時差法超聲波式熱、冷量表及其計量方法技術

一種時差法超聲波式熱、冷量表及其計量方法，它包括由順、逆流超聲波換能器、兩立柱和流量管構成的基表、進水口、出水口溫度傳感器、溫度、時間測量模塊、MCU處理器和LCD顯示器，所述的溫度傳感器分別通過溫度、時間測量模塊與MCU處理器的對應溫度信號端相連，順、逆流超聲波換能器沿流體方向設置，兩立柱置于換能器的下方，換能器的信號輸出分別與MCU處理器的輸入端相連，MCU處理器的的信號輸出端與LCD顯示器的信號輸入端相連。采用超聲波熱量表能有效的解決了因機械轉動件的磨損而導致計量精度不精確的缺點。超聲波熱量表在使用過程中沒有任何的轉動部件和磨損部件，因此確保了其使用壽命和精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及測量熱量的儀表領域，尤其是按照熱量計費的方法，具體地說是一種。其完全符合國家城鎮建設行業標準《CJ 128-2007》。
技術介紹
目前，供熱、冷計量收費改革在全國開展后，在廣大北方地區及中部地區的供熱， 同時，南方地區的供冷計量用熱量表的年需求量可達上百萬套近千億元的市場容量。傳統的機械熱量表具有使用壽命短測量精度低的缺點。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對傳統的機械熱量表具有使用壽命短測量精度低的的問題，提出一種。采用超聲波熱量表有效的解決了因機械轉動件的磨損而導致計量精度不精確的缺點。超聲波熱量表在使用過程中沒有任何的轉動部件和磨損部件，因此確保了其使用壽命和精度。本專利技術的技術方案是一種時差法超聲波式熱、冷量表，它包括由順、逆流超聲波換能器、兩立柱和流量管構成的基表、進水口溫度傳感器、出水口溫度傳感器、溫度、時間測量模塊、MCU處理器和 LCD顯示器，所述的進水口溫度傳感器用于檢測供熱、冷系統入戶處的水溫，出水口溫度傳感器用于檢測供熱、冷系統供熱、冷后出口的水溫；進水口、出水口溫度傳感器的信號輸出端分別與溫度、時間測量模塊的對應溫度信號輸入端相連，溫度、時間測量模塊的時間控制信號輸出端與順、逆流超聲波換能器的對應控制信號輸入端相連，溫度、時間測量模塊與 MCU處理器的對應溫度信號端相連，順、逆流超聲波換能器均安裝在流量管上，沿流量管內的流體方向依次設置，兩立柱均安裝在流量管內，分別置于順、逆流超聲波換能器的下方， 順、逆流超聲波換能器的信號輸出端分別與MCU處理器的對應時間信號輸入端相連，MCU處理器的的信號輸出端與LCD顯示器的信號輸入端相連。本專利技術的量表還包括數據存儲器和電壓檢測器，數據存儲器的存儲信號端與MCU 處理器的存儲信號端雙向連接；電壓檢測器用于檢測供電電池的電壓，電壓檢測器的信號輸出端與MCU處理器的對應電壓信號采集端相連。本專利技術的順、逆流超聲波換能器均為圓柱體形狀，處于流量管的管道內液體的上方或側面。本專利技術的兩立柱的上部均為反射面，呈45°斜面，兩立柱的反射面相對設置。本專利技術的立柱的反射面采用不銹鋼材料制成，切割成45°坡面后經過拋光制成。一種時差法超聲波式熱、冷量表的計量方法，它包括以下步驟(a)、首先，通過進水口溫度傳感器和出水口溫度傳感器，分別檢測供熱、冷系統入戶處的水溫和供熱、冷系統供熱、冷后出水口的水溫，并將測量結果傳送給溫度、時間測量模塊，通過溫度、時間測量模塊發送至MCU處理器；(b)、MCU處理器通過控制溫度、時間測量模塊開啟順、逆流超聲波換能器(2、3)， 順、逆流超聲波換能器分別檢測流量管內的沿流體方向的順流時間和逆流時間Tia，并將測量結果傳送給MCU處理器，MCU處理器采用以下方程計算出流經流量管的水流速qv C2ATQv=-4 v 2Lcom 9C為超聲波在水中傳播的速度；Δ T = Iffi流-T順流；(c)、MCU處理器計算出的供熱、冷系統釋放的熱、冷量Q = / P CivAhd τ其中，Q 供熱、冷系統釋放的熱量；ρ 流經流量管的水的密度kg/m3 ；qv 流經流量管的水的流速m3/h，即步驟(b)得到的水流速；τ :時間，即供熱、冷量計算的積分時間；Ah 焓值差，由進水口溫度對應的焓值-出水口溫度對應的焓值。本專利技術的有益效果本專利技術采用超聲波熱量表有效的解決了因機械轉動件的磨損而導致計量精度不精確的缺點。超聲波熱量表在使用過程中沒有任何的轉動部件和磨損部件，因此確保了其使用壽命和精度。本專利技術的超聲波小口徑基表換能器采用“U”型反射法，采用“U”型反射法的優點在于Α.兩只換能器始終保持在液體上方或側面，不會有污垢沉淀在換能器上而導致測量精度的不精確。B.相對于直對射安裝方法，“U”型反射具有受壓力均勻的優點，而直對射安裝則會有一只換能器始終受到水的沖擊力而減少使用壽命。超聲波基表結構采用不銹鋼殼體，整只基表內不含有塑料結構。反射面采用不銹鋼材料制成，反射面由圓柱體切割成45 度坡面然后經過拋光制成。采用全自動壓床壓入不銹鋼殼體內，具有密封性能。為了提供精度測量分辨率，超聲波直管段內采用“縮徑”的處理技術，在保持壓損合格的前提下采取 “縮徑”的方法有效解決了小流量的穩定性。本專利技術的時差法超聲波式熱、冷量表的技術指標如下1.整機靜態電流< IOuA ；2.整機動態電流< IOmA ；3.整機平均電流< 30uA ；4.溫度測量精度:0. Ol0C ；5.流量測量精度符合國家熱量表行業標準CJ128-2007的2級精度要求；6.流量測量范圍(0. 03-25. 0)m3/h ；7.溫度范圍 J4-95)°C ；8.溫差范圍(3-90) K ；9.最大工作壓力l.6MPa。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖。圖2是本專利技術的基表的結構示意圖。圖3是本專利技術的流程圖。圖4是超聲波測量原理示意圖。具體實施例方式下面結合附圖1-4和實施例對本專利技術作進一步的說明。如圖1所示，一種時差法超聲波式熱、冷量表，它包括由順、逆流超聲波換能器2、 3(型號CSB1M)、兩立柱4和流量管1構成的基表、進水口溫度傳感器、出水口溫度傳感器、 溫度、時間測量模塊(溫度，時間測量模塊選用德國的TDC-GP2測量芯片)、MCU處理器(型號MSP430F415)和IXD顯示器，所述的進水口溫度傳感器用于檢測供熱、冷系統入戶處的水溫，出水口溫度傳感器用于檢測供熱、冷系統供熱、冷后出口的水溫；進水口、出水口溫度傳感器的信號輸出端分別與溫度、時間測量模塊的對應溫度信號輸入端相連，溫度、時間測量模塊的時間控制信號輸出端與順、逆流超聲波換能器2、3的對應控制信號輸入端相連， 溫度、時間測量模塊與MCU處理器的對應溫度信號端相連，順、逆流超聲波換能器2、3均安裝在流量管1上，沿流量管1內的流體方向依次設置，兩立柱4均安裝在流量管1內，分別置于順、逆流超聲波換能器2、3的下方，順、逆流超聲波換能器2、3的信號輸出端分別與MCU 處理器的對應時間信號輸入端相連，MCU處理器的的信號輸出端與IXD顯示器的信號輸入端相連本專利技術的量表還包括數據存儲器和電壓檢測器，數據存儲器的存儲信號端與MCU 處理器的存儲信號端雙向連接；電壓檢測器用于檢測供電電池的電壓，電壓檢測器的信號輸出端與MCU處理器的對應電壓信號采集端相連。本專利技術的順、逆流超聲波換能器2、3均為圓柱體形狀，處于流量管1的管道內液體的上方或側面。本專利技術的兩立柱4的上部均呈45°斜面，相對設置。超聲波小口徑基表換能器采用“U”型反射法，采用“U”型反射法的優點在于A.兩只換能器始終保持在液體上方或側面，不會有污垢沉淀在換能器上而導致測量精度的不精確。B.相對于直對射安裝方法，“U”型反射具有受壓力均勻的優點，而直對射安裝則會有一只換能器始終受到水的沖擊力而減少使用壽命。超聲波基表結構采用不銹鋼殼體，整只基表內不含有塑料結構。反射面采用不銹鋼材料制成，反射面由圓柱體、橢圓柱體或矩形柱體切割成45度坡面然后經過拋光制成。 采用全自動壓床壓入不銹鋼殼體內，具有密封性能。為了提供精度測量分辨率，超聲波直管段內采用“縮徑”的處理技術，在保持壓損合格的前提下采取“縮徑”的方法有效解決了小流量的穩定性。相對與塑料件的反射結構而言本設本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種時差法超聲波式熱、冷量表，其特征是它包括由順、逆流超聲波換能器（２、３）、兩立柱（４）和流量管（１）構成的基表、進水口溫度傳感器、出水口溫度傳感器、溫度、時間測量模塊、ＭＣＵ處理器和ＬＣＤ顯示器，所述的進水口溫度傳感器用于檢測供熱、冷系統入戶處的水溫，出水口溫度傳感器用于檢測供熱、冷系統供熱、冷后出口的水溫；進水口、出水口溫度傳感器的信號輸出端分別與溫度、時間測量模塊的對應溫度信號輸入端相連，溫度、時間測量模塊的時間控制信號輸出端與順、逆流超聲波換能器（２、３）的對應控制信號輸入端相連，溫度、時間測量模塊與ＭＣＵ處理器的對應溫度信號端相連，順、逆流超聲波換能器（２、３）均安裝在流量管（１）上，沿流量管（１）內的流體方向依次設置，兩立柱（４）均安裝在流量管（１）內，分別置于順、逆流超聲波換能器（２、３）的下方，順、逆流超聲波換能器（２、３）的信號輸出端分別與ＭＣＵ處理器的對應時間信號輸入端相連，ＭＣＵ處理器的的信號輸出端與ＬＣＤ顯示器的信號輸入端相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳興中，
申請(專利權)人：吳興中，
類型：發明
國別省市：32