一种基于滤波算法的超声波热量表的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种热量表，尤其是涉及一种基于滤波算法的超声波热量表。
【背景技术】
[0002]随着我国科技的进步与生活水平的提高，超声波热量表已大量应用到供暖领域。超声波热量表通过超声波测量流量，它通过分别设置在进水管段和出水管段上的传感器测得进口和出口的温度，并通过上游换能器和下游换能器分别发射和接收超声波测得热载体的流量，再通过热量积算得到热量值。
[0003]根据我国国情，供热水质依然存在一些问题，如实际应用水中普遍存在杂质。由于水中的杂质会偏移超声波的入射角，所以需要额外的方法保证测量电路能接收到足够幅度的电信号，否则就会影响换能器接收声波的准确性，最终影响超声波热量表的准确计量。
[0004]申请号为201310592842.6的中国专利公开了一种可以检测重金属含量和过滤杂质的超声波热量表，该热量表包括表体、铜管、铜管上的换能器和该铜管两端的进水口和出水口，表体和换能器之间，靠近出水口的铜管上设置有一重金属检测仪的放置腔，该放置腔与铜管之间通过焊接固定连接，所述进水口的管口设置有耐高温过滤网，铜管内的过滤网可以挡掉一部分杂质，且同时不会对水流速度造成大的影响，保证超声波热量表的正常使用。然而不能保证超声波热量表的准确计量。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计算结果准确性高的基于滤波算法的超声波热量表。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0007]—种基于滤波算法的超声波热量表，包括热量表管道、设置在热量表管道上的上游换能器和下游换能器，其特征在于，所述的超声波热量表还包括与下游换能器连接的用于滤除噪声波形的微处理器，所述的微处理器包括脉冲采样单元、滤波单元和热量积算单元，上游换能器在!^时间点发射的脉冲信号在热量表管道中传播并被下游换能器接收，脉冲采样单元对下游换能器接收的信号进行脉冲采样，采样得到时长内的多个波峰，滤波单元根据采样时长内的多个波峰，判定最大波峰并将最大波峰对应时间点传递给热量积算单元进行热量计算，得到热量值。
[0008]所述的热量表管道包括依次连接的进水管段、测量管段和出水管段，所述的上游换能器和下游换能器均设置在测量管段上。
[0009]所述的超声波热量表还包括与测量管段连接的壳体，所述的上游换能器和下游换能器设置在测量管段的一侧，并与壳体呈相对设置。
[0010]所述的微处理器通过上游换能器引线与上游换能器连接，并通过下游换能器引线与下游换能器连接。
[0011]所述的超声波热量表还包括与微处理器连接的进水温度传感器和出水温度传感器。
[0012]所述的滤波单元通过采样时长内的多个波峰判定最大波峰及对应时间点T2，T2作为脉冲达到时间点，Τ2-Τ1作为脉冲在热量表管道中传播的时间。
[0013]与现有技术相比，本发明超声波热量表的微处理器包括脉冲采样单元、滤波单元和热量积算单元，通过对接收到的超声波波形进行采样和滤波，得到准确的超声波波峰，摒弃了行业内常用的首波测量，消除了流体中杂质造成的计量偏差，从而保证了测量的准确性。
【附图说明】
[0014]图1为本发明超声波热量表管道结构示意图；
[0015]图2为本发明超声波热量表中微处理器算法实现流程图；
[0016]图3为本发明超声波采样数内发射波形与接收波形对比图；
[0017]图4为本发明超声波热量表的应用不意图；
[0018]附图标记:1为进水管段;2为上游换能器;3为测量管段;4为下游换能器;5为壳体；6为微处理器;7为出水管段;8为下游换能器引线;9上游换能器引线；10为热量使用端；11为热量表管道；12为进水温度传感器；13为出水温度传感器；14为进水温度传感器引线；15为出水温度传感器引线；16为热源;Α为发射波波峰;Νχ为接收波最大波峰。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0020]实施例
[0021]一种基于滤波算法的超声波热量表，包括热量表管道11，热量表管道11包括依次连接的进水管段1、测量管段3和出水管段7。如图1所示，测量管段3上设有上游换能器2、下游换能器4和壳体5，上游换能器2和下游换能器4设置在测量管段3的一侧，壳体5通过螺纹连接件固定在测量管段3的另一侧，并与上游换能器2和下游换能器4呈相对设置。
[0022]超声波热量表还包括与下游换能器4连接的用于滤除噪声波形的微处理器6，微处理器6通过上游换能器引线9与上游换能器2连接，并通过下游换能器引线8与下游换能器4连接，微处理器6包括脉冲采样单元、滤波单元和热量积算单元。
[0023]如图2的算法流程图所示，上游换能器2发出脉冲信号，脉冲信号穿过热量表管道11中的流体并被壳体5反射后，被下游换能器4接收，脉冲采样单元对下游换能器4接收的信号进行脉冲采样，采样时长内得到的多个波峰，滤波单元根据采样时长内的多个波峰，判定最大波波峰及最大波峰对应时间点并传递给热量积算单元进行热量计算，得到热量值。
[0024]如图3所示，上游换能器。于!^时间点发射的超声波脉冲仅有一个波峰，当超声波遇到流体中的杂质时，入射角就会发生偏移，当超声波被下游换能器4接收到时，其超声波的波幅和波峰就会与原有形状存在差异，发射波波峰Α形状发生变化。与发射波波峰Α所在的发射波对应的N个采样数内，脉冲采样单元检测到多个波峰，滤波单元通过比较波峰幅度值，选择幅值最大的波峰，得到该采样数内的接收波最大波峰Nx以及对应时间点^并传递给热量积算单元，T2-lMt为脉冲在热量表管道11中传播的时间。
[°°25]如图4所示，热量表管道11设置在热源16与热量使用端10之间。超声波热量表还包括分别通过进水温度传感器引线14和出水温度传感器引线15与微处理器6连接的进水温度传感器12和出水温度传感器13，获取热量使用端10两端流体的温度并传递给热量积算单元，用于计算热量使用端10消耗的热量。
[0026]本发明摒弃了行业内常用的首波测量，首波测量即判定接收到的第一个波峰为发射波波峰的方法，而第一个波峰有可能为受干扰影响产生的波峰，并非与发射波对应，从而该方法具有误差。本发明以最大波波峰判定为发射波对应的波峰，从而保证检测数据的准确性，并最终提高超声波热量表计量精确性。
[0027]本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于滤波算法的超声波热量表，包括热量表管道、设置在热量表管道上的上游换能器(2)和下游换能器(4)，其特征在于，所述的超声波热量表还包括与下游换能器(4)连接的用于滤除噪声波形的微处理器(6)，所述的微处理器(6)包括脉冲采样单元、滤波单元和热量积算单元，上游换能器(2)在1^时间点发射的脉冲信号在热量表管道中传播并被下游换能器(4)接收，脉冲采样单元对下游换能器(4)接收的信号进行脉冲采样，得到采样时长内的多个波峰，滤波单元根据采样时长内的多个波峰，判定最大波峰并将最大波峰对应时间点传递给热量积算单元进行热量计算，得到热量值。2.根据权利要求1所述的一种基于滤波算法的超声波热量表，其特征在于，所述的热量表管道包括依次连接的进水管段(1)、测量管段(3)和出水管段(7)，所述的上游换能器(2)和下游换能器(4)均设置在测量管段(3)上。3.根据权利要求2所述的一种基于滤波算法的超声波热量表，其特征在于，所述的超声波热量表还包括与测量管段(3)连接的壳体(5)，所述的上游换能器(2)和下游换能器(4)设置在测量管段(3)的一侧，并与壳体(5)呈相对设置。4.根据权利要求1所述的一种基于滤波算法的超声波热量表，其特征在于，所述的微处理器(6)通过上游换能器引线(9)与上游换能器(2)连接，并通过下游换能器引线(8)与下游换能器(4)连接。5.根据权利要求1所述的一种基于滤波算法的超声波热量表，其特征在于，所述的超声波热量表还包括与微处理器(6)连接的进水温度传感器(12)和出水温度传感器(13)。6.根据权利要求1所述的一种基于滤波算法的超声波热量表，其特征在于，所述的滤波单元通过采样时长内的多个波峰判定最大波峰及对应时间点T2，lMt为脉冲达到时间点，IVlMt为脉冲在热量表管道中传播的时间。
【专利摘要】本发明涉及一种基于滤波算法的超声波热量表，包括热量表管道、设置在热量表管道上的上游换能器(2)、下游换能器(4)、与下游换能器(4)连接的用于滤除噪声波形的微处理器(6)，所述的微处理器(6)包括脉冲采样单元、滤波单元和热量积算单元，上游换能器(2)发射脉冲信号在热量表管道中传播并被下游换能器(4)接收，脉冲采样单元对下游换能器(4)接收的信号进行脉冲采样，采样时长内得到多个波峰，滤波单元根据采样时长内的多个波峰，判定最大波波峰并将最大波峰对应时间点传递给热量积算单元进行热量计算，得到热量值。与现有技术相比，本发明能滤除受杂质影响的超声波信号，提取最大波峰，提高计算结果准确度。
【IPC分类】G01K17/10
【公开号】CN105486429
【申请号】CN201610060053
【发明人】朱启龙, 汤雪飞
【申请人】苏州瑞尚节能科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月28日