[實(shí)用新型]集流量和溫度統(tǒng)一測(cè)量的超聲波熱量表

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920021197.1
• 申請(qǐng)日: 2009-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN201392255Y
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王士瑩;高紹亭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東力創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號(hào): G01K17/00
• 分類號(hào): G01K17/00;G01K17/08;G01K7/20;G01F1/66
• 代理公司: 暫無信息
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技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種超聲波熱量表的改進(jìn)，具體地說是一種以高精度時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)來測(cè)量流量和溫度的集流量和溫度統(tǒng)一測(cè)量的超聲波熱量表。

技術(shù)背景

熱量計(jì)量裝置是對(duì)熱量進(jìn)行定量計(jì)量的裝置，需要計(jì)量的參數(shù)有：熱功率、累計(jì)熱量、累計(jì)流量等。而其需要測(cè)量的基本參數(shù)只有兩個(gè)：瞬時(shí)流量和溫度(進(jìn)水溫度、回水溫度)，其他量都是由這兩個(gè)基本量計(jì)算獲得。因此這兩個(gè)基本量測(cè)量得是否準(zhǔn)確便直接影響到整個(gè)熱量計(jì)量的準(zhǔn)確性。當(dāng)前，對(duì)瞬時(shí)流量的測(cè)量主要有兩種：機(jī)械式和超聲波式；對(duì)溫度的測(cè)量也有兩種：AD轉(zhuǎn)換式和比較測(cè)量式。機(jī)械式測(cè)量流量有其固有的缺點(diǎn)：受水質(zhì)的影響較大、易阻塞、機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分易磨損出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)確，對(duì)水流阻力大，所以很少用。超聲波熱表是當(dāng)前熱量計(jì)量裝置的發(fā)展趨勢(shì)。利用超聲波在不同流速的水流中傳播時(shí)間不同的原理，其核心是超聲波傳播時(shí)間的測(cè)量。但從目前的時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)來看，其不足在于：一是測(cè)量精度達(dá)不到要求，二是電路復(fù)雜，三是測(cè)量穩(wěn)定性差。溫度測(cè)量一般是用鉑電阻，通過鉑電阻的阻值與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系獲得溫度。因此溫度的測(cè)量本質(zhì)是鉑電阻阻值的測(cè)量。AD轉(zhuǎn)換的方法測(cè)量電阻，其不足在于：一是功耗大，二是不利于低功耗運(yùn)行。而比較法測(cè)量是利用電容通過電阻的放電時(shí)間與阻值成正比的關(guān)系，先測(cè)量一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻的放電時(shí)間，再測(cè)量鉑電阻放電時(shí)間，則鉑電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值之比就等同于放電時(shí)間之比，因此，其測(cè)量精度取決與放電時(shí)間的測(cè)量。目前所使用的超聲波熱量表，其結(jié)構(gòu)包括殼體、液晶顯示屏、查詢按鍵、線路板構(gòu)成，在殼體的后壁上設(shè)有傳感器插入孔，在殼體的后壁內(nèi)側(cè)設(shè)有電池安裝腔，在線路板上設(shè)有中央處理器、溫度測(cè)量電阻電容充放電電路、流量測(cè)量脈沖整形模擬信號(hào)電路以及各自相對(duì)應(yīng)的芯片和熱量脈沖電路、485通訊電路、紅外通訊電路、雙電源電路、液晶顯示電路，從結(jié)構(gòu)中看出，流量測(cè)量中超聲波傳播時(shí)間的測(cè)量和溫度測(cè)量中的電阻電容充放電時(shí)間的測(cè)量是由不同的芯片分開測(cè)量的，且超聲波傳播時(shí)間是用計(jì)數(shù)法或雙鎖相環(huán)法測(cè)量，因此便存在以下缺點(diǎn)：1、精度不高、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、電流消耗大；2、由于放電時(shí)間的測(cè)量是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器測(cè)量，受定時(shí)器位數(shù)和單片機(jī)運(yùn)行速率的限制，所以測(cè)量精度也不高；3、由于流量和溫度為分開測(cè)量，致使超聲波熱量表的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、測(cè)量精度高、只用一個(gè)芯片即可完成流量和溫度測(cè)量的集流量和溫度統(tǒng)一測(cè)量的超聲波熱量表。

為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：該集流量和溫度統(tǒng)一測(cè)量的超聲波熱量表，由殼體、蓋板、液晶顯示屏、查詢按鍵、線路板構(gòu)成，在殼體的后壁上側(cè)設(shè)有傳感器插孔，在殼體的后壁中部設(shè)有電池安裝盒，線路板安裝在殼體內(nèi)，在線路板上設(shè)有中央處理器、溫度測(cè)量電阻電容充放電電路、流量測(cè)量脈沖整形模擬信號(hào)電路、熱量脈沖電路、485通訊電路、紅外通訊電路、雙電源電路和液晶顯示電路，紅外通訊電路、485通訊電路均與中央處理器相互連接，中央處理器與液晶顯示電路、熱量脈沖電路和查詢按鍵相連接，雙電源電路與中央處理器相連接，其特征在于中央處理器與高精度時(shí)間間隔測(cè)量芯片相互連接，高精度時(shí)間間隔測(cè)量芯片同時(shí)與流量測(cè)量脈沖整形模擬信號(hào)電路和溫度測(cè)量電阻電容充放電電路相互連接。

本實(shí)用新型還通過如下措施實(shí)施：

所述的高精度時(shí)間間隔測(cè)量芯片是采用德國(guó)ACAM公司生產(chǎn)的高精度時(shí)間間隔測(cè)量芯片TDC-GP2專利產(chǎn)品。

所述的溫度測(cè)量電阻電容充放電電路，包括反相器U20、電容C12、精密1K標(biāo)準(zhǔn)電阻R26和鉑電阻R25組成，鉑電阻R25接高精度時(shí)間間隔測(cè)量芯片的18腳，其充放電電容C12為C0.1uF超低失真多層陶瓷電容器，由太陽(yáng)誘電公司生產(chǎn)，反相器U20為NC7S14，具有施密特觸發(fā)輸入和高速、低功耗的特性，其作用是監(jiān)測(cè)放電過程的開始和結(jié)束。

所述的流量測(cè)量脈沖整形模擬信號(hào)電路，包括開始信號(hào)Start整形電路和結(jié)束信號(hào)Stop整形電路，開始信號(hào)Start整形電路的三個(gè)接線分別接高精度時(shí)間間隔測(cè)量芯片的5、31、6腳，開始信號(hào)Start整形電路的另一端接上、下游換能器；結(jié)束信號(hào)Stop整形電路的三個(gè)接線分別接高精度時(shí)間間隔測(cè)量芯片的5、6、30腳。所述的雙二極管為BAT754C。

所述的中央處理器為MSP430F415，是TI公司生產(chǎn)的超低功耗16單片機(jī)，與高精度時(shí)間間隔測(cè)量芯片通過SPI總線連接。