超聲波熱敏測溫裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計量儀表技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及可一次計量流量與溫度的超聲波熱敏測溫計量表。
【背景技術(shù)】
[0002]當前，超聲波熱量表以其測量精準越來越被廣泛應(yīng)用，尤其在熱水計量領(lǐng)域，它的優(yōu)勢和未來發(fā)展的空間是不可估量。目前超聲波熱水計量表都要進行兩種檢測:一是通過超聲波檢測流量，二是通過熱敏電阻檢測溫度，并通過積分儀顯示流體的流量，它包含機械、電子和信息技術(shù)的高科技產(chǎn)品。但問題是這種計量表大多都是靠電池供電，兩次檢測耗時(軟件運行時間長)和耗能(兩套檢測電路)太大，從而導(dǎo)致電池電量下降太快，平均使用壽命不超過6年，許多市場都是由于考慮到更換電池的因素而不想采用這一產(chǎn)品，這是超聲波熱水計量表市場發(fā)展的一大短板。
[0003]本發(fā)明取消了熱敏電阻，是一種只通過一對超聲波換能器，做一次檢測即可得到流量和溫度的裝置，有效地縮短了 MCU (單片機)的工作時間，節(jié)省效果可達一倍以上能源，使平均使用壽命超過10年以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種抗干擾能力強，檢測精度高，節(jié)省能源，并且成本造價低，安裝維修簡便，做一次檢測便可計算出流體的流量和溫度的超聲波熱敏測溫裝置。
[0005]采用的技術(shù)方案是:
超聲波熱敏測溫裝置，包括帶有流體入口和流體出口的流量管、第一超聲波換能器、第二超聲波換能器、第一熱敏體、第二熱敏體。所述的第一熱敏體、第二熱敏體由對溫度敏感的熱應(yīng)變片組成，所述第一熱敏體、第二熱敏體分別密封安裝在載熱流體的流量管兩端，所述第一超聲波換能器、第二超聲波換能器分別安裝在流量管兩端的第一熱敏體和第二熱敏體上，當載熱流體溫度的變化會使熱敏體形體的長度發(fā)生變化，這一變化使第一換能器和第二換能器之間的距離發(fā)生變化，利用計算公式算出流體的流量和溫度。
[0006]本裝置主要就是為了解決超聲波熱水表的節(jié)能技術(shù)問題，它取消了通過熱敏電阻檢測溫度的電路，而改用熱敏體(純機械裝置)與超聲波配合，一次檢測便可計算出熱水的流量和溫度。本裝置抗干擾能力強，檢測精度高，節(jié)省能源，并且成本造價低，安裝維修簡便。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0008]超聲波熱敏測溫裝置，包括帶有流體入口和流體出口的流量管5、第一超聲波換能器1、第二超聲波換能器2、第一熱敏體3、第二熱敏體4。所述的第一熱敏體3、第二熱敏體4由對溫度敏感的熱應(yīng)變片組成，所述第一熱敏體3、第二熱敏體4分別密封安裝在載熱流體的流量管5兩端，所述第一超聲波換能器1、第二超聲波換能器2分別安裝在流量管5兩端的第一熱敏體3和第二熱敏體4上，當載熱流體溫度的變化會使熱敏體形體的長度發(fā)生變化，這一變化使第一換能器和第二換能器之間的距離發(fā)生變化，計為Λ L，基本距離計為L，即總距離為Lt:
Lt= L+AL(式 1-1)
1、設(shè)此時流速為零，溫度為一恒定值時(兩個換能器之間的距離為L)，通過超聲波換能器測出的數(shù)值為:
通過第一超聲波換能器能測得的數(shù)值為逆流時間量，計為tn(l。
[0009]通過第二超聲波換能器能測得的數(shù)值為逆流時間量，計為tsQ。
[0010]用這兩個測得的值來計算流量如下:
Δ t0= tn0- ts0(式 1-2)
按超聲波測量的基本原理，通過這一差值計算出流量來。
[0011]2、設(shè)此時流速不為零，溫度也發(fā)生了變化(兩個換能器之間的距離為Lt)，通過超聲波換能器測出的數(shù)值為:
通過第一超聲波換能器能測得的數(shù)值為逆流時間量，計為tnl。
[0012]通過第二超聲波換能器能測得的數(shù)值為逆流時間量，計為tsl。
[0013]這兩個可以認為是:
tHl= tnO+Atl+At2(式 1-3)
tsl=(式 1-4)
At1是流速發(fā)生變化時產(chǎn)生的變量，At2是兩個超聲波換能器之間距離發(fā)生Λ L變化時產(chǎn)生的變量。
[0014]用這兩個測得的值再來計算流量如下:
At0，= tnl- tsl
=(tn0+Δ h+Δ t2) _ ( ts0_A ti+Δ t2)
=tn0_ ts0+2 At1(式 1-5)
(式1-5)與(式1-1)比較，由于流速的變化使得At?！cAt。產(chǎn)生了 2Atl增量，這正是我們需要的。從(式1-5)的推演過程中也可以看出，兩個超聲波換能器之間距離發(fā)生變化對超聲波測量流速不會產(chǎn)生任何影響(由于熱水中的溫度變化是秒級以上，而超聲波正反方向檢測之間的差時僅為微秒級，也就是說正反兩次檢測之間由于熱敏體的變化而對流速檢測產(chǎn)生的誤差是可以忽略不計的，如果需要更高的精度可以通過溫度補償?shù)挠嬎惴绞接枰孕拚?。而如果我們采用超聲波測量距離的計算方法來計算，如下:
At/ = (tnl+ tsl)/2
=【(tn0+ Δ tj+ Δ t2) + ( ts0- Δ tj+ Δ t2) ] /2 =tn(|- ts0+2 Δ t2(式 1-6)
從(式1-6)的推演過程中也可以看出，At/只反映出兩個超聲波換能器之間距離發(fā)生了 2 At2的變化，而與流速的變化無關(guān)。利用這一原理，我們可以簡單地折算出對應(yīng)的溫度變化量，從而完成對溫度的測量任務(wù)。
[0015]基于上述這一理論原理，我們只需做一次超聲波的正向和逆向的測量即可知道流量值和溫度值，取消了傳統(tǒng)的溫度傳感器，也大大縮短了軟件運行的時間，起到事半功倍的效應(yīng)，節(jié)省了寶貴的能源。
[0016]溫度的測量精度從檢測電路上是足夠的(如采用GP2，其檢測精度高于萬分之上)，關(guān)鍵在于AL的變化率，只要這一參數(shù)有足夠大的變化空間，溫度的分辨精度就可以充分得到滿足，解決這一問題是簡單的，只要多增加幾級熱應(yīng)片，其層疊的變化量AL就可以足夠大了。
【主權(quán)項】
1.超聲波熱敏測溫裝置，包括帶有流體入口和流體出口的流量管(5)、第一超聲波換能器(I)、第二超聲波換能器(2)、第一熱敏體(3)、第二熱敏體(4)，其特征在于所述的第一熱敏體(3)、第二熱敏體(4)由對溫度敏感的熱應(yīng)變片組成，所述第一熱敏體(3)、第二熱敏體(4)分別密封安裝在載熱流體的流量管(5)兩端，所述第一超聲波換能器(1)、第二超聲波換能器(2)分別安裝在流量管(5)兩端的第一熱敏體(3)和第二熱敏體(4)上，當載熱流體溫度的變化會使熱敏體形體的長度發(fā)生變化，這一變化使第一換能器和第二換能器之間的距離發(fā)生變化，利用計算公式算出流體的流量和溫度。
【專利摘要】超聲波熱敏測溫裝置，包括帶有流體入口和流體出口的流量管、第一超聲波換能器、第二超聲波換能器、第一熱敏體、第二熱敏體。所述的第一熱敏體、第二熱敏體由對溫度敏感的熱應(yīng)變片組成，所述第一熱敏體、第二熱敏體分別密封安裝在載熱流體的流量管兩端，所述第一超聲波換能器、第二超聲波換能器分別安裝在流量管兩端的第一熱敏體和第二熱敏體上，當載熱流體溫度的變化會使熱敏體形體的長度發(fā)生變化，這一變化使第一換能器和第二換能器之間的距離發(fā)生變化，算出流體的流量和溫度。本發(fā)明抗干擾能力強，檢測精度高，節(jié)省能源，并且成本造價低，安裝維修簡便，一次檢測便可計算出熱水的流量和溫度。
【IPC分類】G01F1-66, G01K11-22
【公開號】CN104729603
【申請?zhí)枴緾N201510102115
【發(fā)明人】王建隴, 岳勇, 史紹慶
【申請人】沈陽市航宇星儀表有限責(zé)任公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月10日