干簧管矩陣式微功耗流量計制造技術

一種干簧管矩陣式微功耗流量計，由包含干簧管的流量傳感器連接轉換器組成，其流量傳感器由上端部的接線盒、上連接線盒的導桿、導桿內中的干簧管和內置磁性體、并套在導桿上的浮球組成，其干簧管是由至少四個干簧管矩陣式排列而成，其矩陣中每縱列的每個干簧管的首端由導線連出，其矩陣中每橫排的每個干簧管的尾端由導線連出，所有上述導線連至接線盒后，由插頭連接至轉換器，其轉換器是包含電源、處理器和多路開關電壓掃描電路的轉換器。具有靈敏度高、抗干擾能力強、精度高、價格低廉、安裝簡便、維護量小、適用范圍廣、瞬時流量、累計流量、水位測值可直接讀取、無需人工計算等特點，解決了流量計功耗較大的缺陷。（*該技術在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種干簧管流量計。
技術介紹
在水資源緊缺的今天，加強渠道流量計量是十分必要的，但在一些經濟不發達的邊遠地區的灌區，由于資金短缺且遠離電網，用于渠道測量的的潛水電磁、超聲波、智能型流速—面積運算法流量計均因價格昂貴、儀器運行功耗大無電源供給而無法推廣使用。這些灌區的管理部門仍然在沿用利用閘涵、標準斷面的渠道、量水堰和量水槽等構筑物進行量水。現有利用閘涵、標準斷面的渠道、量水堰和量水槽等構筑物進行量水的方法是利用閘涵、標準斷面的渠道、量水堰和量水槽等構筑物量水，特點是簡易可行、理論成熟、費用低廉。但這些量水設備都是通過測量水位來推算流量的。目前大多數灌區和水利部門都在使用水尺測量水位，這樣既不能保證測量精度，又無法連續測量。近年來隨著微電子技術的迅速發展，各種新型的水位儀表不斷出現，一些有條件的灌區已逐步采用水位儀代替水尺測量水位。但因普通的水位儀僅能測量水位，不具有按照一定的數學模型進行運算的功能，另外，現有的水位儀功耗都比較大無法使用小巧的電池供電，所以在邊遠無電源地區無法使用。現有的水位傳感器類型繁多，有超聲波、擴散硅壓阻、磁致伸縮、干簧管電阻、電容式等。已有干簧管電阻式水位傳感器的工作原理是，當磁浮球隨水位變化，沿導管上下浮動時，浮球內的磁鋼吸合導管內相應位置上的干簧管時，閉合的干簧管將短接部分并接在干簧管一端電阻，使回路電阻阻值發生變化。因此，這種傳感器向轉換器傳輸的信號是模擬量，測量精度、速度欠佳。另外，要保證A-D轉換的精度還必須設置高精度的恒壓或恒流源，存在功耗高、成本高的問題。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種干簧管矩陣式微功耗流量計，解決流量計必須設置A-D轉換電路、需要恒壓或恒流源、并且功耗高、成本高、測量精度、速度欠佳的技術問題。本技術的技術方案這種干簧管矩陣式微功耗流量計，由包含干簧管的流量傳感器連接轉換器組成，其特征在于流量傳感器由上端部的接線盒、上連接線盒的導桿、導桿內中的干簧管和內置磁性體、并套在導桿上的浮球組成，其干簧管是由至少四個干簧管矩陣式排列而成，其矩陣中每縱列的每個干簧管的首端由導線連出，其矩陣中每橫排的每個干簧管的尾端由導線連出，所有上述導線連至接線盒后，由插頭連接至轉換器，其轉換器是包含電源、處理器和多路開關電壓掃描電路的轉換器。上述磁性體是磁鐵或磁鋼。上述導桿是不銹鋼導桿或金屬合金導桿。上述轉換器內的電源是電池。本技術的工作原理當磁浮球隨水位變化，沿導管上下浮動時，浮球內的磁鋼吸合導管內相應位置上的干簧管。由于干簧管按矩陣方式連接，當對矩陣進行電壓掃描時，就可以知道閉合的干簧管的準確位置，也就精確的測出了水位。由于采用電壓掃描，所以流量計的功耗非常低，對電源的穩壓精度也無過高要求。矩陣式流量傳感器傳輸給轉換器的信號是數字信號，因此轉換器無需設置A-D轉換電路。有益效果本技術是專門配合閘涵、標準斷面的渠道、量水堰和量水槽等構筑物測量渠道流量、并無需交流電源供電的一種新型智能化流量計。具有靈敏度高、抗干擾能力強、精度高、價格低廉、安裝簡便、維護量小、適用范圍廣、瞬時流量、累計流量、水位測值可直接讀取、無需人工計算、使用簡單，易于掌握等特點。可利用電池作電源，并可長期自動工作，解決了已有流量器價格偏高或功耗較大的缺陷。本技術可用干簧管矩陣組成各種液位、物位、流量儀表的測量傳感器。用通過對干簧管矩陣掃描獲取位置參數，并利用干簧管矩陣傳感器和各類微功耗處理器組成用電池供電的測量儀表。附圖說明圖1是本技術在標準矩形斷面渠道測流示意圖；圖2是干簧管矩陣式微功耗流量計的工作原理框圖；圖3是2×2干簧管矩陣接線原理圖；圖4是16×16干簧管矩陣接線原理圖。圖5是干簧管矩陣式流量傳感器結構示意圖。圖中1-流量傳感器、2-轉換器、3-測量井、4-插頭、11-干簧管、12-導桿、13-磁浮球、14-接線盒。具體實施方式實施例參見圖1、5，流量傳感器1的桿部置于測量井3中，測量井3在底部與被測量渠道連通。流量傳感器1通過插頭4與轉換器2連接，轉換器內的電源是電池。本技術的測流過程參見圖1、5，以標準矩形斷面渠道為例，當過流矩形渠道中的水位為H時，和渠道形成連通器的水位測量井3內的水位也為H，由于水的浮力的作用使水位傳感器導桿12上的內置磁鋼的浮球13上浮到H位置，浮球內的磁鋼吸合導桿內對應位置的干簧管11。上述轉換器2是包含電源、處理器和多路開關電壓掃描電路的轉換器，可采用由珠江水利委員會科研所生產的LDW1-Z型多功能微功耗流量計轉換器，通過對閘涵、標準斷面的渠道、量水堰和量水槽等構筑物水位量測，按照對應的數學模型自動計算流量值的一種新型智能化流量轉換器。轉換器中使用的微處理器是被廣泛用于應用于利用電池供電的IC卡水表、煤氣表、熱力表及其他的一些便攜式儀表中的MSP430型16位微功耗處理器，MSP430備用時功耗約0.1μA，執行時小于200μA。由于處理器耗電量極小，使用鋰電池供電可保證流量計工作兩年以上。本技術的工作原理參見圖2，預先對轉換器置入一個流量修正系數，這是因為任何測流構筑物在建造時都會出現誤差，構筑物的粗糙系數也很難精確給出，通過修正這個系數就可調整由于上述問題造成的測流誤差。要保證流量計的測流精度，使用時要對流量計進行現場率定。率定的方法是使用精度高的旋漿式流速儀現場對渠道中的水的流速進行測量，通過流速和渠道的幾何尺寸計算出渠中的流量和流量計的流量值讀數進行比對，然后通過修正流量系數對流量計進行修正。內置MSP430微功耗處理器的流量轉換器輸出、輸入接口定時對矩陣按時序進行掃描，通過掃描可準確地找出吸合干簧管的位置。在矩陣中，每個干簧管都有一個固定的二進制代碼，通過代碼，轉換器中的處理器就可以分辨出吸合干簧管對應的水位。轉換器在出廠時已置入了用戶提供的測流構筑物的相關數據和對應的數學計算模型，所以轉換器可以方便的按照渠道的水位計算出渠中的流量。干簧管的最小矩陣式排列參見圖3，干簧管是由至少四個干簧管矩陣式排列而成，其矩陣中，縱列干簧管G1、G3的首端由導線H0連出，G2、G4的首端由導線H1連出，其矩陣中橫排干簧管G1、G2的尾端由導線V0連出，G3、G4的尾端由導線V1連出。干簧管矩陣的最小組合是2×2，即由4只干簧管組成矩陣。G1、G2、G3、G4四只干簧管組成了兩行V0、V1和兩列H0、H1的矩陣。干簧管G1、G3的一端接在H0上，G2、G4的一端接在H1上，G1、G2的另一端接在V0上，G3、G4的另一端接在V1上。四只干簧管在導管內自下而上，每隔10mm按照G1、G2、G3、G4的順序安放，就確定了每個干簧管在導管內對應的高度，即G1高度為10mm；G2為20mm；G3為30mm；G4為40mm。由于所有干簧管通常均為斷開狀態，所以，測量者可以通過某個干簧管的閉合來確定它的對應高度。16×16干簧管矩陣流量傳感器接線原理圖參見圖4，干簧管矩陣的最大的組合在理論上是無限多的二進制數的行和列的組合，由于受制作工藝限制，用于水位、物位測量的干簧管矩陣一般控制在32×32以內，也就是1024只干簧管以內。當磁浮球隨水位變化，沿導管上下浮動時，浮球內的磁鋼吸合導管內相應位置上的干簧管。上述連接干本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種干簧管矩陣式微功耗流量計，由包含干簧管的流量傳感器連接轉換器組成，其特征在于：流量傳感器由上端部的接線盒、上連接線盒的導桿、導桿內中的干簧管和內置磁性體、并套在導桿上的浮球組成，其干簧管是由至少四個干簧管矩陣式排列而成，其矩陣中每縱列的每個干簧管的首端由導線連出，其矩陣中每橫排的每個干簧管的尾端由導線連出，所有上述導線連至接線盒后，由插頭連接至轉換器，其轉換器是包含電源、處理器和多路開關電壓掃描電路的轉換器。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪平，
申請(專利權)人：汪平，
類型：實用新型
國別省市：41[中國|河南]