一种无磁流量计量装置及其计量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及流量计量技术领域，尤其涉及一种无磁流量计量装置及其计量方法。
【背景技术】
[0002]机械式热量表按照流量检测方式可分有磁式、无磁式。有磁式的缺点是叶轮中需安装磁铁，磁铁磁性会吸附水中的杂质，影响到叶轮的旋转，且磁铁磁性强弱与使用时间和环境温度有关。而无磁式的检测原理是在叶轮上方安装电感作为传感器。电感朝向的叶轮面由塑料面和金属面交替组成。叶轮旋转时，外围电路向电感组成的LC振荡电路提供脉冲，LC振荡电路会产生衰减振荡，当电感下方为塑料面时，LC振荡电路波形衰减较慢，当电感下方为金属面时，LC振荡电路波形衰减较快。通过检测LC振荡电路波形衰减时间，可得知叶轮是否处于旋转状态，从而进行流量计量。
[0003]由于无磁式不容易吸附水中杂质，所以无磁式对管道水质要求较低，广泛应用于热量表中。目前在热量表中，无磁流量计量方案使用的是MSP430FW42X方案，MSP430FW42X是德州仪器推出的、带有无磁检测模块的一系列单片机。MSP430FW42X方案硬件存在着局限性:该方案必须使用MSP430FW42X系列作为单片机，该单片机成本较高，且硬件资源较少，无USART接口和只含有2K RAM导致该方案无法在复杂领域中使用。
[0004]由于B类热量表的工作温度范围为_25~55°C。当无磁流量计量应用于热量表中，需考虑环境温度对计量的影响。尤其是使用分立器件无磁电路的热量表，分立器件无磁电路一般由电感、二极管、三极管、电阻、电容组成，二极管压降大小、电容容值易受环境温度改变，从而影响振荡衰减时间。现有的计量方法不能避免环境温度对振荡衰减时间影响，在高低温下，振荡衰减时间可能发生变化，因此需要在使用前进行校准，以获取LC振荡电路在导电区域上方时的衰减时间阈值和LC振荡电路在绝缘区域上方时的衰减时间阈值，而且如果在工作过程中环境温度变化较大会导致不能正常进行计量工作。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有无磁流量计量装置必须使用MSP430FW42X系列单片机，成本较高，不易扩展，且受环境温度影响的技术问题，提供了一种无磁流量计量装置及其计量方法，其成本较低，便于扩展，且不受温度影响。
[0006]为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现:
本发明的一种无磁流量计量装置，包括壳体，所述壳体内设有叶轮和检测装置，所述检测装置包括中央处理单元、激发电路、电压抬升电路、LC振荡电路和包络检波电路，所述中央处理单元的第一输出端与激发电路的输入端电连接，所述中央处理单元的第二输出端与电压抬升电路的输入端电连接，所述激发电路的输出端和电压抬升电路的输出端与LC振荡电路的输入端电连接，所述LC振荡电路的输出端与包络检波电路的输入端电连接，所述包络检波电路的输出端与中央处理单元的输入端电连接，所述LC振荡电路设置在叶轮的上方，所述叶轮朝向LC振荡电路的一面，一半是绝缘材料制成的绝缘区域，另一半是导电材料制成的导电区域。
[0007]在本技术方案中，中央处理单元为单片机。工作时，中央处理单元的第一输出端输出高电平，激发电路产生高电平给LC振荡电路充电，LC振荡电路充电完成后，中央处理单元的第一输出端输出低电平，激发电路输出低电平停止供电，LC振荡电路开始振荡。中央处理单元的第二输出端输出高电平给到电压抬升电路，电压抬升电路产生直流电压信号，该直流电压信号与LC振荡电路产生的波形信号叠加，使后续的波形信号能达到中央处理单元内部比较器的比较范围。LC振荡电路输出的振荡波形经过包络检波电路处理后输出到中央处理单元的输入端，中央处理单元对接收到的波形进行处理，检测该波形的衰减时间，判断LC振荡电路下方的叶轮面是绝缘区域还是导电区域，统计LC振荡电路下方的叶轮面在绝缘区域和导电区域之间的交替次数，从而计算出总流量。
[0008]作为优选，所述激发电路包括二极管D1和电阻R1，二极管D1的正极与中央处理单元的第一输出端电连接，二极管D1的负极与电阻R1 —端电连接，电阻R1另一端与LC振荡电路的输入端电连接。
[0009]作为优选，所述电压抬升电路包括电阻R2、电阻R3和电容C1，电阻R2 —端与中央处理单元的第二输出端电连接，电阻R2另一端与电阻R3 —端、电容C1 一端和LC振荡电路的输入端电连接，电阻R3另一端和电容C1另一端都接地。
[0010]作为优选，所述LC振荡电路包括电容C2和电感L1，所述电容C2和电感L1并联。
[0011]作为优选，所述包络检波电路包括二极管D2、电阻R4、电阻R5和电容C3，二极管D2正极与LC振荡电路的输出端电连接，二极管D2负极与电阻R4 —端电连接，电阻R4另一端与电容C3 —端、电阻R5 —端和中央处理单元的输入端电连接，电容C3另一端和电阻R5
另一端都接地。
[0012]作为优选，所述壳体上设有无线通信模块，所述无线通信模块与中央处理单元电连接。中央处理单元通过无线通信模块将计量的流量值发送到远程监控终端。
[0013]本发明的一种无磁流量计量装置的计量方法，包括以下步骤:
51:中央处理单元清空存储的最短衰减时间Μ ;
52:中央处理单元通过激发电路激发LC振荡电路工作一次，LC振荡电路输出振荡波形，振荡波形经过包络检波电路处理后输出到中央处理单元的输入端，中央处理单元获取包络检波电路输出波形的当前衰减时间T1 ;
53:中央处理单兀判断存储的最短;S减时间Μ的值是否为空，如果是，则将最短;S减时间Μ的值更改为该当前衰减时间Τ1，接着执行步骤S2，否则执行步骤S4 ;
54:中央处理单元判断当前衰减时间Τ1是否小于最短衰减时间Μ，如果是，则将最短衰减时间Μ的值更改为该当前衰减时间Τ1，接着执行步骤S2，否则执行步骤S5 ;
55:中央处理单元判断当前衰减时间Τ1减去最短衰减时间Μ的值是否大于设定值D，即是否Tl-M > D，如果是则表明LC振荡电路下方的叶轮面已经从导电区域旋转到绝缘区域，执行步骤S6，否则执行步骤S2 ;
56:中央处理单元记录一个脉冲，接着清空存储的最长衰减时间Ν ；
57:中央处理单元通过激发电路激发LC振荡电路工作一次，LC振荡电路输出振荡波形，振荡波形经过包络检波电路处理后输出到中央处理单元的输入端，中央处理单元获取包络检波电路输出波形的当前衰减时间Τ1 ; 58:中央处理单元判断存储的最长衰减时间N的值是否为空，如果是，则将最长衰减时间N的值更改为该当前衰减时间T1，接着执行步骤S7，否则执行步骤S9 ;
59:中央处理单元判断当前衰减时间T1是否大于最长衰减时间N，如果是，则将最长衰减时间N的值更改为该当前衰减时间T1，接着执行步骤S7，否则执行步骤S10 ;
510:中央处理单元判断最长衰减时间N减去当前衰减时间T1的值是否大于设定值D，即是否N-Tl >D，如果是则表明LC振荡电路下方的叶轮面已经从绝缘区域旋转到导电区域，执行步骤S11，否则执行步骤S7 ;
511:中央处理单元记录一个脉冲，接着执行步骤S1 ；
中央处理单元根据记录的总脉冲数与每个脉冲对应的流量计算出总流量。
[0014]在本技术方案中，无磁流量计量装置在不同温度下，包络检波电路输出波形的最短衰减时间Μ和最长衰减时间Ν会有所改变，但是最短衰减时间Μ和最长衰减时间Ν之间的差值基本不变，设定值D为无磁流量计量装置在标况下测试时的最长衰减时间与最短衰减时间差值的一半。本方法实时检测更新最短衰减时间Μ和最长