一种热式质量家用燃气表的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于家用燃气表领域，尤其是一种利用热式质量原理进行计量的家用燃气表。一种热式质量家用燃气表，所述热式质量家用燃气表包括MEMS热式质量传感器、MEMS信号处理模块、微处理器；所述MEMS热式质量传感器与所述MEMS信号处理模块连接，所述MEMS信号处理模块与所述微处理器连接；所述MEMS热式质量传感器用于采集燃气流道内燃气流过时产生的ΔT并采集到的数据发送给所述MEMS信号处理模块；所述MEMS信号处理模块接收到数据后对数据进行处理并得到流过燃气流道的燃气体积流量，进而将燃气体积流量传送给所述微处理器；所述微处理器接收燃气体积流量并对燃气体积流量进行处理得到流过燃气流道的精确燃气量。
【专利说明】一种热式质量家用燃气表
【技术领域】
[0001]本实用新型属于家用燃气表领域，尤其是一种利用热式质量原理进行计量的家用燃气表。
【背景技术】
[0002]随着天然气等清洁、高效能源的飞速发展，天然气正在进入千家万户，越来越多的城镇居民开始使用天然气，而天然气用量的计量结算是天然气使用的必备设备，是家庭水、电、气三表之一，目前使用的家用燃气表基本是基于容积式原理的皮膜表，该表是输入机械式表，靠里面的皮膜一张一合运动进行计量，计量精度有限，而且皮膜在天然气里面的水、油和灰尘的影响下，会逐渐老化，因此计量精度会逐渐变差，且皮膜表受本身原理限制，不能进行小型化。
[0003]因此，本实用新型要解决的技术问题是，在现有的皮模表等机械式家用燃气表中，存在机械可动部件一皮模，导致计量精度不高，可靠性和寿命有限，尺寸较大，后期维护不方便，增加其它功能部件困难，传统的燃气表容易老化，精度不够高的技术问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种热式家用燃气表。该家用燃气表不但可以计量体积流量，还可以计量质量流量，并且计量精度高。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案:
[0006]—种热式质量家用燃气表，所述热式质量家用燃气表包括MEMS热式质量传感器、MEMS信号处理模块、微处理器；
[0007]所述MEMS热式质量传感器与所述MEMS信号处理模块连接，所述MEMS信号处理模块与所述微处理器连接；
[0008]所述MEMS热式质量传感器用于采集燃气流道内燃气流过时产生的A T并采集到的数据发送给所述MEMS信号处理模块；
[0009]所述MEMS信号处理模块接收到数据后对数据进行处理并得到流过燃气流道的燃气体积流量，进而将燃气体积流量传送给所述微处理器；
[0010]所述微处理器接收燃气体积流量并对燃气体积流量进行处理得到流过燃气流道的精确燃气量。
[0011]MEMS信号处理模块的数据处理原理如下:
[0012]在MEMS信号处理模块的MEMS流量芯片上，一个微热源的上、下游对称地设置了一个温度传感器，对于一个流体的流量V，测量微热源上下游的温度变化:AT(V),和微热源的功率是芯片所需要的主要参数。当无流量时，A T (V)=0，随着流量V的增大，AT(V)也增大，因此测量AT (V)，也就是测量流量V，而且，传感器所测量的流量为与温度和压力无关的质量流量。
[0013]所述MEMS热式质量传感器设置在燃气流道上。[0014]所述精确的燃气量是燃气质量流量或者燃气能量流量。
[0015]所述MEMS信号处理模块与所述微处理器通过I2C接口连接。
[0016]所述热式质量家用燃气表还包括:连接至所述微处理器的压力传感器；连接至所述微处理器的温度传感器；连接至所述微处理器的振动传感器。
[0017]所述热式质量家用燃气表还包括:连接至所述微处理器的预付费阀控模块，连接至所述微处理器的读书远传模块，连接至所述微处理器的声光报警模块，连接至所述微处理器的GSM/GPRS单元。
[0018]基于MEMS的热式质量家用燃气表是全电子家用燃气表，基于模块化设计,可以克服上述机械式皮模表的缺点，且不但可以计量体积流量、还可以计量质量流量，将来随着基于MEMS的气体色谱仪的成熟，可以把两者结合在一起，可以实时分析气体的组分，最终实现能量计量。将来随着基于MEMS的气体色谱仪的成熟，可以把两者结合在一起，可以实时分析气体的组分，最终实现能量计量，这种全电子家用燃气表是未来家用燃气表的发展方向之一。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0020]基于新原理的热式质量家用燃气表属于全电子家用燃气表，它没有可动的机械部件，寿命长，精度高，可长期保持高精度，不但可以计量体积流量、还可以计量质量流量，将来随着基于MEMS的气体色谱仪的成熟，可以把两者结合在一起，可以实时分析气体的组分，最终实现能量计量(能量计量更合理，是燃气计量的最终目标，现在国外的贸易结算基本采用能量计量，而不是体积计量)。该家用燃气表还可进行小型化，对安装空间的要求降低，同时本发明基于模块化设计，如天然气流道和MEMS传感器、MEMS信号处理模块等都可以独立进行更换，便于进行后期的维护。
【专利附图】
【附图说明】:
[0021]图1为一种热式质量家用燃气表组成示意图；
[0022]图2是热式质量家用燃气表测量气体的流量原理图；
【具体实施方式】
[0023]下面结合试验例及【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本发明的范围。
[0024]如图1所不,一种热式质量家用燃气表,所述热式质量家用燃气表包括MEMS热式质量传感器、MEMS信号处理模块、微处理器；
[0025]所述MEMS热式质量传感器与所述MEMS信号处理模块连接，所述MEMS信号处理模块与所述微处理器连接；
[0026]所述MEMS热式质量传感器用于采集燃气流道内燃气流过时产生的A T并采集到的数据发送给所述MEMS信号处理模块；
[0027]所述MEMS信号处理模块接收到数据后对数据进行处理并得到流过燃气流道的燃气体积流量，进而将燃气体积流量传送给所述微处理器；
[0028]所述微处理器接收燃气体积流量并对燃气体积流量进行处理得到流过燃气流道的精确燃气量。
[0029]如图2所示，MEMS信号处理模块的数据处理原理如下:
[0030]在MEMS信号处理模块的MEMS流量芯片上，一个微热源的上、下游对称地设置了一个温度传感器，对于一个流体的流量V，测量微热源上下游的温度变化:AT(V),和微热源的功率是芯片所需要的主要参数。当无流量时，A T (V)=0，随着流量V的增大，AT(V)也增大，因此测量AT (V)，也就是测量流量V，而且，传感器所测量的流量为与温度和压力无关的质量流量。
[0031 ] 所述MEMS热式质量传感器设置在燃气流道上。
[0032]所述精确的燃气量是燃气质量流量或者燃气能量流量。
[0033]所述MEMS信号处理模块与所述微处理器通过I2C接口连接。
[0034]所述热式质量家用燃气表还包括:连接至所述微处理器的压力传感器；连接至所述微处理器的温度传感器；连接至所述微处理器的振动传感器。
[0035]所述热式质量家用燃气表还包括:连接至所述微处理器的预付费阀控模块，连接至所述微处理器的读书远传模块，连接至所述微处理器的声光报警模块，连接至所述微处理器的GSM/GPRS单元。
[0036]所述热式质量家用燃气表的具体工作方式为以下步骤:
[0037]第一步:MEMS信号处理模块(由低功耗的MCU、片上内存、A\D采样、I2C接口、LDO等)，定时常(比如两秒)去采样MEMS芯片上的信号，并进行处理和计算得到气体的质量流量。
[0038]第二步:将气体的质量流量通过I2C接口传送给微处理器，微处理器根据气体的密度，得到体积流量，也可以根据气体的单位发热量，得到气体的能量，(气体的密度和单位发热量，可以通过按钮和屏幕分别进行设置，因为天然气的组分一般不变或者变化很小。将来也可以基于MEMS的一体化色谱仪来实时分析气体组分并计算得到密度和单位发热量，这样的气体计量就更准确。
[0039]第三步:如果MEMS传感器被气体污染或损坏，则可以单独进行清洗或更换，MEMS信号处理模块也可以单独的更换。
[0040]第四步:根据需要可以方便的增减其他功能模块，比如用气量读数远传模块(把用户气量通过远传模块直接传送到燃气公司，不用燃气公司抄表员再挨家挨户上门去抄表，费时又费力)，预付费阀控模块(在用户欠费时，阀门关断，禁止用户使用天燃气等)，增加温度和压力传感器，可以实现工况流量到标况流量的转换，使燃气公司的计量更加准确，不再受到温度和压力的影响，同时也可以检测气体压力的变化，实现燃气泄露报警，增加振动传感器可以实现地震振动的检测，并自动关断阀门，保证用户安全用气，报警信号可通过表具上的声光报警单元发出，也可以通过GSM/GPRS及时告知用户，按钮和液晶屏用来设置一些参数等。
【权利要求】
1.一种热式质量家用燃气表，其特征在于，所述热式质量家用燃气表包括MEMS热式质量传感器、MEMS信号处理模块、微处理器； 所述MEMS热式质量传感器与所述MEMS信号处理模块连接，所述MEMS信号处理模块与所述微处理器连接； 所述MEMS热式质量传感器用于采集燃气流道内燃气流过时产生的温度变化量AT并将采集到的数据发送给所述MEMS信号处理模块； 所述MEMS信号处理模块接收到数据后对数据进行处理并得到流过燃气流道的 燃气体积流量，进而将燃气体积流量传送给所述微处理器； 所述微处理器接收燃气体积流量并对燃气体积流量进行处理得到流过燃气流道的精确燃气量。
2.如权利要求1所述的一种热式质量家用燃气表，其特征在于，所述MEMS热式质量传感器设置在燃气流道上。
3.如权利要求1所述的一种热式质量家用燃气表，其特征在于，所述精确的燃气量是燃气质量流量或者燃气能量流量。
4.如权利要求1至3任意一项所述的一种热式质量家用燃气表，其特征在于，所述MEMS信号处理模块与所述微处理器通过I2C接口连接。
5.如权利要求1至3任意一项所述的一种热式质量家用燃气表,其特征在于，所述热式质量家用燃气表还包括:连接至所述微处理器的压力传感器；连接至所述微处理器的温度传感器；连接至所述微处理器的振动传感器。
6.如权利要求1至3任意一项所述的一种热式质量家用燃气表,其特征在于,所述热式质量家用燃气表还包括:连接至所述微处理器的预付费阀控模块，连接至所述微处理器的读书远传模块，连接至所述微处理器的声光报警模块，连接至所述微处理器的GSM/GPRS单J Li o
【文档编号】G01F1/76GK203534649SQ201320534203
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】刘勋, 赵勇, 雷新民 申请人:成都千嘉科技有限公司