CN205049215U - 一种超声波水表计量特性检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种超声波水表计量特性检测装置，包括检测台、储水箱、PLC、以及与PLC连接的上位机，检测台上设有用于固定超声波水表串接组的检测台，储水箱和待测超声波水表串联组的进水口和出水口之间分别设有供水机构和回水机构，回水机构上设有与上位机连接的计量件，回水机构包括称重桶，待测超声波水表串联组的出水口通过第一管道连接至称重桶，称重桶通过第二管道连接至储水箱，第一管道上设有流量调节机构，第二管道上设有启停阀，启停阀和流量调节机构均与PLC连接。本实用新型检测精度高，检测能耗低；杜绝了因水溢出引起的短路风险；能够提高检测的准确度、可靠性和检测效果，同时检测后自动存储数据利于后续的数据分析和产品跟踪。

Description

一种超声波水表计量特性检测装置

技术领域

本实用新型属于测量技术领域，涉及一种检测装置，具体涉及一种超声波水表计量特性检测装置。

背景技术

超声波水表是通过检测超声波束在水中顺流逆流传播时因速度不同而产生的时差，分析处理得出水的流速从而进一步计算出水的流量的一种新式水表，与传统机械式水表相比较具有精度高，可靠性好，量程比宽，使用寿命长等特点。超声波水表在出厂之前需要对水表的计量特性进行检测，目前还没有一套设备能够实现超声波水表的精确、生产线式的自动化检测。

专利号为201110171012.7，授权公告号为CN102353427，专利名称为：“水表计量特性检测装置及利用本检测装置的检测方法”的中国专利中公开了一种水表的自动化检测装置，这一检测装置检测的是机械水表，公开的检测装置和检测方法存在如下主要缺点：1、水在由储水箱、称重容器、换向器和水表管路构成的循环系统内一直流动，检测准确度只能满足传统机械水表的检测，对于现行超声波水表的检测，检测精度不够，同时，水一直处于流动状态，不能做到节能要求；2、流量调节机构中控制过液管道通断采用电磁阀，在过液管内出现溢水的情况下，溢出水接触电磁阀的接线端子会出现短路，影响整个控制系统工作；3、监测流动水水温的第一温度传感器置于储水箱内，因为流入各水表内的水是预先储存在稳压灌内的，随着不同的储存时间，水的温度会有变化，第一温度传感器设置在储水箱内不能真实的反应流入各水表和称重容器内的水温，使得后续根据这一水温选择水密度的可靠性不高。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种超声波水表计量特性检测装置，结构设计精简紧凑，检测精度高，同时确保检测使用的安全性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种超声波水表计量特性检测装置，包括检测台、储水箱、PLC、以及与PLC连接的上位机，所述检测台上设有能将依次串接设置的若干个待测超声波水表固定在检测台上的固定机构，所述储水箱和待测超声波水表串联组的进水口之间设有能将储水箱内的水输入待测超声波水表内的供水机构，所述储水箱和待测超声波水表串联组的出水口之间设有能使待测超声波水表内的水回流至储水箱内的回水机构，所述回水机构上设有能够计量过水量的计量件，所述计量件与上位机连接，其特征在于：所述回水机构包括称重桶，所述待测超声波水表串联组的出水口通过第一管道连接至所述称重桶，所述称重桶通过第二管道连接至储水箱，所述第一管道上设有流量调节机构，所述第二管道上设有启停阀，所述启停阀和流量调节机构均与PLC连接。

本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括所述流量调节机构包括连通第一管道的过液管道，所述过液管道上设有第一气动阀和手动流量调节阀，控制驱动所述第一气动阀的设有第一电磁阀，所述第一电磁阀与PLC连接。

本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括所述过液管道为按流量大小的等级区分的多个，多个所述过液管道相互独立设置且均与所述第一管道连通，每根所述过液管道上均设有第一气动阀和手动流量调节阀，控制驱动每个第一气动阀的均设有第一电磁阀，每个第一电磁阀均与PLC连接。

本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括所述计量件为按重量等级区分的至少两个电子称。

本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括每个所述待测超声波水表上均设有超声波传感器和第一温度传感器，所述超声波传感器和第一温度传感器均与上位机连接。

本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括所述固定机构包括若干个能将相邻两个待测超声波水表相连的接管和分别位于待测超声波水表串联组两端的上接头和下接头，所述上接头和检测台之间设有液压缸，所述液压缸的缸体固定在检测台上，所述上接头固定在液压缸的活塞杆上，所述下接头固定在检测台上、且内部与第一管道连通。

本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括所述供水机构包括水泵和稳压灌，所述水泵的进水口与储水箱连接，其出水口与稳压灌连通，所述水泵的电机通过变频器与PLC连接，所述稳压灌内设有与PLC连接的压力传感器，所述稳压灌通过带第二气动阀的管道与上接头连通，控制驱动所述第二气动阀的设有与PLC连接的第二电磁阀。

本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括所述稳压灌还通过一带有第三气动阀的管道连通至所述储水箱，控制驱动所述第三气动阀的设有与PLC连接的第三电磁阀。

本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括所述稳压灌和储水箱内均设有加热器，所述储水箱内还设有制冷器。

本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括于：所述储水箱内、以及检测台的进水口、和出水口处还设有均与PLC连接的第二温度传感器。

本实用新型的有益效果是：1、采用启停法，水只在检测过程中按照规定流量流动，检测精度高，降低检测能耗；

2、整个水循环系统中用于直接控制过水管道开、关的阀门统一采用气动阀，杜绝了因水溢出引起的短路风险；另一方面通过电磁阀来驱动气动阀的工作又可以实现气动阀的远程监控操作。

3、监测水温的第一温度传感器设置在超声波水表内，使得反馈到上位机的水温不会出现误差，提高检测的准确度和可靠性；

4、超声波水表和上位机之间基于MBUS线依据CJ188协议进行双向通信，可以根据需要读取想要数据，如时间，流量，也可以向被检表写入相关数据如校时，修正系数，可以做到检测、标定一次搞定，免除中间环节，提高效果；

5、上位机内存储有所有的检测数据，利于后续的数据分析和产品跟踪。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例的控制原理图；

图3是本实用新型优选实施例的检测流程图；

图4是本实用新型优选实施例的固定机构的结构示意图。

其中，2-检测台，4-储水箱，6-PLC，8-上位机，9-超声波水表，10-计量件，12-称重桶，14-第一管道，16-第二管道，18-启停阀，20-过液管道，22-第一气动阀，24-手动流量调节阀，26-第一电磁阀，28-超声波传感器，30-第一温度传感器，32-接管，34-上接头，36-下接头，38-液压缸，40-活塞杆，42-水泵，44-稳压灌，46-变频器，48-压力传感器，50-第二气动阀，52-第二电磁阀，54-第三气动阀，56-第三电磁阀，58-加热器，60-第二温度传感器，62-制冷器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1、2所示，本实施例中公开了一种超声波水表计量特性检测装置，包括检测台2、储水箱4、PLC6、上位机8、设置在超声波水表9内的超声波传感器28和第一温度传感器30、固定机构、供水机构和回水机构。

其中，上位机8和PLC6内均具有根据条件对应开发的系统或程序，超声波水表和上位机8之间基于MBUS线依据CJ188协议进行双向通信。

超声波水表检测水流量的原理如下：超声波传感器28的换能器向水中发射超声波束，利用超声波束在水中顺流逆流传播的因速度不同而产生时差，计在顺流时超声波束自发出到接收的时间为T1，计在逆流时超声波束自发出到接收的时间为T2，超声波传感器将代表T1和T2的数据通过数据线给到超声波水表的积算仪专用测量IC芯片上，IC芯片根据T1和T2的差值ΔT精确的计算流过超声波水表9进水口和出水口的水量，并以水的体积为最终计算结果和显示结果。超声波水表的IC芯片与上位机8之间基于MBUS线依据CJ188协议进行双向通信，将计算结果反馈到上位机8中。同时超声波水表9内的第一温度传感器30采集流经水表的水的温度值，并反馈到上位机8，作为上位机8选择水密度ρ的依据。

如图1、4所示，本检测装置一般同时检测六个依次串接的超声波水表9，当然，同时检测超声波水表的数量并不是本实用新型的限制条件，可以根据需要变化同时检测超声波水表的数量，本实施例中以同时检测六个相互串联的超声波水表9进行描述，用于固定超声波水表的固定机构包括五个接管32、一个上接头34、一个下接头36，所有接管32同轴设置，检测时将待测超声波水表9嵌入相邻的两根接管32之间，上接头34和下接头36分别位于所有接管32组成的接管组件两端，且上接头34和下接头36均与接管32同轴设置，下接头36直接固定在检测台2上，上接头34和检测台2之间设有液压缸38，液压缸38的缸体固定在检测台2上，上接头34固定在液压缸38的活塞杆40上，活塞杆40移动时带动上接头34轴线移动，即能改变上接头34和下接头36之间的距离。上述液压缸11通过带阀门的管道与供水机构连接，开启阀门后水便进入液压缸38推动活塞杆40移动，实现待测超声波水表9的密封夹紧。为了避免管道内溢出的水造成控制系统的电路短路，本实用新型优选阀门为气动阀(如图第二气动阀50)，进一步的为了远程监控第二气动阀50的通断，控制驱动所述第二气动阀50的设有与PLC6连接的第二电磁阀52。

供水机构包括水泵42和稳压灌44，所述水泵42的进水口与储水箱4连接，其出水口与稳压灌44连通，上接头34与稳压灌44连通，所述水泵42的电机通过变频器46与PLC6连接，为了更好的监测稳压灌44内的水压，所述稳压灌44内设有与PLC6连接的压力传感器48。供水机构通过水泵42将储水箱4内的水抽吸至稳压灌44内，通过变频器控制水泵42电机的转速来调节抽水的速度，压力传感器48实时监测稳压灌44内的压力值并反馈到PLC6，当压力达到预设值时，PLC6发送信号到变频器46，通过变频器46控制电机转动把水压稳定在预设值，经过稳压灌44的缓存可以保证输入待测超声波水表9内的水压平稳，使得检测的时候能够排除压力不稳对检测准确性的影响，提高检测效果。

稳压灌44还通过一带有第三气动阀54的管道连通至储水箱4，控制驱动所述第三气动阀54的设有与PLC连接的第三电磁阀56。稳压灌44和储水箱4单独通过带气动阀的管道连通后，一方面测量结束后将稳压灌44内的高压水回流至储水箱4内，另一方面稳压灌44和储水箱4之间形成的小循环回路使得两者之间的水温一致，使得监测的时候能够排除水温不一致对检测准确性的影响，进一步提高检测效果。进一步的，考虑水表出厂前需要在不同的温度(比如5°、30°或者50°等)下进行性能测试，又或者考虑冬夏季节温差变化的影响，本实用新型优选的稳压灌44和储水箱4内均设有加热器58，所述储水箱4内还设有制冷器62。加热器58和制冷器62的设置使得可以根据实际的检测需要来调整水的水温。为了监测水温是否达到要求，在储水箱4内、以及检测台2的进水口、和出水口处还设有均与PLC连接的第二温度传感器60。

本实用新型的回水机构包括称重桶12、第一管道14、第二管道16、流量调节机构，计量件10。所述计量件10优选采用按重量等级区分的至少两个电子称，电子称之间联动配合，重量级小的电子称测小流量点，重量级大的电子称测大流量点，以减小测试累积误差。

第一管道14一端与下接头36连通，第一管道14的另一端连接至称重桶12，流量调节机构设置在第一管道14上，所述启停阀18和流量调节机构均与PLC6连接；第二管道16连通称重桶12和储水箱4，所述第二管道16上设有启停阀18，流量调节机构包括过液管道20，所述过液管道20上设有手动流量调节阀24和控制过液管道20通断的阀门，为了避免过液管道20内溢出的水造成控制系统的电路短路，本实用新型优选控制过液管道20通断的阀门为第一气动阀22，控制驱动所述第一气动阀22的设有一第一电磁阀26，所述第一电磁阀与PLC连接，过液管道20连通第一管道14，通过手动流量调节阀24设置水流量参数，PLC通过控制第一电磁阀26的通断来控制第一气动阀22的通断，既实现了远程控制，又避免了因过液管道20内溢出水造成控制系统的短路短路问题。

为了能根据不同流量点检测的需要而具有流量切换的功能，本实用新型的过液管道20为按流量大小的等级区分的多个，多个所述过液管道20相互独立设置且均与所述第一管道14连通，且每根所述过液管道14上均设有第一气动阀22和手动流量调节阀24，控制驱动每个第一气动阀22的均设有第一电磁阀26，每个第一电磁阀26均与PLC连接。如图1所示，优选过液管道20为并排设置的四根，对应四根过液管道20可以设置四个流量点，如10L、16L、100L、1000L，一根过液管道20对应一个流量点，例如，测试10L的流量点时，只打开控制10L流量点的手动流量调节阀24，其它测量点的手动流量调节阀24全部关闭。其中，流量点大小的设置和过液管道20根数的设置并不是本实用新型的限制条件，可以根据检测需要进行调整。

如图3所示，利用上述的检测装置检测超声波水表计量特性的方法，依次包括调整初始状态、装夹、冲水排气、均温、称重桶较零、供水机构准备、检测、计算步骤，同时还可以根据计算结果对待测超声波水表9进行标定调整系数。

调整初始状态是指本检测装置通电后对各部件的调整，压力传感器48实时地将检测的信号通过PLC传输至上位机8并在上位机8上显示，同时，根据压力传感器48反馈的水压值，上位机8能自动的通过PLC控制水泵42开启或关闭，进一步的，PLC还可以通过变频器46控制水泵42电机转速的快慢，最终目的是确保稳压灌44内的压力值为0.5MPa。

调整初始状态还包括根据检测需要启动加热器58或者制冷器62来调整储水箱4内的水温，适当的时候还可以启动加热器58来调整稳压灌44内的水温，第二温度传感器60实时的将监测到的储水箱4和检测台2进水口、出水口处的水温反馈到PLC。上位机8实时的读取水温，并与第一温度传感器30监测到的待测超声波水表9处的水温进行比对。

装夹是将待测超声波水表9依次串接通过固定机构固定在检测台2上，具体说是将待测超声波水表9嵌入接管32和接管32之间、接管32和下上接头36以及接管32和上接头34之间，然后，通过PLC控制开启第二电磁阀52使得第二气动阀50开启，第二气动阀50开启使液压缸38内腔与稳压灌44连通，活塞在水压作用下使活塞杆40伸出进而推动待测超声波水表9和接管32移动，使得待测超声波水表9固定在检测台2上且待测超声波水表9的两端与各接管32和上接头34、下接头36之间密封连接。

冲水做排气、均温处理：通过PLC控制开启第二电磁阀52打开第二气动阀50、控制开启流量调节机构的所有第一气动阀22和手动流量调节阀24、以及打开启停阀18，水从储水箱4出发依次经过稳压灌44、各待测超声波水表9、第一管道14、称重桶12、第二管道16再回到储水箱4内，使得各管道内的气体排出，同样水温的水流经各管道时实现各管道、容器的均温处理，待水循环流动3min后，超声波水表9内的第一温度传感器30采集流经水表内的水的温度，并反馈至上位机8，上位机8对应采集的水温在数据库内存储的水的温度-密度表中查找水的计算密度ρ；

称重桶较零：通水排气、均温后首先关闭第二气动阀50、控制关闭流量调节机构的所有第一气动阀22和手动流量调节阀24，一定时间之后关闭启停阀18，待电子称稳定后称重计量称重桶12的初始重量G1，电子称将初始重量G1反馈到上位机8中保存；

供水机构准备：通过上位机8的I/O设备发送开启水泵指令，PLC接收到开启水泵指令时一方面控制打开水泵42，另一方面发送信号到变频器46，变频器46控制水泵42的电机转速来提升稳压灌的压力，压力传感器48实时监测稳压灌内的压力值并反馈到PLC，当压力达到0.5MPa时，PLC发送信号到变频器46，通过变频器46控制电机转动把水压稳定在0.5MPa；

第一个流量点检测：根据检测需要对超声波水表9依次进行多个流量点检测，例如依次进行10L、16L、100L、1000L流量点的检测，10L流量点检测时，人为选择开启控制流量调节机构的10L流量点的一个手动流量调节阀24，通过手动流量调节阀设置水流量参数，其它的手动流量调节阀24全部关闭，通过上位机的I/O设备发送开始检测指令，PLC接收到检测指令时控制开启第二电磁阀52(开启第二气动阀50)、和与已经选择开启的手动流量调节24阀对应的第一电磁阀26(开启第一气动阀22)，水经稳压灌44、各待测超声波水表9、第一管道14和第二管道16流进称重桶12内，上位机不断读取电子称数据，当称重桶12内水的重量达到设定值G2时，控制关闭第一电磁阀26(关闭第一气动阀22)，上位机基于MBUS线依据CJ188协议与各超声波水表进行双向通信，直接读取流经各待测超声波水表的水的体积值V_d；

计算：上位机内存储有公式：误差E＝(G2-G1)/ρ-V_d，按照公式计算各待测超声波水表的误差E并一一对应的显示计算结果，并按照约定格式保存所有测试数据；

误差显示：上位机内存储有预设误差值E_i，当检测到超声波水表的误差值E超过E_i时，红色预警显示，并鸣响提醒，完成第一个流量点的检测；

第二个流量点检测：第二个流量点检测结束后，开启第二个流量点的手动流量调节阀24，其它的手动流量调节发24全部关闭，其它检测、计算、误差显示步骤与上述过程相同；

按照上述的步骤依次进行第三个流量点、第四个流量点的检测，完成一批次超声波水表9的测试。

四个流量点检测结束后控制开启启停阀18，水从称重桶12内流入储水箱内，等待进入下一批次超声波水表9的测试。

本实用新型的检测装置所有的检测数据都存储在上位机内，利于后续的数据分析和产品跟踪。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (10)

1.一种超声波水表计量特性检测装置，包括检测台、储水箱、PLC、以及与PLC连接的上位机，所述检测台上设有能将依次串接设置的若干个待测超声波水表固定在检测台上的固定机构，所述储水箱和待测超声波水表串联组的进水口之间设有能将储水箱内的水输入待测超声波水表内的供水机构，所述储水箱和待测超声波水表串联组的出水口之间设有能使待测超声波水表内的水回流至储水箱内的回水机构，所述回水机构上设有能够计量过水量的计量件，所述计量件与上位机连接，其特征在于：所述回水机构包括称重桶，所述待测超声波水表串联组的出水口通过第一管道连接至所述称重桶，所述称重桶通过第二管道连接至储水箱，所述第一管道上设有流量调节机构，所述第二管道上设有启停阀，所述启停阀和流量调节机构均与PLC连接。

2.根据权利要求1所述的一种超声波水表计量特性检测装置，其特征在于：所述流量调节机构包括连通第一管道的过液管道，所述过液管道上设有第一气动阀和手动流量调节阀，控制驱动所述第一气动阀的设有第一电磁阀，所述第一电磁阀与PLC连接。

3.根据权利要求2所述的一种超声波水表计量特性检测装置，其特征在于：所述过液管道为按流量大小的等级区分的多个，多个所述过液管道相互独立设置且均与所述第一管道连通，每根所述过液管道上均设有第一气动阀和手动流量调节阀，控制驱动每个第一气动阀的均设有第一电磁阀，每个第一电磁阀均与PLC连接。

4.根据权利要求1所述的一种超声波水表计量特性检测装置，其特征在于：所述计量件为按重量等级区分的至少两个电子称。

5.根据权利要求1所述的一种超声波水表计量特性检测装置，其特征在于：每个所述待测超声波水表上均设有超声波传感器和第一温度传感器，所述超声波传感器和第一温度传感器均与上位机连接。

6.根据权利要求1所述的一种超声波水表计量特性检测装置，其特征在于：所述固定机构包括若干个能将相邻两个待测超声波水表相连的接管和分别位于待测超声波水表串联组两端的上接头和下接头，所述上接头和检测台之间设有液压缸，所述液压缸的缸体固定在检测台上，所述上接头固定在液压缸的活塞杆上，所述下接头固定在检测台上、且内部与第一管道连通。

7.根据权利要求6所述的一种超声波水表计量特性检测装置，其特征在于：所述供水机构包括水泵和稳压灌，所述水泵的进水口与储水箱连接，其出水口与稳压灌连通，所述水泵的电机通过变频器与PLC连接，所述稳压灌内设有与PLC连接的压力传感器，所述稳压灌通过带第二气动阀的管道与上接头连通，控制驱动所述第二气动阀的设有与PLC连接的第二电磁阀。

8.根据权利要求7所述的一种超声波水表计量特性检测装置，其特征在于：所述稳压灌还通过一带有第三气动阀的管道连通至所述储水箱，控制驱动所述第三气动阀的设有与PLC连接的第三电磁阀。

9.根据权利要求7所述的一种超声波水表计量特性检测装置，其特征在于：所述稳压灌和储水箱内均设有加热器，所述储水箱内还设有制冷器。

10.根据权利要求1所述的一种超声波水表计量特性检测装置，其特征在于：所述储水箱内、以及检测台的进水口、和出水口处还设有均与PLC连接的第二温度传感器。