一種超小型手持式超聲波熱量流量測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)量裝置，尤其是涉及一種超小型手持式超聲波熱量流量測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)外對(duì)流量計(jì)標(biāo)定的研宄比較發(fā)達(dá)，具有代表性的主要有以下幾個(gè):
A、美國(guó)國(guó)家流量標(biāo)準(zhǔn)研宄所主要研宄氣體和液體流量裝置，該研宄所得水流量檢定裝置作為美國(guó)最高標(biāo)準(zhǔn)，用于量值傳遞和科學(xué)研宄，所采用的方法是稱(chēng)量法。裝置的精度等級(jí)為0.13級(jí)，該檢定裝置無(wú)水塔。
[0003]B、德國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室(PTB)建造的一套高精度液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置所采用的也是稱(chēng)量法，最大流量為2100m3/ ho裝置采用了雙翼片式換向器，并考慮了很多影響稱(chēng)重部分不確定度的外界因素。該裝置的擴(kuò)展不確定度優(yōu)于0.02%，稱(chēng)重系統(tǒng)的擴(kuò)展不確定度優(yōu)于0.01%。PTB另外一套可控溫德動(dòng)/靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，溫度范圍30-90°C，流量測(cè)量范圍是3-1000 m3 / h，其擴(kuò)展不確定度優(yōu)于0.04%。
[0004]C、英國(guó)工程研宄所作為英國(guó)的最高標(biāo)準(zhǔn)，采用的是稱(chēng)量法，其裝置的每個(gè)稱(chēng)量容器都安放在由機(jī)械秤和電子秤結(jié)合而成的雙重稱(chēng)量裝置上，該裝置精度為0.2級(jí)。測(cè)量采用靜態(tài)容積法和稱(chēng)量法。在中等流量范圍內(nèi)重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)誤差小于1.2X10 _4。該裝置的總誤差是<5X10 _4，其置信度為99%。
[0005]此外，匈牙利FLOMET公司以科里奧利質(zhì)量流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，獲得了優(yōu)于0.01%的重復(fù)性，巴西建造了一套用三臺(tái)渦輪流量計(jì)作標(biāo)準(zhǔn)表的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，還有法國(guó)和挪威等也建造了一定規(guī)模的測(cè)試和計(jì)量裝置，進(jìn)行標(biāo)定技術(shù)方面的試驗(yàn)和研宄。這些國(guó)家在技術(shù)上多采用閉環(huán)恒溫控制，控制系統(tǒng)主要依賴(lài)人工操作，手動(dòng)步驟較多，軟件界面使用DOS操作系統(tǒng)，技術(shù)雖然比較成熟，但人機(jī)操作界面不夠友好，不利于當(dāng)前快節(jié)奏、高效率的生產(chǎn)流程。近年來(lái)普遍采用“組態(tài)王”為工控軟件的自動(dòng)給檢定系統(tǒng)，提高了工作效率。
[0006]國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀:
我國(guó)開(kāi)展近代流量測(cè)量技術(shù)方面的工作較晚，早期所需流量?jī)x表均從國(guó)外進(jìn)口，直到20世紀(jì)30年代中期才出現(xiàn)光華精密機(jī)械廠(上海光華儀表廠前身)所制造的家用水表，50年代有了新成儀表廠所開(kāi)發(fā)的文丘里管流量計(jì)，20世紀(jì)60年代開(kāi)始有了渦輪流量計(jì)和電磁流量計(jì)等本國(guó)產(chǎn)品?，F(xiàn)在我國(guó)的儀器儀表行業(yè)已經(jīng)形成門(mén)類(lèi)品種比較齊全，具有一定技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模的工業(yè)體系，成為亞洲除日本以外第二儀器儀表生產(chǎn)國(guó)。
[0007]目前，我國(guó)關(guān)于液體流量測(cè)量的手段已經(jīng)基本滿(mǎn)足需要，但相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)裝置技術(shù)水平還不盡人意，致使我國(guó)現(xiàn)有流量測(cè)量產(chǎn)品的規(guī)格、精確度和可靠性尚不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)某些市場(chǎng)的需求，一些新型的流量計(jì)，如渦輪流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)、射流流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)等的技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平還有較大的差距。其中國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平的流量計(jì)檢定研宄如下:
A、國(guó)家水大流量計(jì)量站是國(guó)家投資建立的國(guó)家最大的流量?jī)x表測(cè)試基地。該計(jì)量站流量實(shí)驗(yàn)室擁有世界最大的恒水頭靜態(tài)容積法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，流量范圍:(200~16000)m3 /h;準(zhǔn)確度等級(jí)為0.1級(jí)。
[0008]B、浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)研宄所在1993年由當(dāng)時(shí)的浙江省計(jì)量測(cè)試技術(shù)研宄所和浙江省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所合并而成，目前主要檢測(cè)設(shè)備有公稱(chēng)口徑300mm以下的靜態(tài)水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，裝置采用的是容積法。
[0009]C、上海艾默生過(guò)程控制有限公司有一套高精度的標(biāo)準(zhǔn)檢定裝置，該裝置采用串聯(lián)兩臺(tái)科氏力質(zhì)量流量計(jì)方式的標(biāo)準(zhǔn)表法流量檢定裝置，在惡劣環(huán)境下裝置的最佳測(cè)量能力仍能達(dá)到0.013% (質(zhì)量流量測(cè)試)或0.020% (體積流量測(cè)試)。
[0010]D、北京計(jì)量測(cè)試所自行研制了一套水流量標(biāo)準(zhǔn)檢定裝置，采用容積法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，該裝置測(cè)量范圍是4-1200m3/ h，準(zhǔn)確度達(dá)±0.05%，整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)裝置的標(biāo)定，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理都自動(dòng)完成，在國(guó)內(nèi)居領(lǐng)先地位。
[0011]流量測(cè)試的重要性不言而喻。為了滿(mǎn)足不同流體流量測(cè)試的需要，各種流量計(jì)被不斷研制和推出。隨著對(duì)流量精度要求的不斷提高，對(duì)流量計(jì)的標(biāo)定系統(tǒng)也提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種超小型手持式超聲波熱量流量測(cè)量裝置，其解決的技術(shù)問(wèn)題是目前現(xiàn)有流量計(jì)標(biāo)定系統(tǒng)多運(yùn)用容積法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置標(biāo)定，一方面該容積法受溫度，壓力的影響比較大，在標(biāo)定過(guò)程中必須根據(jù)實(shí)際額工作環(huán)境對(duì)標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行必要的修正，從而影響標(biāo)定精度，另一方面，靜態(tài)容積法的標(biāo)定精度時(shí)最高的，但運(yùn)用到實(shí)際的在線(xiàn)標(biāo)定工作中，這種方式是不實(shí)用的，并且靜態(tài)法耗時(shí)長(zhǎng)，不容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
[0013]為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下方案:
一種超小型手持式超聲波熱量流量測(cè)量裝置，包括超聲波收發(fā)模塊、液體測(cè)量模塊、溫度測(cè)量模塊、ARM控制器、液晶顯示模塊、鍵盤(pán)輸入模塊、藍(lán)牙串口模塊以及電源管理電路，其特征在于:
超聲波收發(fā)模塊包括上游的傳感器探頭(31)、下游的傳感器探頭(32)以及超聲波發(fā)送和接收電路，上游的傳感器探頭(31)和下游的傳感器探頭(32)設(shè)置在被測(cè)管道(I)外壁上，上述三者形成同步切換和完全對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)的上、下游超聲波收發(fā)環(huán)路，具有高的噪聲抑制性能，減少電路引進(jìn)的流速靜態(tài)漂移；
溫度測(cè)量模塊包括溫度測(cè)量傳感器和測(cè)量電路，溫度測(cè)量傳感器的輸入阻抗是和溫度相關(guān)的，溫度不同，溫度探頭的輸入阻抗也發(fā)送變化，通過(guò)脈沖法測(cè)量出溫度傳感器的輸入阻抗，也就可以測(cè)量出液體的溫度；
液體測(cè)量模塊包括采用MSP430控制器和CPLD邏輯控制電路，實(shí)時(shí)跟蹤和接收來(lái)自超聲波收發(fā)模塊和溫度測(cè)量模塊發(fā)送的信號(hào)，穩(wěn)定超聲波接收信號(hào)的強(qiáng)度，檢測(cè)接收信號(hào)的質(zhì)量；液體測(cè)量模塊的一個(gè)輸出端口通過(guò)ARM控制器分別與液晶顯示模塊、鍵盤(pán)輸入模塊以及藍(lán)牙串口模塊連接；液體測(cè)量模塊的另一個(gè)輸出端口與OCT輸出模塊連接；流體測(cè)量模塊測(cè)量的流體物理量，通過(guò)串口通信的方式把數(shù)據(jù)送給OCT輸出模塊，OCT輸出模塊把數(shù)字物理量轉(zhuǎn)換成電流模擬物理量輸出；
電源管理電路通過(guò)外部輸入12V直流電壓源可輸出各種低噪聲的電壓源供設(shè)備各功能豐吳塊和電路使用。
[0014]進(jìn)一步，傳感器探頭采用多種不同的超聲波頻率工作，其中，低頻適用于大口徑管道，中頻適用于普通的較粗管道，高頻則適用于小管徑的管道。
[0015]進(jìn)一步，所述測(cè)量裝置采用多層板制作，使得模擬電路和數(shù)字電路有效的信號(hào)隔離，減少數(shù)字電路噪聲對(duì)模擬接收靈敏電路的影響，提高了接收信號(hào)的質(zhì)量。
[0016]進(jìn)一步，電源管理電路還包括電池充電電路，電池充電電路檢測(cè)內(nèi)部可充電電池的工作情況，更新電池的工作狀態(tài)。
[0017]進(jìn)一步，所述上游的傳感器探頭(31)和所述下游的傳感器探頭(32)安