一种具有压力检测的超声波水表制造技术

本发明专利技术涉及水计量技术领域，公开了一种具有压力检测的超声波水表，包括计量PCB板、通讯PCB板、主体结构、上壳结构、匹配层结构。匹配层结构先安装在主体结构，再将通讯PCB板固定在匹配层结构，计量PCB板插接在通讯PCB板上，最后将上壳结构与主体结构连接。水表内置超声波换能器与压力传感器的基本单元，实现小口径水表（DN15、20、25）能够精确地采集管道内的生活用水的温度、压力、流速以及流量信息，为检测管网漏损以及定位提供数据，解决配水网络小口径管网漏损分析的问题。管网漏损分析的问题。管网漏损分析的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有压力检测的超声波水表


[0001]本专利技术涉及水计量
，尤其涉及一种小尺寸，能够采集压力、温度、流速、流量的超声波水表。

技术介绍

[0002]水表是测量水流量的仪表。目前，主流水表的计量方式为传统的机械式水表。但机械水表的齿轮由于长期时间的磨损，会影响计量精度。对于安装在户外的表计要长期日晒雨淋，齿轮会处于高温状态，导致变形老化，计量准确性大大降低。此外，在水质较差地区，水表可能因为石子、泥沙导致齿轮堵转，进而导致不能正常计量甚至损坏。针对以上机械表存在的问题，一种具有压力检测的超声波水表无机械活动部件，不会存在齿轮磨损导致计量精度下降以及石子、泥沙引起齿轮堵转导致表计不计量的问题。
[0003]配水网络的跑、冒、滴、漏是供水行业的痛点问题。根据我国城镇供水协会调查表明，配水网络因漏水导致每年水量大于60亿m
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。此外，配水网络的供水水压不均衡不仅导致用户用水体验差，也导致电力资源的浪费，增加水务公司的供水费用。目前表计市场，具有压力检测的水表绝大数都为DN50及其以上的大口径水表，对于DN15、DN20、DN25小口径水表无测压力与温度的功能。针对以上问题存在的问题，此外，很多水务公司为了能够检测管网的压力，需要购买价格昂贵的压力传感器，进一步增加了管网运营成本。针对以上问题，一种具有压力检测的超声波水表通过压电陶瓷与压阻应变片集成在水表内部，实现DN15、20、25小口径超声波水表测量温度、压力的功能，进一步通过分析温度、压力数据，定位配水网络的管网漏损问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种具有压力检测的超声波水表，包括计量PCB板、通讯PCB板、主体结构、上壳结构、匹配层结构。水表内置超声波换能器基本单元——压电陶瓷与压力传感器的基本单元——压阻应变片，实现小口径水表（DN15、20、25）能够精确地采集管道内的生活用水的温度、压力、流速以及流量信息，为检测管网漏损以及定位管网漏损点提供数据，并通过远程通讯将采集信息进行上报，解决配水网络小口径管网漏损分析的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种具有压力检测的超声波水表，包括计量PCB板、通讯PCB板、主体结构、上壳结构、匹配层结构，其中：计量PCB板：包含MCU主控电路、NFC电路、IR电路、按键电路、压力检测电路、超声计量电路；通讯PCB板：包含通讯电路与电池电路；主体结构；连接上壳结构将计量PCB板、通讯PCB板、匹配层结构包裹保护，并连接外部水管管道；
上壳结构：连接主体结构，显示水表的参数信息；匹配层结构：安装超声波换能器与压力传感器；其连接关系为：匹配层结构先安装在水表主体结构，然后将通讯PCB板固定在匹配层结构，计量PCB板插接在通讯PCB板上，最后将上壳结构与主体结构连接。
[0006]进一步地，所述主体结构与上壳结构的连接方式为螺丝固定、螺纹旋紧、灌胶密封，优选地，选用灌胶固定。
[0007]进一步地，所述主体结构与匹配层结构连接采用激光、热板焊接方式，不需要采用螺丝固定。
[0008]进一步地，所述匹配层结构安装1个压力传感器、2个超声波换能器以及2个反射镜。
[0009]进一步地，所述通讯PCB板上的电池电路有两节电池，其中，一节电池给MCU主控电路、NFC电路、IR电路、按键电路、压力检测电路、超声计量电路供电，另一节电池给通讯电路供电。
[0010]进一步地，所述计量PCB板采用U型排母，实现PCB单面板生产工艺。
[0011]进一步地，所述通讯PCB板与匹配层结构固定方式为卡扣，且通过弹针或弹簧与匹配层的2个超声波换能器、1个压力传感器连接。
[0012]进一步地，，所述计量PCB板的MCU主控电路通过压力检测电路采集的压力参数与超声波换能器采集的声速信息进行分析，检测水表表前、表后泄漏，并能定位表前泄漏数量与位置。
[0013]进一步地，所述主体结构与匹配层结构连接形成的管道无缩径。
[0014]进一步地，所述超声波换能器采用压电陶瓷粘接匹配层外壁实现。
[0015]进一步地，所述压力传感器与匹配层结构连接方式为嵌件，并置于2个换能器中间位置且压力传感器的金属表面作为超声波传输通道的反射镜。
[0016]进一步地，所述通讯电路与MCU主控电路之间的通讯采用电平转换方式。
[0017]进一步地，所述NFC电路可以存储的累积流量的信息，能在电池电路无电时被抄表设备读取存储的信息。
[0018]进一步地，所述MCU主控电路采用校准的方法确定配水网络中泄漏的数量与位置，进一步地，选用遗传算法(Genetic Algorithm，GA)与蚁群优化算法(Ant Colony Optimization， ACO)建立管网漏损分析模型。
[0019]进一步地，所述校准方法通过分析配水网络中的超声波水表采集压力、流速以及自身的口径、Hazen
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Williams系数等参数构建模型确定泄漏点与位置。
[0020]本专利技术的有益技术效果：实现DN15、20、25小口径水表通过内置超声波换能器基本单元——压电陶瓷与压力传感器的基本单元——压阻应变片缩小了水表尺寸，并且能够采集压力、温度、流速以及流量等信息，进而为配水网络的小口径管网漏损分析提供了数据支撑，满足第三代智能水表的性能与功能需求，进而避免水资源的浪费。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的水表结构的示意图；图2是本专利技术的计量原理的示意图；
图3是本专利技术的整体电路的示意图；图4是本专利技术的水表主体结构于匹配层结构连接俯视图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。
[0023]如图1所示，一种具有压力检测的超声波水表，包括计量PCB板、通讯PCB板、主体结构、上壳结构、匹配层结构。水表的主体结构选用高强度且健康环保的高分子塑料材料注塑而成，与配水网络的管道通过螺纹连接；如图4所示，匹配层结构通过热板或激光焊接的方式与水表主体结构连接，形成一个满足国标要求的水表（包含DN15、20、25三种尺寸）的密闭管道；匹配层结构是由构成超声波换能器的基本单元——压电陶瓷、构成压力传感器的基本单元——压阻应变片、金属反射镜以及高强度的塑料结构接组成，其中压电陶瓷与匹配层结构的塑料是粘接方式，压力传感器与匹配层结构的塑料是嵌件注塑方式；通讯PCB通过匹配层结构上的卡扣与之连接，包含电池电路、通讯电路，同时采集匹配层结构上的传感器信号上传到计量PCB上；通讯PCB与匹配层结构的传感器之间通过弹簧、弹针等弹性结构部件连接；计量PCB与通讯PCB之间通过插接方式连接，进而实现信息的交互，其中，计量PCB为U型的插座，通讯PCB为排针；通讯PCB包含MCU主控电路、NFC电路、IR电路、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有压力检测的超声波水表，其特征在于，包括计量PCB板、通讯PCB板、主体结构、上壳结构、匹配层结构，其连接关系为：匹配层结构先安装在主体结构，再将通讯PCB板固定在匹配层结构，计量PCB板插接在通讯PCB板上，最后将上壳结构与主体结构连接，其中：计量PCB板包含MCU主控电路、NFC电路、IR电路、按键电路、压力检测电路、超声计量电路；通讯PCB板包含通讯电路与电池电路；主体结构连接上壳结构，将计量PCB板、通讯PCB板、匹配层结构包裹保护，并连接外部水管管道；上壳结构连接主体结构，显示水表的参数信息；匹配层结构安装超声波换能器与压力传感器。2.根据权利要求1所述的一种具有压力检测的超声波水表，其特征在于，所述主体结构与上壳结构的连接方式为灌胶密封固定。3.根据权利要求1所述的一种具有压力检测的超声波水表，其特征在于，所述主体结构与匹配层结构连接采用激光、热板焊接方式，不需要采用螺丝固定；且连接形成的管道无缩径。4.根据权利要求1所述的一种具有压力检测的超声波水表，其特征在于，所述匹配层结构包括1个压力传感器、2个超声波换能器以及2个反射镜。5.根据权利要求1所述的一种具有压力检测的超声波水表，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：范建华，陈维广，张公森，
申请(专利权)人：青岛鼎信通讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：