一种超声波热量表制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超声波热量表，包括温度传感器、超声波换能器、信号调理电路、数字转换芯片、微处理器、显示模块、输入模块、实时时钟模块、M-Bus模块和电源模块系统设计简单，数字转换芯片采用TDC-GP21芯片，整合了流量测量和温度测量，提高了测量精度和稳定性，微处理器采用MSP430F449芯片，整合管理了各个模块，降低了系统的功耗和成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种超声波热量表，包括温度传感器、超声波换能器、信号调理电路、数字转换芯片、微处理器、显示模块、输入模块、实时时钟模块、M-Bus模块和电源模块系统设计简单，数字转换芯片采用TDC-GP21芯片，整合了流量测量和温度测量，提高了测量精度和稳定性，微处理器采用MSP430F449芯片，整合管理了各个模块，降低了系统的功耗和成本。【专利说明】一种超声波热量表
本专利技术涉及一种热量表,具体为一种超声波热量表。
技术介绍
超声波热量表通过超声波的方法测量流量及显示水流经热交换系统所释放或吸收热能量的仪表。它通过两种传感器测得的物理量——热载体的流量和进出口的温度，再经过密度和热焓值的补偿及积分计算，才能得到热量值。它是一种以微处理器和高精度传感器为基础的机电一体化产品。与建筑业过去已普遍使用的户用计量表——水表、电表、煤气表相比，有更复杂的设计和更高的技术含量。超声波热量表是一种包含机械、电子和信息技术的高科技产品，目前在许多领域获得了成功的应用。 超声波热量表是供热体系中按热量计费收费的一个关键仪表和重要依据，其测量精度、工作稳定性等技术指标是非常重要的。国外生产厂家生产的超声波热量表技术过硬，质量有保证，但是价格较高，是国产热量表的两倍以上，阻碍了其在我国的大面积实用。而国内热量表的研制工作要比国外晚得多，且由于国内恶劣的供热水质，对热量表的测量准确度，可靠性和实用寿命都有着很高的技术要求。目前国产的超声波热量表普遍存在着以下的问题: 1.系统构造复杂，功耗高； 2.不便于数字化管理，不能适用于大规模的远程智能抄表系统； 3.测量精度不高，设备能耗偏高，使用寿命短，可靠性低。 因此为了满足国内市场上迫切的热计量需求相比，国产热量表产品显然是不能满足的。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术的目的是为了提供一种超声波热量表采用超声波作为流量测量手段，具有MBUS传输总线，大大提高测量精度。 本技术的目的是通过以下技术方案来实现的。 —种超声波热量表，安装于一段供热管线之上，包括: 温度传感器，安装于供热管线内，用于测量供回水的温度差； 至少两个超声波换能器，安装于供热管线内，用以测量供回水的流速； 信号调理电路，将传感器发送的信号进行滤波、放大和自动增益控制； 微控制器模块，与温度传感器和超声波传感器相连，用于计算出供热量并对系统进行管理和控制； M-Bus模块，与微控制器模块相连，用以传输热量表测量的数据， 电源模块，用以对热量表进行供电。 进一步的，所述超声波换能器安装于供热管的同一侧内壁上并保持一段距离，每一台超声波换能器发射的超声波信号经过另一侧内壁的反射后由另一台接收探头接收。 进一步的，微控制器模块采用TDC-GP21数字转换芯片作为主要测量计算电路，单片机MSP430F449作为主控MCU。 进一步的，所述超声波热量表还包括一个液晶显示器，所述液晶显示器与微控制器模块相连，用于显示瞬时热量、累计热量、热水温度和电源指示等信息。 进一步的，所述超声波热量表还包括一个时钟模块，所述液晶显示器与微控制器模块相连，用于为微控制器模块提供记录数据采集的实时时间。 进一步的，所述电源模块采用锂电池供电。 本技术具有以下有益效果: 1、测量精度高，采用了 TDC-GP21芯片作为计算单元核心，整合了流量测量和温度测量，时间精度达到了 ns级别，流量、温度测量更加准确； 2、低功耗，采用锂电池供电，选用低功耗的电路，延长了系统在不更换电池的情况下的使用时间。 3、系统简单可靠，采用了简单可行且可靠稳定的信号处理电路，在实现功能的前提下，达到了较高的可靠度； 4、配备各种通信模块和接口供用户选择，方便联网； 5、人机工效好，设备操作简单，显示内容清晰； 6、适应能力强，可在较恶劣的大气环境、力学环境和电磁环境下工作； 7、安装简单方便，成本较低。 【专利附图】【附图说明】 为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1为本技术的结构示意图； 图中:I数字转换芯片、12微处理器、13发射接收切换电路、14温度传感器、15超声波换能器、16信号调理电路、17通信模块、18显示模块、19输入模块、20实时时钟模块、21电源模块。 【具体实施方式】 下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。 图1为本技术的系统框架图。 如图1所不,一种超声波热量表,包括温度传感器14、超声波换能器15、信号调理电路16、发射接收切换电路13、数字转换芯片11、微处理器12、M-bus通信模块17、显示模块18、输入模块19、实时时钟模块20和电源模块21。本技术的原理在于，温度传感器14和超声波探头15安装于供热管道的出入水回路上，温度传感器14测量出进水和回水管道的温度，超声波探头15检测出测量出进水和回水管道的流速，数字转换芯片11将这些测量数据进行处理，计算出该系统所放出的热量，通过其他电路的辅助，实现数据的显示和传输。 所述超声波探头15安装于管道内，发射探头15A与接收探头15B安装于供热管的同一侧内壁上，发射探头15A发射声波信号之后经过内壁对应一侧的一次反射之后由接收探头15B接收。这种安装方式保证了超声波传播量程更长，精度较直接发送接收的安装方式更高，信号散射损失更小。发射探头15A与接收探头15B安装于同一个水平面上，使管道内不会发生堵塞造成压力损失。 在实际工作过程中，超声波换能器15A接收到发射接收切换电路13发送的激励震荡信号以后，从而使发射端的机械振动系统进入振动状态，带动介质向外辐发射超声波。超声波换能器15B的震动面接收到外来的超声波信号，触发了机械振动系统，利用压电效应使声波能量转移到超声波换能器15B的储能元件上，引起电磁场的变化，产生了一个和声波信号相关的电流信号。发射接收切换电路13向超声波换能器15B反射激励震荡信号，使其电磁场发射变化，产生逆压电效应，使超声波换能器15B向超声波换能器15A发射超声波信号。当发射探头15A发射声波，接收探头15B接收声波时，可测量出超声波顺流传播的时间；当接收探头15B发射声波，发射探头15A接收声波时可测量出逆流传播的时间。 作为一个优选的实施例，为了提高测量精度，温度传感器14采用钼电阻温度传感器，分别安装于管道的出、入水口测量出、入水口的水流温度。钼电阻温度传感器具有感应温度灵敏，器件尺寸小、物理和化学性能稳定等优点，其电阻值随温度呈线性变换，在0°c时，其电阻值为1000 Ω，在O°C到150°C时，其电阻值的变化率为稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波热量表，安装于一段供热管线之上，其特征在于，包括： 温度传感器，安装于供热管线内，用于测量供回水的温度差； 至少两个超声波换能器，安装于供热管线内，用以测量供回水的流速； 信号调理电路，将传感器发送的信号进行滤波、放大和自动增益控制； 微控制器模块，与温度传感器和超声波传感器相连，用于计算出供热量并对系统进行管理和控制； M‑Bus模块，与微控制器模块相连，用以传输热量表测量的数据， 电源模块，用以对热量表进行供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡啸鹰，
申请(专利权)人：上海至信实业股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31