专利名称：多功能热量表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种热量表，特别涉及一种适用于箱包的多功能热量表。
背景技术：
现有的超声波热量表是通过超声波时差法測量流量及显示水流经热交换系统所释放或吸收热能量的仪表，它通过两种传感器测得的物理量-热载体的流量和进出ロ的温度，再经过密度和热焓值的补偿及积分计算，才能得到热量值。超声波热量表是ー种以微 处理器和高精度传感器为基础的机电一体化产品，与建筑业过去已普遍使用的户用计量表-水表、电表或煤气表相比，有更复杂的设计和更高的技术含量。超声波热量表是ー种包含机械、电子和信息技术的高科技产品，目前在许多领域获得了成功的应用。超声波流量计工作原理超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息，通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而換算成流量。超声脉冲穿过管道从ー个传感器到达另ー个传感器，当流体不流动时，超声脉冲以相同的速度(声速)在两个方向上传播；如果管道中的流体有一定流速V(该流速不等于零)，则顺着流动方向的超声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的超声脉冲会传输得慢些，这样，顺流传输时间会短些，而逆流传输时间会长些(这里所说的长些或短些都是与流体不流动时的传输时间相比而言)；根据检测的方式，还可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。起声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的ー种。超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成；超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路，测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算，这样就实现了流量的检测和显示。超声波流量计常用压电换能器，它利用压电材料的压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生超声波振劝；超声波以某一角度射入流体中传播，然后由接收换能器接收，并经压电元件变为电能，以便检測，发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。超声波流量计属非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量，它与水位计联动可进行敞开水流的流量測量。使用超声波流量计，不用在流体中安装測量元件，故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是ー种理想的节能型流量计。超声流量计可测量非导电性液体，在无阻挠流量測量方面是对电磁流量计的ー种补充。然而，一般エ业计量中液体的流速常常是每秒几米，而超声波在液体中的传播速度约为1500m/s左右，被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是10_3数量级，若要求測量流速的准确度为I %，则对声速的測量准确度需为10_5-10_6数量级，因此必须有完善的測量线路才能实现。因此，特别需要一种多功能热量表，已解决上述现有存在的问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种多功能热量表，针对现有技术的不足，具有測量精度高，设备功耗底，測量范围大，可靠性高等特点。本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现一种多功能热量表，其特征在于，它包括一测量单元、一控制单元、ー换能切换单元、ー显示模块、一数据传输模块、一压カ传感模块及ー电源模块；所述控制単元分别与所述测量単元、换能切换单元、显示模块、数据传输模块、压カ传感模块和电源模块互相连接， 所述换能切换单元与所述测量単元互相连接，所述测量単元的測量端分别连接在热水管路和冷水管路中，所述换能切换单元的输出端连接在热水管路上，所述压カ传感模块连接有压カ阀。在本实用新型的一个实施例中，所述测量单元为一时差测量芯片。在本实用新型的一个实施例中，所述控制单元为一 FLASH型超低功耗处理器。在本实用新型的一个实施例中，所述显示模块为一段式液晶屏。在本实用新型的一个实施例中，所述数据传输模块为ー GPRS模块。在本实用新型的一个实施例中，所述压カ传感模块为扩散硅压カ变送器。本实用新型的多功能热量表具有如下优点I、高精度測量，流量測量方面线性度优于0. 5 %，重复性精度优于0. 2%，測量精度优于± I %，始动流量极小；温度測量方面温度传感器采用进ロ高精度PT1000保证测量精度，采用牛顿迭代算法，实现测量温度高精度计算； 2、测量范国大，选用不同型号的传感器，可实现口径DN15-DN6000mm管道流量的
測量；3、全面的人机交互功能，积分仪外挂式结构，方便用户观察与操作；可根据不同版本的流量计，支持中文或英文菜单，方便快捷，内置一体式智能打印机可实时、定时打印；4、可靠性高，采用低电压、多脉冲发射电路，測量精度、使用寿命及可靠性大幅提高，结构紧凑，一体化设计结构牢固抗破坏性好；5、强大的记忆功能，自动记忆前512日、前128月、前10年的累计流量，自动记忆前64次来电和断电时间和流量，自动记忆前32日流量计的工作状态是否正常；6、先进的流量算法，动态流量补偿算法和动态数据统计算法，实现流量的精确测量;7、超低功耗，控制单元采用美国TI公司MSP430系列16位微处理器，先进的微功耗设计；8、无线联网功能，自带GPRS模块，能通过电脑終端进行单一和批量表端管理，也可通过手机短信命令对表端进行控制；9、管道压カ自测功能，热量表自身携帯的水压カ传感器能采取各个节点的水压，并控制压カ控制阀设定各个供热点压力，为供热単位提供更为详尽的管理控制策略；10、实时数据校准，可通过PC端对所有热计量终端进行在线数据校准。[0030]本实用新型的多功能热量表，与现有技术相比，具有測量精度高，设备功耗底，测量范围大，可靠性高等特点，实现本实用新型的目的。本实用新型的特点可參阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
图I为本实用新型的多功能热量表的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进ー步阐述本实用新型。如图I所示，本实用新型的多功能热量表，它包括一测量单元100、一控制单元200、一换能切换单兀300、ー显不模块400、一数据传输模块500、一压カ传感模块600及一电源模块700 ;所述控制単元200分别与所述测量単元100、换能切换单元300、显示模块400、数据传输模块500、压カ传感模块600和电源模块700互相连接，所述换能切换单元300与所述测量単元100互相连接，所述测量単元100的測量端分别连接在热水管路和冷水管路中，所述换能切换单元300的输出端连接在热水管路上，所述压カ传感模块600连接有压カ阀610。在本实用新型中，所述测量単元100使用德国ACAM公司生产的高精度时差测量芯片TDC-GP2进行流体流速測量，高精度时差测量芯片TDC-GP2具有超高的精度和小尺寸的封装，尤其适合于低成本的エ业应用领域。高精度时差测量芯片TDC-GP2具有高速脉冲发生器、停止信号使能、温度測量和时钟控制功能，这些特殊的功能模块使得它非常适合超声波測量和热量测量方面的应用，它有以下功能特点直接把时间转换为数字输出，不需要DA转换的过程；单通道測量分辨率可高达65ps ;测量范围500ns-4ms ;每个测量通道可测4个脉冲；1MHZ的连续数据输出率；三次采样中分别有三个去噪窗ロ过滤；工作温度范围-40°C -+125°C ;超低功耗，采用測量范围2，每秒进行一次測量加一次校准，供电电源为5V吋，电流消耗只有3uA。 同吋，高精度时差测量芯片TDC-GP2还具有独立的温度测量单元，可以连接两个或者四个PT500/PT1000或者更高分辨率的温度传感器，有效分辨率可达16位。超低的电流消耗，每30秒测量一次，电流只有0. 08uA。本实用新型的多功能热量表的流速和温度測量都由高精度时差测量芯片TDC-GP2完成，精度好，功耗低。在本实用新型中，考虑到超声波热量表数据处理量大，以及电池供电系统的低功耗要求，所述控制单元200选用功能强大的FLASH型超低功耗处理器MSP430F4152，FLASH型超低功耗处理器MSP430F4152的电源电压采用I. 8V 3. 6V低电压，耗电电流(0. I 400uA)因不同的工作模式而不同，而RAM数据保持方式下耗电仅为0. IuA ;采用矢量中断，支持十多个中断源，并可以任意嵌套，使用方便灵活；用中断请求将CPU唤醒只要6us，通过合理编程。既可以降低系统功耗，又可以对外部事件请求做出快速响应。FLASH型超低功耗处理器MSP430F4152集成了丰富的外内外设，这些外设包括看门狗(WDT)、模拟比较器A、定时器A、定时器B、串ロ 0，1、硬件触发器、段式液晶驱动器、10位ADC、SPI、I2C总线、基本定时器等，提供了极大地方便。在本实用新型中，所述显示模块400用于人机交互的段式液晶显示屏，段式液晶屏功耗极低，且显示美观大方，控制单元200自带驱动电路，外围驱动电路精简至扱，非常适合系统的需求。在本实用新型中，所述数据传输模块500配备华为GPRS模块EM310，具有強大的远程控制功能，支持网页在线控制功能和数据统计；针对特殊热计量点，提供短信查询、自动上传报警信息和控制功能。在本实用新型中，所述压カ传感模块600为扩散硅压カ变送器，压カ传感模块600能采取各个节点的水压，井根据压カ控制策略，控制压カ阀610设定各个供热点压力。技术參数 测量介质气体液体测量范围-0.I 0 0. 001 IOOMPa压カ类型负压、绝压、表压、密封压精度等级0. 2级长期稳定性± 0. I % F. S/年温度漂移±0.01 % FS/で供电范围12 36VDC输出信号0 5VDC探头材料316不锈钢介质温度_40 85 °C环境温度_40 85°C负载能力彡800 Q (24V供电时)超压200%本实用新型的多功能热量表的性能特点如下I、高精度测量单元100的单次时间间隔测量的典型精度为65ps，也就是说内部通过I个逻辑门的时间被确定在大约65ps ;测量单元100有非常好的数据统计特性，通过多次平均測量可以使时间测量的典型精度降到IOps左右，这样的数据可以使在测量很小流量(例如I. 6m3/h)的情况下，同样可以得到非常好的精度，线性度优于0. 5%，重复性精度优于0. 2%，測量精度优于±1%，始动流量极小；温度传感器采用进ロ高精度PT1000保证测量精度，采用牛顿迭代算法，实现测量温度高精度计算。2、低功耗测量单元100将测量以脉冲的形式来进行，尤其在超声波測量中，測量単元100的核心测量单元并不是时时刻刻都在工作的，它只测量start信号上升沿到下一个參考时钟上升沿和stop信号上升沿到下一个參考时钟上升沿，而中间的时间则通过计算參考时钟的周期数来完成，这样的測量原理使測量时间的功耗降到非常低的水平，电流消耗在3-5 的范围之内，如果采用低功耗的微处理器，则整台设备的平均电流消耗可以降至 10-15 u A03、测量范围大选用不同型号的传感器，可实现口径DN15-DN6000mm管道流量的測量。[0061]4、全面的人机交互功能积分仪外挂式结构，方便用户观察与操作；可根据不同版本的流量计，支持中文或英文菜单，方便快捷，内置一体式智能打印机可实时、定时打印。5、可靠性高采用低电压、多脉冲发射电路，測量精度、使用寿命及可靠性大幅提高，结构紧凑，一体化设计结构牢固抗破坏性好。6、强大的记忆功能自动记忆前512日、前128月、前10年的累计流量，自动记忆前64次来电和断电时间和流量，自动记忆前32日流量计的工作状态是否正常。7、先进的流量算法动态流量补偿算法和动态数据统计算法，实现流量的精确测量。8、超低功耗控制单元200采用美国TI公司MSP430系列16位微处理器，先进的 微功耗设计。9、完善的管理功能自带GPRS模块，能通过电脑終端进行单一和批量表端管理，也可通过手机短信命令对表端进行控制。10、水压控制功能热量表自身携帯的水压カ传感器能采取各个节点的水压，并控制压カ控制阀设定各个供热点压力，为供热単位提供更为详尽的管理控制策略。11、实时数据校准可通过PC端对所有热计量终端进行在线数据校准。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。
权利要求1.一种多功能热量表,其特征在于,它包括一测量单元、一控制单元、ー换能切换单元、ー显示模块、一数据传输模块、一压カ传感模块及ー电源模块；所述控制単元分别与所述测量単元、换能切换单元、显示模块、数据传输模块、压カ传感模块和电源模块互相连接，所述换能切换单元与所述测量単元互相连接，所述测量単元的測量端分别连接在热水管路和冷水管路中，所述换能切换单元的输出端连接在热水管路上，所述压カ传感模块连接有压カ阀。
2.如权利要求I所述的多功能热量表，其特征在于，所述测量单元为一时差测量芯片。
3.如权利要求I所述的多功能热量表，其特征在于，所述控制单元为一FLASH型超低功耗处理器。
4.如权利要求I所述的多功能热量表，其特征在于，所述显示模块为一段式液晶屏。
5.如权利要求I所述的多功能热量表，其特征在于，所述数据传输模块为ーGPRS模块。
6.如权利要求I所述的多功能热量表，其特征在于，所述压カ传感模块为扩散娃压カ变送器。
专利摘要本实用新型的目的在于公开一种多功能热量表，它包括一测量单元、一控制单元、一换能切换单元、一显示模块、一数据传输模块、一压力传感模块及一电源模块；所述控制单元分别与所述测量单元、换能切换单元、显示模块、数据传输模块、压力传感模块和电源模块互相连接，所述换能切换单元与所述测量单元互相连接，所述测量单元的测量端分别连接在热水管路和冷水管路中，所述换能切换单元的输出端连接在热水管路上，所述压力传感模块连接有压力阀；与现有技术相比，具有测量精度高，设备功耗底，测量范围大，可靠性高等特点，实现本实用新型的目的。
文档编号G01K17/00GK202420719SQ201120539228
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者薛宏伟 申请人:薛宏伟