一種自愈式精度修正超聲波熱能計(jì)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于能量計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自愈式精度修正超聲波熱能計(jì)量裝置， 特別是一種采用自愈式修正技術(shù)來提高測量精度、穩(wěn)定性和可靠性的超聲波熱能計(jì)量裝 置。
【背景技術(shù)】：
[0002] 目前，集中供熱和熱量的分戶計(jì)量作為節(jié)能減排和改善人民生活質(zhì)量的重要社會(huì) 事業(yè)早已成為供熱界的共識(shí)，并逐步提上各級(jí)政府的議事日程；國家從2001年開始，即從 熱力體制改革和供熱計(jì)量入手，出臺(tái)了若干文件和政策規(guī)定，積極推廣熱量分戶計(jì)量體制， 特別是近兩年來，國家對推廣熱計(jì)量工作越來越重視，要求越來越規(guī)范；新建住宅分戶安裝 熱能計(jì)量裝置已成為工程驗(yàn)收必要條件；在現(xiàn)有技術(shù)中，超聲波熱能表是主要用于供熱計(jì) 量的專用儀表，2000年以后由歐洲引入國內(nèi)，限于當(dāng)時(shí)的芯片水平和國內(nèi)仿制廠家的技術(shù) 水平，所生產(chǎn)的熱能表在計(jì)量準(zhǔn)確度和工況使用方面都出現(xiàn)很大的問題，不能真正滿足國 內(nèi)的分戶計(jì)量要求，很多城市經(jīng)過近兩年的安裝試點(diǎn)，紛紛決定不再采用國內(nèi)表，原因在于 經(jīng)過1-2個(gè)采暖季后，超聲波熱能表出現(xiàn)精度超差，甚至無法正常工作；長期以來，超聲波 熱能表精度穩(wěn)定性問題，一直是困擾業(yè)界專家的首要難題，國內(nèi)外技術(shù)專家和學(xué)者，試圖通 過加強(qiáng)電子元器件電學(xué)檢驗(yàn)、高低溫老化和換能器配對等形式提高電子元器件的穩(wěn)定性， 進(jìn)而提高熱能表精度的穩(wěn)定性，但無法根本消除時(shí)間漂移的影響，而且出產(chǎn)的產(chǎn)品雖然出 廠時(shí)合格，但在工作狀況下精度逐漸超差；由于超聲波熱能表的精度測量非單一物理量的 測量，影響精度的因素復(fù)雜，相互交叉影響；因此，分析各種因素建立正確的物理模型、選擇 合理的電路設(shè)計(jì)和芯片應(yīng)用是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)；對采樣方法的分析和正確選擇、數(shù)據(jù)的采集處理 及修正方法等，建立可靠準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是解決誤差的最終手段；因此，尋求設(shè)計(jì)一種符合 國情并能達(dá)到熱能表技術(shù)指標(biāo)的自愈式精度修正超聲波熱能計(jì)量裝置，從根本上解決精 度超差的問題，這種采用自愈式修正技術(shù)來提高超聲波熱能表的精度、穩(wěn)定性和可靠性的 技術(shù)方案從未見有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際需求，提出設(shè)計(jì)一種 自愈式精度修正超聲波熱能計(jì)量裝置，以解決現(xiàn)有超聲波熱能表由于電子電路物理不對 稱、時(shí)間漂移、管道氣泡和現(xiàn)場噪聲等原因造成測量誤差較大，嚴(yán)重影響測量精度的問題， 減少外圍電路，簡化生產(chǎn)工藝，降低整機(jī)的功耗，保證測量精度。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明涉及的自愈式精度修正超聲波熱能計(jì)量裝置，其 主體結(jié)構(gòu)包括基表殼體、殼體進(jìn)水口、殼體出水口、第一換能器安裝口、第二換能器安裝口、 計(jì)算處理器安裝口、第一換能器、第二換能器、換能器蓋板、第一反射柱、第二反射柱、計(jì)算 處理器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一銅接頭、第二銅接頭、顯示屏、按鈕和連接 線；銅合金材質(zhì)的基表殼體為具有熱水流通過的中空管腔式的殼體結(jié)構(gòu)，基表殼體兩端部 設(shè)有帶螺紋的殼體進(jìn)水口和殼體出水口，用于基表殼體與外設(shè)的管道進(jìn)行螺紋連接，基表 殼體上部分別設(shè)有第一換能器安裝口、第二換能器安裝口和計(jì)算處理器安裝口；第一換能 器和第二換能器分別安放在第一換能器安裝口和第二換能器安裝口內(nèi)，第一換能器安裝口 和第二換能器安裝口上方蓋有換能器蓋板，并用螺釘固定牢固；基表殼體內(nèi)部底壁上正對 第一換能器和第二換能器的位置分別裝有金屬制成的第一反射柱和第二反射柱；計(jì)算處理 器通過螺紋連接安裝在基表殼體的計(jì)算處理器安裝口上，計(jì)算處理器中的芯片經(jīng)過自愈式 精度修正技術(shù)編程處理，采用先進(jìn)的TG840主控芯片和TDC-GP22時(shí)間芯片，TG840主控芯 片以Cortex-M3為內(nèi)核，具有運(yùn)算處理功能，使整個(gè)計(jì)量裝置的性能得到提升，TDC-GP22具 有雙精度模式45ps或四精度模式22ps，實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間測量；計(jì)算處理器的程序中編入 按照泰勒級(jí)數(shù)擬合原理求得的瞬時(shí)流量的三階泰勒級(jí)數(shù)展開式，完成對瞬時(shí)流量的非線性 修正；計(jì)算處理器的程序中編入對靜態(tài)時(shí)間差的歸零處理程序，以消除零點(diǎn)漂移；計(jì)算處 理器的程序中編入峰峰值和最小取值法，消除氣泡和噪聲的信號(hào)干擾；計(jì)算處理器上分別 接有由ptlOOO的鉑電阻絲制成的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，第一溫度傳感器和 第二溫度傳感器的感溫端分別為第一銅接頭和第二銅接頭；第一換能器和第二換能器通過 連接線分別與計(jì)算處理器連接，計(jì)算處理器上分別設(shè)有顯示屏和按鈕，實(shí)現(xiàn)計(jì)量信息的顯 示和調(diào)控。在使用時(shí)，先將基體殼體安裝在供熱水回路的進(jìn)水管的指定位置，使進(jìn)水從殼體 進(jìn)水口流入，通過基體殼體后再從殼體出水口留出；將第一銅接頭安裝在進(jìn)水管道上設(shè)定 位置，將第二銅接頭安裝在回水管道上設(shè)定位置；按下按鈕，計(jì)算處理器指令第一換能器和 第二換能器分別發(fā)出正向和反向超聲波信號(hào)，正向超聲波信號(hào)經(jīng)第一反射柱反射到第二反 射柱，再經(jīng)第二反射柱反射到第二換能器，第二換能器采集到信號(hào)后經(jīng)過連接線傳遞給計(jì) 算處理器，反向超聲波信號(hào)經(jīng)第二反射柱反射到第一反射柱，再經(jīng)第一反射柱反射到第一 換能器，第一換能器采集到信號(hào)后經(jīng)過連接線傳遞給計(jì)算處理器，計(jì)算處理器經(jīng)過運(yùn)算得 出正反向時(shí)間差，進(jìn)而運(yùn)算得出瞬時(shí)流量；第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別感應(yīng)進(jìn) 水管道和回水管道的溫度并傳遞給計(jì)算處理器，計(jì)算處理器運(yùn)算得出溫度差，再將瞬時(shí)流 量和溫度差代入設(shè)定的熱量計(jì)算公式進(jìn)行運(yùn)算得出熱量值并顯示在計(jì)算處理器上的顯示 屏上，實(shí)現(xiàn)熱量的精確計(jì)量和顯示。
[0005] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用零點(diǎn)和最小取值法有效消除電子電路物理不對稱、 時(shí)間漂移、管道氣泡和現(xiàn)場噪聲等因素對計(jì)量精度的影響；采用泰勒技術(shù)擬合僅需標(biāo)定七 個(gè)流量點(diǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)需要標(biāo)定上百個(gè)流量點(diǎn)相比，提高了熱能表的生產(chǎn)效率，且精度更 高；其整體結(jié)構(gòu)簡單，原理可靠，時(shí)間測量精度高、外圍電路和工藝簡單，設(shè)計(jì)合理，使用安 全可靠，環(huán)境友好。
【附圖說明】：
[0006] 圖1是本發(fā)明的整體外觀結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0007] 圖2是本發(fā)明的整體剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0008] 下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0009] 實(shí)施例1 :
[0010] 本實(shí)施例涉及的自愈式精度修正超聲波熱能計(jì)量裝置，其主體結(jié)構(gòu)包括基表殼體 1、殼體進(jìn)水口 2、殼體出水口 3、第一換能器安裝口 4、第二換能器安裝口 5、計(jì)算處理器安裝 口 6、第一換能器7、第二換能器8、換能器蓋板9、第一反射柱10、第二反射柱11、計(jì)算處理 器12、第一溫度傳感器13、第二溫度傳感器14、第一銅接頭15、第二銅接頭16、顯示屏17、 按鈕18和連接線19 ;銅合金材質(zhì)的基表殼體1為具有熱水流通過的中空管腔式的殼體結(jié) 構(gòu)，基表殼體1兩端部設(shè)有帶螺紋的殼體進(jìn)水口 2和殼體出水口 3,用于基表殼體1與外設(shè) 的管道進(jìn)行螺紋連接，基表殼體1上部分別設(shè)有第一換能器安裝口 4、第二換能器安裝口 5 和計(jì)算處理器安裝口 6 ;第一換能器7和第二換能器8分別安放在第一換能器安裝口 4和第 二換能器安裝口 5內(nèi)，第一換能器安裝口 4和第二換能