一種大口徑雙聲道超聲波熱量表積分儀系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于超聲波流量計量技術(shù)領(lǐng)域，尤其與一種大口徑超聲波熱量表或者超聲波水表或者超聲波流量計的流量計量的超聲波熱量表積分儀系統(tǒng)有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]大口徑熱量表主要應(yīng)用于供熱計量領(lǐng)域中的樓棟熱量表、區(qū)域供熱站、熱交換站、熱電站的，大口徑超聲波熱量表具有精度高、對水質(zhì)要求低、壓力損失小、可靠性好的優(yōu)點，被列為國家重點發(fā)展的新一代熱量測量儀表之一。由于大口徑熱量表的使用壽命主要受到積分儀、電池、換能器的限制，而降低積分儀的系統(tǒng)功耗成為重中之重。市場上絕大多數(shù)大口徑超聲波熱量表在遠傳通訊上消耗的功耗占總功耗的50%以上。目前市場上使用的大口徑超聲波熱量表主要采用單聲音道方式，而且是采用16位單片機，其流量穩(wěn)定性和流量一致性較差，因此其數(shù)據(jù)處理能力及處理速度遠不及32位ARM處理器，對于雙聲道的軟件處理不具備明顯優(yōu)勢。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種大口徑雙聲道超聲波熱量表積分儀系統(tǒng)，本實用新型解決了現(xiàn)有大口徑超聲波熱量表采用單身道方式，并且采用16位單片機，其而導(dǎo)致流量穩(wěn)定性和流量一致性較差的缺陷。
[0004]為此，本實用新型采用以下技術(shù)方案:一種大口徑雙聲道超聲波熱量表積分儀系統(tǒng)，包括32位Cortex M3處理器、電源芯片、紅外對管、時間測量芯片、通訊接口和模擬開關(guān)；時間測量芯片、電源芯片、紅外對管和通訊接口分別都與所述32位Cortex M3處理器連接，時間測量芯片與模擬開關(guān)連接，時間測量芯片外接供回水溫度傳感器，所述32位Cortex M3處理器控制模擬開關(guān)的切換方向，模擬開關(guān)分別與第I路聲道超聲波換能器和第2路聲道超聲波換能器連接。
[0005]使用本實用新型可以達到以下有益效果:
[0006]1、本實用新型通過32位Cortex M3處理器獲得的2路聲道超聲波流量計量數(shù)據(jù)進行算數(shù)平均濾波算法處理，相比單聲道的能更好的體現(xiàn)出流場分布的均勻性。
[0007]2、積分儀采用高效32位Cortex M3處理器，配合內(nèi)部集成外設(shè)模塊低功耗UART模塊+DMA模塊實現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗通信任務(wù)，該方案可以大大降低程序執(zhí)行時消耗的系統(tǒng)功耗。大幅度提高熱量表積分儀使用壽命。
[0008]3、本實用新型采用雙聲道設(shè)計方案，配合時間測量芯片及模擬開關(guān)，按時穩(wěn)步切換2個聲道的計量頻率，并通過2個聲道軟件濾波的方式使雙聲道的流量計量技術(shù)更加穩(wěn)定、可靠。
[0009]4、本實用新型采用基于MATLAB曲線擬合原理，對不同溫度點下流量精度進行線性或局部非線性的修正，使各個溫度點(4°C -95°C )下的各個流量點精度均優(yōu)于中國熱量表行業(yè)標準(CJ/T 128-2007)中規(guī)定的2級表要求。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0012]如圖1所示，本實用新型包括32位Cortex M3處理器3、電源芯片1、紅外對管2、時間測量芯片4、通訊接口 5和模擬開關(guān)6 ;時間測量芯片4、電源芯片1、紅外對管2和通訊接口 5分別都與所述32位Cortex M3處理器3連接，時間測量芯片4與模擬開關(guān)6連接，時間測量芯片4外接供回水溫度傳感器7，32位Cortex M3處理器3控制模擬開關(guān)6的切換方向，模擬開關(guān)6分別與第I路聲道超聲波換能器8和第2路聲道超聲波換能器9連接。
[0013]進一步地，通訊接口 5采用Mbus或RS485通訊接口。
[0014]32位Cortex M3處理器3采用其內(nèi)部集成外設(shè)模塊低功耗UART模塊+DMA模塊，配合Mbus或RS485通訊接口相接的相應(yīng)通訊模塊，實現(xiàn)積分儀系統(tǒng)的超低功耗通信任務(wù)。同理可實現(xiàn)紅外對管的低功耗通訊。
[0015]進一步，時間測量芯片4采用TDC-GP22芯片，支持時鐘自動校準測量，時間測量精度可達22ps，溫度測量為16位有效精度，對于外接PT1000的供回水溫度傳感器具有0.004°C的分辨率。同時具備第一波脈沖寬度檢測功能，可用于超聲波回波信號強度檢測、氣泡檢測及空管段檢測。
[0016]模擬開關(guān)6由32位Cortex M3處理器3控制，配合時間測量芯片的時間測量采樣；當使用第I路聲道超聲波換能器時，由32位Cortex M3處理器3控制模擬開關(guān)6的切換方向，切換到相應(yīng)的聲道處進行時間測量采樣，由32位Cortex M3處理器3獲得時間信息并進行數(shù)據(jù)優(yōu)化處理；同理進行第2路聲道超聲波換能器的采樣及運算。32位Cortex M3處理器3獲得的2路聲道超聲波流量計量數(shù)據(jù)進行算數(shù)平均濾波算法處理，相比單聲道的能更好的體現(xiàn)出流場分布的均勻性。
[0017]作為優(yōu)選，電源芯片I為3.6V鋰電池，由3.6V鋰電池通過電源模塊穩(wěn)定輸出給積分儀系統(tǒng)供電。
[0018]本實用新型的工作原理:時間測量芯片4完成溫度測量和超聲波流量測量技術(shù)；模擬開關(guān)6由Cortex M3處理器3控制，配合時間測量芯片4的時間測量采樣；當使用第I路聲道超聲波換能器時，由Cortex M3處理器3控制模擬開關(guān)6的切換方向，切換到相應(yīng)的聲道處由時間測量芯片4進行時間測量采樣，由Cortex M3處理器3獲得時間信息并進行數(shù)據(jù)優(yōu)化處理，同理進行第2路聲道超聲波換能器的采樣及運算。經(jīng)過Cortex M3處理器3 —系列的運算處理后得到精確的流量計量值。
[0019]由于超聲波傳播聲速在液體介質(zhì)中，受液體溫度影響較大，從而影響不同溫度下的計量精確度，本實用新型對該影響進行軟件算法修正，基于MATLAB曲線擬合原理，對不同溫度點下流量精度進行線性或局部非線性的修正，使各個溫度點(4°C-95°C)下的各個流量點精度均優(yōu)于中國熱量表行業(yè)標準(CJ/T 128-2007)中規(guī)定的2級表要求。
[0020]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種大口徑雙聲道超聲波熱量表積分儀系統(tǒng)，其特征在于:所述的積分儀系統(tǒng)包括32位Cortex M3處理器(3)、電源芯片(I)、紅外對管(2)、時間測量芯片(4)、通訊接口(5)和模擬開關(guān)(6);時間測量芯片(4)、電源芯片(I)、紅外對管(2)和通訊接口(5)分別都與所述32位Cortex M3處理器(3)連接，時間測量芯片(4)與模擬開關(guān)(6)連接，時間測量芯片(4)外接供回水溫度傳感器(7)，所述32位Cortex M3處理器(3)控制模擬開關(guān)(6)的切換方向，模擬開關(guān)(6)分別與第I路聲道超聲波換能器(8)和第2路聲道超聲波換能器(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑雙聲道超聲波熱量表積分儀系統(tǒng)，其特征在于:所述的通訊接口(5)采用Mbus或RS485通訊接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑雙聲道超聲波熱量表積分儀系統(tǒng)，其特征在于:所述的32位Cortex M3處理器(3)采用其內(nèi)部集成外設(shè)模塊低功耗UART模塊+DMA模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑雙聲道超聲波熱量表積分儀系統(tǒng)，其特征在于:所述的時間測量芯片(4)采用TDC-GP22芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種大口徑雙聲道超聲波熱量表積分儀系統(tǒng)，其特征在于:所述的電源芯片(I)為3.6V鋰電池。
【專利摘要】一種大口徑雙聲道超聲波熱量表積分儀系統(tǒng)，屬于超聲波流量計量技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型包括32位Cortex M3處理器、電源芯片、紅外對管、時間測量芯片、通訊接口和模擬開關(guān)；時間測量芯片、電源芯片、紅外對管和通訊接口分別都與所述32位Cortex M3處理器連接，時間測量芯片與模擬開關(guān)連接，時間測量芯片外接供回水溫度傳感器，32位Cortex M3處理器控制模擬開關(guān)的切換方向，模擬開關(guān)分別與第1路聲道超聲波換能器和第2路聲道超聲波換能器連接。本實用新型采用高效32位Cortex M3處理器，配合內(nèi)部集成外設(shè)模塊低功耗UART模塊+DMA模塊實現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗通信任務(wù)，該方案可以大大降低程序執(zhí)行時消耗的系統(tǒng)功耗。大幅度提高熱量表積分儀使用壽命。
【IPC分類】G01K17-10
【公開號】CN204286648
【申請?zhí)枴緾N201420742775
【發(fā)明人】朱新里
【申請人】浙江華立能源技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月1日