燃气高精度罗茨流量计的制作方法

1.本发明涉及罗茨流量计技术领域，特别是涉及一种燃气高精度罗茨流量计。


背景技术：

2.罗茨流量计又称腰轮流量计，主要用于对管道中气体或液体流量进行连续或间歇测量的高精度计量仪表。它内部设计有构成一定容积的计量室空间，利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量，测量精度高，因此广泛被应用于燃气计量领域。
3.由于罗茨流量计在安装和使用的过程中，难免会发生燃气泄露的情况，因此在对罗茨流量计的安装空间内通常需要设置燃气泄露检测仪表来实时检测仪表安装环境的气体泄漏量，例如，申请号为201610618958.6、名称为“自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计”的中国发明专利，包括微处理器、信号输出部分、显示部分、存储部分、电源部分、键盘及遥控部分、燃气泄漏检测部分以及温度、压力及流量检测部分，通过在罗茨流量计的管体上安装燃气泄漏检测传感器，可以实时检测现场的燃气泄漏量，在发生泄漏时及时报警。而该技术方案在对燃气泄漏检测传感器的检测信号处理过程中仅采用放大处理，在实际使用过程中经常会出现误报的情形，其原因在于实际的燃气使用环境是复杂多变的，例如，燃气使用过程中尤其是开启时短暂的释放是经常发生的，会使得安装空间内的燃气含量瞬时上升，而该情形是常见的安全现象，因此会造成误报；且燃气检测信号又受到外界环境干扰，例如罗茨流量计使用过程中的工频干扰、放大温漂以及信号的不稳定性都会使燃气检测结果出现误差，严重影响设备精度，从而造成罗茨流量计使用过程存在不便。
4.所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。


技术实现要素：

5.针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种燃气高精度罗茨流量计。
6.其解决的技术方案是：燃气高精度罗茨流量计，包括燃气泄露检测模块、微处理器和报警模块，所述燃气泄露检测模块包括燃气泄漏传感器、检测信号处理单元和a/d转换器，所述检测信号处理单元包括依次连接的工频陷波调节电路、噪声抑制电路和信号放大反馈调节电路，所述工频陷波调节电路的输入端连接所述燃气泄漏传感器的检测信号输出端，所述信号放大反馈调节电路的输出端通过所述a/d转换器连接所述微处理器；所述信号放大反馈调节电路包括逐级连接的运放器ar2、三极管vt1和mos管q1，运放器ar2用于对所述噪声抑制电路的输出信号进行放大，并将其放大输出信号送入三极管vt1中进行跟随放大，mos管q1用于对三极管vt1的输出信号进行波形改善处理，并在mos管q1的输出端设置采样反馈组件对其输出信号进行动态稳定调节处理。
7.优选的，所述工频陷波调节电路包括运放器ar1，运放器ar1的反相输入端连接电阻r2和电容c3的一端，电阻r2的另一端通过电阻r1连接电容c1的一端和所述燃气泄漏传感
器的检测信号输出端，并通过电容c2接地，运放器ar1的同相输入端和输出端通过电阻r3连接电容c1和电容c3的另一端。
8.优选的，所述噪声抑制电路包括电感l1，电感l1的一端连接电阻r5的一端和运放器ar1的输出端，并通过并联的电阻r4与电容c4接地，电感l1的另一端连接电阻r5的另一端和所述信号放大反馈调节电路的输入端，并通过电容c5接地优选的，所述信号放大反馈调节电路还包括电阻r6，电阻r6的一端连接运放器ar2的反相输入端和电感l1的另一端，电阻r6的另一端连接电容c7、电阻r10的一端和三极管vt1的发射极，并通过并联的电阻r7和电容c6连接电阻r8的一端，运放器ar2的输出端连接电阻r8、电容c7的另一端和三极管vt1的基极，运放器ar2的同相输入端通过电阻r9接地，电阻r10的另一端连接mos管q1的漏极，mos管q1的栅极连接三极管vt1的集电极，并通过电阻r11连接所述采样反馈组件的调节端，mos管q1的源极连接所述a/d转换器、所述采样反馈组件的输入端和稳压二极管dz1的阴极，并通过电阻r16接地。
9.优选的，所述采样反馈组件包括运放器ar3和三极管vt2，运放器ar3的反相输入端连接mos管q1的源极、电阻r15、电容c9的一端和二极管d1的阳极，电阻r15的另一端和二极管d1的阴极连接运放器ar3的输出端，运放器ar3的同相输入端通过电阻r14接地，并通过电阻r13连接运放器ar3的输出端、电容c8的一端和三极管vt2的基极，三极管vt2的集电极连接所述采样反馈组件的调节端，三极管vt2的发射极连接电容c8的另一端，并通过电阻r12接地。
10.优选的，所述微处理器还通过数据串口连接wi-fi模块。
11.优选的，所述报警模块为声光报警器。
12.通过以上技术方案，本发明的有益效果为：1.本发明通过设置检测信号处理单元来对燃气泄漏传感器的检测信号进行调理，利用工频陷波调节电路对工频噪声进行有效抑制，降低工频干扰对燃气检测信号产生的影响；2.采用噪声抑制电路对燃气检测过程中产生的瞬时高电平进行延时缓冲，从而有效避免瞬时过阈值电压产生误报，同时利用rlc滤波消除尖峰杂波，有效提高燃气检测信号的有效性；3.信号放大反馈调节电路消除信号放大过程中的温漂影响，同时设置设置采样反馈组件对放大输出信号进行动态稳定调节处理，进一步提升燃气检测信号放大输出幅值的稳定性，保证燃气泄漏量检测结果精准有效；4.通过现场声光报警以及无线预警两种报警形式提醒用户进行检修与应急部署，极大地保证了用户使用的便捷性与安全性，本装置具有很好地抗干扰性，精度高，使用体验效果好。
附图说明
13.图1为本发明的工频陷波调节电路原理图。
14.图2为本发明的噪声抑制电路原理图。
15.图3为本发明的信号放大反馈调节电路原理图。
具体实施方式
16.有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
17.下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
18.燃气高精度罗茨流量计，包括燃气泄露检测模块、微处理器和报警模块，燃气泄露检测模块包括燃气泄漏传感器、检测信号处理单元和a/d转换器，检测信号处理单元包括依次连接的工频陷波调节电路、噪声抑制电路和信号放大反馈调节电路，工频陷波调节电路的输入端连接燃气泄漏传感器的检测信号输出端，信号放大反馈调节电路的输出端通过a/d转换器连接微处理器；其中，信号放大反馈调节电路包括逐级连接的运放器ar2、三极管vt1和mos管q1，运放器ar2用于对噪声抑制电路的输出信号进行放大，并将其放大输出信号送入三极管vt1中进行跟随放大，mos管q1用于对三极管vt1的输出信号进行波形改善处理，并在mos管q1的输出端设置采样反馈组件对其输出信号进行动态稳定调节处理。
19.本实施例中燃气泄漏传感器采用红外气体传感器，实际设置时也可采用其它具有模拟量输出的燃气泄漏传感器；红外气体传感器对使用现场的燃气泄漏量进行实时检测，并转换为电信号输出至检测信号处理单元中进行处理；首先，工频陷波调节电路用于对燃气检测信号进行工频降噪处理，如图1所示，工频陷波调节电路的具体结构包括运放器ar1，运放器ar1的反相输入端连接电阻r2和电容c3的一端，电阻r2的另一端通过电阻r1连接电容c1的一端和燃气泄漏传感器的检测信号输出端，并通过电容c2接地，运放器ar1的同相输入端和输出端通过电阻r3连接电容c1和电容c3的另一端；其中，电阻r1-r3与电容c1-c3组成三阶rc陷波网络，其陷波网络对工频50hz频率分量具有很好地衰减作用，在运放器ar1的驱动下进行陷波处理，有效降低工频干扰对燃气检测信号产生的影响。
20.为了避免燃气使用过程中安全范围内的短暂释放引起装置错误报警，采用噪声抑制电路来对此情形下的检测信号进行调理，如图2所示，噪声抑制电路的具体结构包括电感l1，电感l1的一端连接电阻r5的一端和运放器ar1的输出端，并通过并联的电阻r4与电容c4接地，电感l1的另一端连接电阻r5的另一端和信号放大反馈调节电路的输入端，并通过电容c5接地；其中，电阻r4与电容c4组成rc延时电路，在产生瞬时高电平时利用rc延时电路原理对燃气检测信号进行延时缓冲，从而有效避免瞬时过阈值电压产生误报；然后，电感l1、电阻r5与电容c5组成rlc滤波器对燃气检测信号中的尖峰杂波进行滤除，进一步避免外部异常高电平信号干扰，有效提高燃气检测信号的有效性。
21.经过滤波降噪后的燃气检测信号送入信号放大反馈调节电路中进行增强处理，如图3所示，信号放大反馈调节电路还包括电阻r6，电阻r6的一端连接运放器ar2的反相输入端和电感l1的另一端，电阻r6的另一端连接电容c7、电阻r10的一端和三极管vt1的发射极，并通过并联的电阻r7和电容c6连接电阻r8的一端，运放器ar2的输出端连接电阻r8、电容c7的另一端和三极管vt1的基极，运放器ar2的同相输入端通过电阻r9接地，电阻r10的另一端连接mos管q1的漏极，mos管q1的栅极连接三极管vt1的集电极，并通过电阻r11连接采样反馈组件的调节端，mos管q1的源极连接a/d转换器、采样反馈组件的输入端和稳压二极管dz1的阴极，并通过电阻r16接地。
22.采样反馈组件包括运放器ar3和三极管vt2，运放器ar3的反相输入端连接mos管q1
的源极、电阻r15、电容c9的一端和二极管d1的阳极，电阻r15的另一端和二极管d1的阴极连接运放器ar3的输出端，运放器ar3的同相输入端通过电阻r14接地，并通过电阻r13连接运放器ar3的输出端、电容c8的一端和三极管vt2的基极，三极管vt2的集电极连接采样反馈组件的调节端，三极管vt2的发射极连接电容c8的另一端，并通过电阻r12接地。
23.在信号放大反馈调节电路工作过程中，首先由运放器ar2利用反相放大原理对燃气检测信号进行快速放大，其运放反馈端设置的阻容元件对放大输出信号起到相位补偿的作用，使检测信号输出更加稳定，同时，三极管vt1在运放器ar2的输出端形成射极跟随器，有效提升检测信号放大处理效率；mos管q1利用其自身良好的温度特性对三极管vt1的输出信号进行波形改善处理，提升放大器的静态工作点，有效降低温漂影响；为了进一步提升燃气检测信号放大输出幅值的稳定性，在mos管q1的输出端设置采样反馈组件对其输出信号进行动态稳定调节处理，具体工作原理如下：mos管q1的输出信号经电阻分流后一部分送入运放器ar3中进行采样放大，在运放器ar3的负反馈端并联设置电阻r15与二极管d1，通过二极管d1的钳位作用避免过度反馈，从而保证三极管vt2的基极导通电压始终处于安全范围，同时电容c9在运放器ar3的负反馈端对电阻r15回路上的热噪声起到消除作用，确保采样放大反馈过程的精准度；运放器ar3的输出信号驱动三极管vt2导通，并利用三极管vt2作为调节管对mos管q1的栅极信号进行动态反馈，当mos管q1输入信号出现波动时根据闭环负反馈调节原理可以很好地对波动量进行抑制，从而极大地提升mos管q1源极输出信号幅值的稳定性，最后再经稳压二极管dz1对输出信号进行稳幅后送至a/d转换器，并由a/d转换器将模拟检测信号转换成数字量后送入微处理器中。
24.微处理器对采集到的数据进行内部处理后计算出使用现场的燃气泄漏量，当使用现场的燃气泄漏量超出系统预设安全范围值时，微处理器控制报警模块工作，此为成熟的现有技术，在此不再详述；具体设置时，报警模块为声光报警器，通过现场声光报警提醒用户及时进行检修；考虑到使用现场无法实现人员时刻盯守，微处理器还通过数据串口连接wi-fi模块，通过wi-fi模块将报警数据及时传送到用户管理终端，从而实现远程应急部署，极大地保证了用户使用的便捷性与安全性。
25.综上所述，本发明通过设置检测信号处理单元来对燃气泄漏传感器的检测信号进行调理，利用工频陷波调节电路对工频噪声进行有效抑制，降低工频干扰对燃气检测信号产生的影响；然后采用噪声抑制电路对燃气检测过程中产生的瞬时高电平进行延时缓冲，从而有效避免瞬时过阈值电压产生误报，同时利用rlc滤波消除尖峰杂波，有效提高燃气检测信号的有效性；最后由信号放大反馈调节电路来消除信号放大过程中的温漂影响，同时设置设置采样反馈组件对放大输出信号进行动态稳定调节处理，进一步提升燃气检测信号放大输出幅值的稳定性，保证燃气泄漏量检测结果精准有效。本装置具有很好地抗干扰性、精度高，使用体验效果好。
26.以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。