一种大口径双声道超声波热量表积分仪系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于超声波流量计量技术领域，尤其与一种大口径超声波热量表或者超声波水表或者超声波流量计的流量计量的超声波热量表积分仪系统有关。
【背景技术】
[0002]大口径热量表主要应用于供热计量领域中的楼栋热量表、区域供热站、热交换站、热电站的，大口径超声波热量表具有精度高、对水质要求低、压力损失小、可靠性好的优点，被列为国家重点发展的新一代热量测量仪表之一。由于大口径热量表的使用寿命主要受到积分仪、电池、换能器的限制，而降低积分仪的系统功耗成为重中之重。市场上绝大多数大口径超声波热量表在远传通讯上消耗的功耗占总功耗的50%以上。目前市场上使用的大口径超声波热量表主要采用单声音道方式，而且是采用16位单片机，其流量稳定性和流量一致性较差，因此其数据处理能力及处理速度远不及32位ARM处理器，对于双声道的软件处理不具备明显优势。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种大口径双声道超声波热量表积分仪系统，本实用新型解决了现有大口径超声波热量表采用单身道方式，并且采用16位单片机，其而导致流量稳定性和流量一致性较差的缺陷。
[0004]为此，本实用新型采用以下技术方案:一种大口径双声道超声波热量表积分仪系统，包括32位Cortex M3处理器、电源芯片、红外对管、时间测量芯片、通讯接口和模拟开关；时间测量芯片、电源芯片、红外对管和通讯接口分别都与所述32位Cortex M3处理器连接，时间测量芯片与模拟开关连接，时间测量芯片外接供回水温度传感器，所述32位Cortex M3处理器控制模拟开关的切换方向，模拟开关分别与第I路声道超声波换能器和第2路声道超声波换能器连接。
[0005]使用本实用新型可以达到以下有益效果:
[0006]1、本实用新型通过32位Cortex M3处理器获得的2路声道超声波流量计量数据进行算数平均滤波算法处理，相比单声道的能更好的体现出流场分布的均匀性。
[0007]2、积分仪采用高效32位Cortex M3处理器，配合内部集成外设模块低功耗UART模块+DMA模块实现系统的低功耗通信任务，该方案可以大大降低程序执行时消耗的系统功耗。大幅度提高热量表积分仪使用寿命。
[0008]3、本实用新型采用双声道设计方案，配合时间测量芯片及模拟开关，按时稳步切换2个声道的计量频率，并通过2个声道软件滤波的方式使双声道的流量计量技术更加稳定、可靠。
[0009]4、本实用新型采用基于MATLAB曲线拟合原理，对不同温度点下流量精度进行线性或局部非线性的修正，使各个温度点(4°C -95°C )下的各个流量点精度均优于中国热量表行业标准(CJ/T 128-2007)中规定的2级表要求。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细描述。
[0012]如图1所示，本实用新型包括32位Cortex M3处理器3、电源芯片1、红外对管2、时间测量芯片4、通讯接口 5和模拟开关6 ;时间测量芯片4、电源芯片1、红外对管2和通讯接口 5分别都与所述32位Cortex M3处理器3连接，时间测量芯片4与模拟开关6连接，时间测量芯片4外接供回水温度传感器7，32位Cortex M3处理器3控制模拟开关6的切换方向，模拟开关6分别与第I路声道超声波换能器8和第2路声道超声波换能器9连接。
[0013]进一步地，通讯接口 5采用Mbus或RS485通讯接口。
[0014]32位Cortex M3处理器3采用其内部集成外设模块低功耗UART模块+DMA模块，配合Mbus或RS485通讯接口相接的相应通讯模块，实现积分仪系统的超低功耗通信任务。同理可实现红外对管的低功耗通讯。
[0015]进一步，时间测量芯片4采用TDC-GP22芯片，支持时钟自动校准测量，时间测量精度可达22ps，温度测量为16位有效精度，对于外接PT1000的供回水温度传感器具有0.004°C的分辨率。同时具备第一波脉冲宽度检测功能，可用于超声波回波信号强度检测、气泡检测及空管段检测。
[0016]模拟开关6由32位Cortex M3处理器3控制，配合时间测量芯片的时间测量采样；当使用第I路声道超声波换能器时，由32位Cortex M3处理器3控制模拟开关6的切换方向，切换到相应的声道处进行时间测量采样，由32位Cortex M3处理器3获得时间信息并进行数据优化处理；同理进行第2路声道超声波换能器的采样及运算。32位Cortex M3处理器3获得的2路声道超声波流量计量数据进行算数平均滤波算法处理，相比单声道的能更好的体现出流场分布的均匀性。
[0017]作为优选，电源芯片I为3.6V锂电池，由3.6V锂电池通过电源模块稳定输出给积分仪系统供电。
[0018]本实用新型的工作原理:时间测量芯片4完成温度测量和超声波流量测量技术；模拟开关6由Cortex M3处理器3控制，配合时间测量芯片4的时间测量采样；当使用第I路声道超声波换能器时，由Cortex M3处理器3控制模拟开关6的切换方向，切换到相应的声道处由时间测量芯片4进行时间测量采样，由Cortex M3处理器3获得时间信息并进行数据优化处理，同理进行第2路声道超声波换能器的采样及运算。经过Cortex M3处理器3 —系列的运算处理后得到精确的流量计量值。
[0019]由于超声波传播声速在液体介质中，受液体温度影响较大，从而影响不同温度下的计量精确度，本实用新型对该影响进行软件算法修正，基于MATLAB曲线拟合原理，对不同温度点下流量精度进行线性或局部非线性的修正，使各个温度点(4°C-95°C)下的各个流量点精度均优于中国热量表行业标准(CJ/T 128-2007)中规定的2级表要求。
[0020]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种大口径双声道超声波热量表积分仪系统，其特征在于:所述的积分仪系统包括32位Cortex M3处理器(3)、电源芯片(I)、红外对管(2)、时间测量芯片(4)、通讯接口(5)和模拟开关(6);时间测量芯片(4)、电源芯片(I)、红外对管(2)和通讯接口(5)分别都与所述32位Cortex M3处理器(3)连接，时间测量芯片(4)与模拟开关(6)连接，时间测量芯片(4)外接供回水温度传感器(7)，所述32位Cortex M3处理器(3)控制模拟开关(6)的切换方向，模拟开关(6)分别与第I路声道超声波换能器(8)和第2路声道超声波换能器(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种大口径双声道超声波热量表积分仪系统，其特征在于:所述的通讯接口(5)采用Mbus或RS485通讯接口。
3.根据权利要求1所述的一种大口径双声道超声波热量表积分仪系统，其特征在于:所述的32位Cortex M3处理器(3)采用其内部集成外设模块低功耗UART模块+DMA模块。
4.根据权利要求1所述的一种大口径双声道超声波热量表积分仪系统，其特征在于:所述的时间测量芯片(4)采用TDC-GP22芯片。
5.根据权利要求1或4所述的一种大口径双声道超声波热量表积分仪系统，其特征在于:所述的电源芯片(I)为3.6V锂电池。
【专利摘要】一种大口径双声道超声波热量表积分仪系统，属于超声波流量计量技术领域。本实用新型包括32位Cortex M3处理器、电源芯片、红外对管、时间测量芯片、通讯接口和模拟开关；时间测量芯片、电源芯片、红外对管和通讯接口分别都与所述32位Cortex M3处理器连接，时间测量芯片与模拟开关连接，时间测量芯片外接供回水温度传感器，32位Cortex M3处理器控制模拟开关的切换方向，模拟开关分别与第1路声道超声波换能器和第2路声道超声波换能器连接。本实用新型采用高效32位Cortex M3处理器，配合内部集成外设模块低功耗UART模块+DMA模块实现系统的低功耗通信任务，该方案可以大大降低程序执行时消耗的系统功耗。大幅度提高热量表积分仪使用寿命。
【IPC分类】G01K17-10
【公开号】CN204286648
【申请号】CN201420742775
【发明人】朱新里
【申请人】浙江华立能源技术有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月1日