一种用于降低超声波流量测量功耗的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于降低超声波流量测量功耗的装置及方法，包括：流量测量单元：用于在瞬时流量大于始动流量的情况下进行测量流体瞬时流量；其特征是，还包括：侦测单元：用于侦测流体瞬时流量是否大于始动流量；控制单元：控制侦测单元和流量测量单元的使能信号，流量小于始动流量时，侦测单元工作，流量大于使动流量时，流量测量单元工作。本发明专利技术包含一个低功耗的侦测模式和一个高精度测量模式，根据当前的瞬时流量状态进行模式切换，从而降低了超声波水表的功耗，但对仪表的响应时间和测量精度没有影响。

【技术实现步骤摘要】
一种用于降低超声波流量测量功耗的装置及方法
本专利技术涉及超声波流量测量领域，具体的讲，涉及一种用于降低超声波流量测量功耗的装置及方法。
技术介绍
超声波水表一般采用电池供电，为了在保证测量精度的条件下延长电池的使用寿命，仪器的功耗成为一个重要的技术问题。从产品的应用场合看，超声波水表绝大部分时间处于流体静止状态，因此在流体静止或小于始动流量时，可以采取措施降低这段时间内的运行功耗，就可以降低整机功耗，例如申请号为201510119668.2的专利技术专利所公开的技术，通过在小流量下降低采样频率的方法节省功耗，该技术在流量变化比较缓慢的情况下可以取得较好的效果，其缺点在于在水流由静止瞬间变大的情况下，因采样频率低至1Hz，仪表无法及时调整采样速率，导致精度损失，而这是户用水表的常见应用场景。本专利技术公开了一种用于降低超声波流量测量功耗的方法，可以在不影响精度和响应时间的情况下，降低流量测量功耗。
技术实现思路
：本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于降低超声波流量测量功耗的装置及方法，在保证测量精度的前提下降低功耗，延长电池使用寿命。本专利技术采用如下技术手段实现专利技术目的：一种用于降低超声波流量测量功耗的装置，包括：流量测量单元：用于在瞬时流量大于始动流量的情况下进行测量流体瞬时流量；其特征是，还包括：侦测单元：用于侦测流体瞬时流量是否大于始动流量；控制单元：控制侦测单元和流量测量单元的使能信号，流量小于始动流量时，侦测单元工作，流量大于使动流量时，流量测量单元工作。作为对本技术方案的进一步限定，所述侦测单元包括脉冲发生器U10，所述脉冲发生器U10的两个脉冲发射引脚F1和F2分别连接换能器T1和T2，所述换能器T1和T2同时分别连接到整形电路U11和U12，所述整形电路U11和U12的输出分别连接到鉴相器U13的两路输入端，所述鉴相器U13的输出连接脉宽判断电路U14，所述脉宽判断电路U14输出连接所述控制单元。作为对本技术方案的进一步限定，所述侦测单元在其输入信号ENA有效时进入工作状态，在工作状态，若流体流速小于始动流量，输出信号FLAG为0，否则输出信号FLAG为1；输入信号ENA无效时进入非工作状态。作为对本技术方案的进一步限定，所述流量测量单元在其输入信号ENB有效时进入工作状态，在工作状态，输出信号FLOW为当前的瞬时流量，输入信号ENB无效时进入非工作状态。作为对本技术方案的进一步限定，所述流量测量单元包括MSP430单片机，所述MSP430单片机通过SPI接口连接和超声波流量测量芯片LC9503的通信引脚，所述超声波流量测量芯片LC9503分别连接两只换能器和温度传感器。一种权利要求1的用于降低超声波流量测量功耗的方法，其特征是：包括如下步骤：(1)所述控制单元将测量单元设置为工作状态，将侦测单元设置为非工作状态,转到步骤(2)；(2)控制单元读取流量测量单元输出的瞬时流量FLOW，转到步骤(3)；(3)控制单元对瞬时流量进行判断：如果瞬时流量小于始动流量，且小于始动流量的状态已经维持一段时间，转到步骤(4)；否则，转到步骤(2)；维持一段时间是为了防瞬时流量抖动，应根据实际应用场景设置维持时间的具体值。(4)控制单元将流量测量单元设置为非工作状态，将侦测单元设置为工作状态,转到步骤(5)；(5)控制单元采集侦测单元的输出信号FLAG,转到步骤(6)；(6)如果FLAG为1，代表流体的瞬时流量大于始动流量，转到步骤(1),否则转到步骤(5)。作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤(4)的侦测单元处于工作状态时，脉冲发生器U10通过引脚F1和F2同时发送两路脉冲，分别激励换能器T1和T2，两路换能器T1和T2发出的超声波经过一段时间传输，分别接到2路整形电路U11和U12，转化为两路方波信号，鉴相器U13输出两路方波的相位差脉冲，脉宽判断电路U14对输入的脉冲宽度进行判断，输出一个标志FLAG，表示流量是否大于始动流量。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：所述侦测单元用于侦测流体瞬时流量是否大于始动流量，其运行功耗小于流量测量单元，其测量频率应确保瞬时流量由小增大到超过始动流量时，能够及时检测到，使漏检的流量控制在误差要求以内；所述流量测量单元测量精度能够通过实流标定要达到产品要求的计量精度指标，适用于在瞬时流量大于始动流量的情况下进行测量；所述控制单元控制侦测单元和流量测量单元的使能信号，流量小于始动流量时，侦测单元工作，流量大于使动流量时，流量测量单元工作。本专利技术包含一个低功耗的侦测模式和一个高精度测量模式，根据当前的瞬时流量状态进行模式切换，从而降低了超声波水表的功耗，但对仪表的响应时间和测量精度没有影响。附图说明图1为本专利技术优选实施例的电路框图。图2为本专利技术优选实施例的侦测单元的电路框图。图3为本专利技术优选实施例的流量检测单元的电路原理图。具体实施方式:下面结合实施例，进一步说明本专利技术。参见图1-图3，本专利技术包括侦测单元、流量测量单元和控制单元，所述侦测单元用于侦测流体瞬时流量是否大于始动流量，其运行功耗小于流量测量单元，其测量频率应确保瞬时流量由小增大到超过始动流量时，能够及时检测到，使漏检的流量控制在误差要求以内，具体的测量频率应根据产品要求的计量精度指标通过在流量检测台上实流标定确定；所述流量测量单元测量精度能够通过实流标定要达到产品要求的计量精度指标，适用于在瞬时流量大于始动流量的情况下进行测量；所述控制单元控制侦测单元和流量测量单元的使能信号，流量小于始动流量时，侦测单元工作，流量大于使动流量时，流量测量单元工作。所述侦测单元包括脉冲发生器U10，所述脉冲发生器U10的两个脉冲发射引脚F1和F2分别连接换能器T1和T2，所述换能器T1和T2位安装于管段中，所述换能器T1和T2同时分别连接到整形电路U11和U12，所述整形电路U11和U12的输出分别连接到鉴相器U13的两路输入端，所述鉴相器U13的输出连接脉宽判断电路U14，所述脉宽判断电路U14输出连接所述控制单元。该侦测单元的工作原理在于，两路超声波同时发射，静水情况下，这两路超声波的传播时间相等，因此整形后的两路方波应该没有相位差；在有水流动的情况下，两路信号产生相位差，流量约大，相位差越大，因此只要脉宽判断电路判断输入脉冲大于始动流量对应的脉宽值，即可认为有水流动，这种方式不需要复杂的运算，而且由于一般超声波水表对小流量的误差要求放宽，并不需要测量精确的脉宽值，因此电路运行功耗很低。所述侦测单元在其输入信号ENA有效时进入工作状态，在工作状态，若流体流速小于始动流量，输出信号FLAG为0，否则输出信号FLAG为1；输入信号ENA无效时进入非工作状态。所述流量测量单元在其输入信号ENB有效时进入工作状态，在工作状态，输出信号FLOW为当前的瞬时流量，输入信号ENB无效时进入非工作状态。所述流量测量单元包括MSP430单片机，所述MSP430单片机通过SPI接口连接和超声波流量测量芯片LC9503的通信引脚，所述超声波流量测量芯片LC9503分别连接两只换能器和温度传感器。其中超声波流量测量芯片LC9503用于控制超声波的发射和接收，并进行温度测量，MSP430单片机通过SPI接口连接LC9503的通信引脚，控制LC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于降低超声波流量测量功耗的装置，包括：流量测量单元：用于在瞬时流量大于始动流量的情况下进行测量流体瞬时流量；其特征是，还包括：侦测单元：用于侦测流体瞬时流量是否大于始动流量；控制单元：控制侦测单元和流量测量单元的使能信号，流量小于始动流量时，侦测单元工作，流量大于使动流量时，流量测量单元工作。

【技术特征摘要】
1.一种用于降低超声波流量测量功耗的装置，包括：流量测量单元：用于在瞬时流量大于始动流量的情况下进行测量流体瞬时流量；其特征是，还包括：侦测单元：用于侦测流体瞬时流量是否大于始动流量；控制单元：控制侦测单元和流量测量单元的使能信号，流量小于始动流量时，侦测单元工作，流量大于使动流量时，流量测量单元工作。2.根据权利要求1所述的用于降低超声波流量测量功耗的装置，其特征是：所述侦测单元包括脉冲发生器U10，所述脉冲发生器U10的两个脉冲发射引脚F1和F2分别连接换能器T1和T2，所述换能器T1和T2同时分别连接到整形电路U11和U12，所述整形电路U11和U12的输出分别连接到鉴相器U13的两路输入端，所述鉴相器U13的输出连接脉宽判断电路U14，所述脉宽判断电路U14输出连接所述控制单元。3.根据权利要求1所述的用于降低超声波流量测量功耗的装置，其特征是：所述侦测单元在其输入信号ENA有效时进入工作状态，在工作状态，若流体流速小于始动流量，输出信号FLAG为0，否则输出信号FLAG为1；输入信号ENA无效时进入非工作状态。4.根据权利要求1所述的用于降低超声波流量测量功耗的装置，其特征是：所述流量测量单元在其输入信号ENB有效时进入工作状态，在工作状态，输出信号FLOW为当前的瞬时流量，输入信号ENB无效时进入非工作状态。5.根据权利要求1所述的用于降低超声波流量测量功耗的装置，其特征是：所述流量测量单元包括MSP...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝振刚，邱德华，桑涛，李东，李启龙，
申请(专利权)人：山东力创科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37