船舶工业公司 | 一种测深装置及船舶 |
| CN109847987A (zh) * | 2019-02-13 | 2019-06-07 | 方兵 | 一种超声加湿器中的变幅杆 |
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