CN205228682U - 基于压力计的超声波热量表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于压力计的超声波热量表，内部设置有MSP430单片机，MSP430单片机外部连接有测温模块、测热量模块、触摸按键模块、LCD显示模块、远程通信模块、红外通信模块、电源模块和测压模块，其中，测温模块采用Pt1000传感器；测热量模块利用换能器将电能转化成机械能，利用收发脉冲测量流速，配合测温模块计算热量；LCD显示模块利用按键进行热量表信息的查看；触摸按键模块利用按键进行液晶屏的翻页；电源模块给单片机及其外围电路供电；远程通讯模块将热量表的信息通过M_BUS或者RS485进行远传；测压模块利用管段上安装压力计。该实用新型系统能够使得热量测量精度更高，压损查看更加便捷。

Description

基于压力计的超声波热量表

技术领域

本实用新型属于超声测量技术领域，具体涉及一种基于压力计的超声波热量表。

背景技术

超声波热量表测量热量是对流速，温度在时间基础上积分得出的，压损与流速具有一定关系。大口径的超声波热量表压涉及缩径等问题，由伯努利方程可发现压损较小口径热量表压损大很多。我司在大口径热量表法兰处开槽安装压力计与热量表通过数据线相连，直接读取压力值，计算出压损，运用一系列算法使热表测量更加准确。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于压力计的超声波热量表，方便更好地测试。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。

一种基于压力计的超声波热量表，内部设置有MSP430单片机，内部设置有MSP430单片机外部连接有测温模块、测热量模块、触摸按键模块、LCD显示模块、远程通信模块、红外通信模块、电源模块和测压模块，其中，测温模块采用Pt1000传感器，Pt1000传感器受温度变化其电阻值变化，通过测温模块电路对其采样，利用单片机的ADC模块，测量温度；测热量模块利用换能器将电能转化成机械能，利用收发脉冲测量流速，配合测温模块计算热量；LCD显示模块，利用按键进行热量表信息的查看；触摸按键模块，利用按键进行液晶屏的翻页；电源模块给单片机及其外围电路供电；远程通讯模块将热量表的信息通过M_BUS或者RS485进行远传；测压模块，利用管段上安装压力计，将其通过通信电路接入单片机，测量水压，从而计算出压损，利用算法，使测量热量更加精确；红外通信模块用于进行短距离的调试，通信用。所述LCD显示模块上连接有显示屏。

热量表是一种适用于测量在热交换环路中的载热液体缩吸收或准换热能的仪器，热量表用法定的计量单位显示热量。热量表的热量计算主要由流量传感器，配对温度传感器及积分仪三部分组成。流量传感器的作用是测量热介质流过热循环系统的体积值；配对温度传感器的作用是检测计算热循环系统进出口热介质的温差；积分仪的作用是根据流量传感器的体积信号和配对温度传感器的温差信号计算出消耗的热能值。热量表既能测量供热系统的供热量又能测量供冷系统的吸热量。将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上，流量计安装在流体入口或回流管上(流量计安装位置不同，最终的测量结果也不同)，热量表采集温度与流量的信号，利用热量积分公式算出热交换系统获得的热量。

该实用新型的有益效果在于：该实用新型系统能够使得热量测量精度更高，压损查看更加便捷。

附图说明

图1是本实用新型实施例中所使用装置模块结构示意图。

图2是本实用新型实施例中热量计算的原理图。

图3是本实用新型实施例中热量表管段内部结构简化图。

图4是本实用新型实施例中远程通信线路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本实用新型。

如图1所示的基于压力计的超声波热量表，内部设置有MSP430单片机，内部设置有MSP430单片机外部连接有测温模块、测热量模块、触摸按键模块、LCD显示模块、远程通信模块、红外通信模块、电源模块和测压模块，其中，测温模块采用Pt1000，Pt1000受温度变化其电阻值变化，通过测温模块电路对其采样，利用单片机的ADC模块，测量温度；测热量模块利用换能器将电能转化成机械能，利用收发脉冲测量流速，配合测温模块计算热量；LCD显示模块，利用按键进行热量表信息的查看；触摸按键模块，利用按键进行液晶屏的翻页；电源模块给单片机及其外围电路供电；远程通讯模块将热量表的信息通过M_BUS或者RS485进行远传；测压模块，利用管段上安装压力计，将其通过通信电路接入单片机，测量水压，从而计算出压损，利用算法，使测量热量更加精确；红外通信模块用于进行短距离的调试，通信用。

热量表是一种适用于测量在热交换环路中的载热液体缩吸收或准换热能的仪器，热量表用法定的计量单位显示热量。热量表的热量计算主要由流量传感器，配对温度传感器及积分仪三部分组成。流量传感器的作用是测量热介质流过热循环系统的体积值；配对温度传感器的作用是检测计算热循环系统进出口热介质的温差；积分仪的作用是根据流量传感器的体积信号和配对温度传感器的温差信号计算出消耗的热能值。热量表既能测量供热系统的供热量又能测量供冷系统的吸热量。将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上，流量计安装在流体入口或回流管上(流量计安装位置不同，最终的测量结果也不同)，热量表采集温度与流量的信号，利用热量积分公式算出热交换系统获得的热量。热量计算的原理图如图2所示。

温度传感器(Pt1000)原理：

温度传感器作为热量表测温系统的重要组成部分，其温度检测准确度直接影响积分仪对热量计算的准确性。

测温元件采用Pt1000热电阻，其温度与电阻值的关系如下：

在其测量范围内，当温度小于0℃时候，关系式为：

Rt＝R0[1+At+Bt²+Ct³(t-100)]；

在其测量范围内，当温度大于0℃时，关系式为：

Rt＝R0(1+At+Bt²)；

式中：R0------0℃时的铂电阻阻值，单位为欧；

Rt-------t℃时的铂电阻阻值，单位为欧；

其中常数A，B，C为常数。

由于此计算公式对单片机计算比较繁琐，采用的是插值查表法进行温度采集，选取适当的内存空间存取数据，温度精度可以达到0.1℃。

此热量表采用的是利用时差法进行流量测量，其管段内部结构简化图如图3所示。换能器1，2相对于管道轴线的安装角是θ，管径为D，两个换能器之间的距离为L，流体流动方向如图3所示。

超声波在液体中的传播速度C0为1000m/s以上，根据L，C，θ与修正系数，可以算出体积流量。

利用时差法的特点：(1)由于采用精密的时差法检测技术，并有信号的自动追踪，温度的自动补偿等先进技术进行误差补偿，因此它具有运行稳定，计量准确可靠，仪表的运算和显示精度较高的特点。(2)对被测介质来说，超声波流量测量属于非接触式测量，在安装过程中不损坏管路，这可以满足工厂工艺生产用水不断流的要求，安装极其方便。(3)电子线路的集成度高，几乎不需要维护与维修，编程简单灵活，用户输入的数据为常用的原始直接数据，不需要经过人工计算，省时省力效率高。

远程通信线路(M_BUS/485)原理：

远程通信部分，采用的M_BUS总线或者RS485总线的方式。接口芯片采用NCN5150，或TSS721。集成元器件的工作性能，相比于分立元器件性能更加稳定。同时利用光耦实现了隔离，不会因为通信电路上的高压等故障去损坏电路板主要的工作部件。基本原理如图4所示。

按键+液晶的原理：按键采用的干簧管，干簧管在有磁性的物质靠近时，两个端子会闭合，当磁性物质远离时候，两个端子会打开。按键的工作有两种模式：长按键和短按键。长按键主要进行液晶的翻页，短按键主要进行液晶每页内容的查看，比如累计流量，累计热量，表地址，出入口温度等。液晶主要是定制的TN_LCD，单片机内置液晶的驱动，无需外围驱动电路，显示热量表的一些主要信息参数。

红外接口工作原理：红外接口部分，主要利用了红外发射管与红外接收管进行短距离的无线通信。主要用于热表的地址的修改，参数的校正，生产测试。

压力计工作原理：超声波热量表测量热量是对流速，温度在时间基础上积分得出的，压损与流速具有一定关系。大口径的超声波热量表压涉及缩径等问题，由伯努利方程可发现压损较小口径热量表压损大很多。我司在大口径热量表法兰处开槽安装压力计与热量表通过数据线相连，直接读取压力值，计算出压损，运用一系列算法使热表测量更加准确。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于压力计的超声波热量表，内部设置有MSP430单片机，其特征在于：所述MSP430单片机外部连接有测温模块、测热量模块、触摸按键模块、LCD显示模块、远程通信模块、红外通信模块、电源模块和测压模块，所述测温模块采用Pt1000传感器；测热量模块利用换能器将电能转化成机械能，利用收发脉冲测量流速，配合测温模块计算热量；LCD显示模块利用按键进行热量表信息的查看；触摸按键模块，利用按键进行液晶屏的翻页；电源模块给单片机及其外围电路供电；远程通讯模块将热量表的信息通过M_BUS或者RS485进行远传；测压模块，利用管段上安装压力计，将其通过通信电路接入单片机；红外通信模块用于进行短距离的调试，通信用。

2.根据权利要求1所述的基于压力计的超声波热量表，其特征在于：所述LCD显示模块上连接有显示屏。