微超声波燃气表的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种微超声波燃气表，其由具有进气口和出气口的底座、流体通道、传感器以及内壳按顺序安装，内壳将流体通道和传感器罩在其内并与底座密封连接，内壳上设有与传感器连接的控制装置，所述底座内设有分别与进气口和出气口连通的进气腔和出气腔，所述进气腔与出气腔通过流体通道连通，通过气体流道的层层衰减，将气压损失控制在200帕斯卡之下。
【专利说明】微超声波燃气表
【技术领域】
[0001]本发明属于仪器仪表领域，具体涉及一种微超声波燃气表。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平不断提高，人民环保意思的加强，我国的城市化增程的快速发展，国家对天然气清洁能源不断投入和城市管网的快速普及，对于配套的相关企业迎来一个前所未有的发展机遇。
[0003]而目前的燃气表的大多是遵循俄罗斯的标准，其气压损耗在1800帕斯卡，但是由于该气压损失太高，不符合世界标准，以至于超声波燃气表不能大量推广，在欧洲由于安全性过低，而不被接受，因此开发气压损耗在200帕斯卡之下的超声波燃气表，适应目前的燃气表发展趋势。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的缺点和不足，本发明提供了一种微超声波燃气表，其能够将气压损失控制在200帕斯卡之下，符合目前的世界标准。
[0005]本发明所米用的技术方案是:一种微超声波燃气表，其由具有进气口和出气口的底座、用于衰减进入气体压力的流体通道、传感器以及内壳按顺序安装，内壳将流体通道和传感器罩在其内并与底座密封连接，内壳上设有与传感器电连接的控制装置，所述底座内设有分别与进气口和出气口连通的进气腔和出气腔，所述进气腔与出气腔通过流体通道连通。
[0006]所述流体通道包括从下往上依次排列的气体流道片1、气体流道片I1、气体流道片II1、气体流道片IV、气体流道片V、气体流道片V1、气体流道片νπ、气体流道片VDI和气体流道片IX。
[0007]所述气体流道片νπ、气体流道片1、气体流道片I1、气体流道片IV、气体流道片V和气体流道片VDI均为两片。
[0008]所述气体流道片I上下分别设置圆弧缺口，左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔，且第二个圆孔分别向外侧开“ A ”字型槽孔；所述气体流道片II上下分别设置圆弧缺口，左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔，且左右对称的第三个圆孔连通，形成“Τ”字形通道，且其左右两端开有与气体流道片I的“ A ”字型槽孔导通的缺口槽；所述气体流道片III上下分别设置圆弧缺口，左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔，且第三个圆孔分别向斜下方开有条形槽孔；所述气体流道片IV和气体流道片V均在圆心的部位设置有类倒着的“业”字形的槽孔，在类倒着的“业”字形的槽孔的旁边设置三对对称的圆孔，且在下方设置圆弧缺口 ；所述气体流道片VI上下两端设置圆弧缺口，其圆心处设置4个对称排列的小孔，小孔外侧左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔，第一个圆孔和第三个圆孔分别开有类“Ζ”型槽；所述气体流道片νπ下端设置圆弧缺口，还在圆心的部位靠上部设置有类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔，在类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔的下部旁边设置三对对称的圆孔，类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔与第I对圆孔连通，其正下部设置一对对称的小孔；所述气体流道片VDI上下设置圆弧缺口，其圆心上下对称设置2对对称的小孔，上下小孔之间的两侧对称设置2对圆孔，下端的圆孔处设置与所述气体流道片νπ的类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔导通的横向条形槽；所述气体流道片IX上端设置圆弧缺口，其圆心处设置有类“业”字形的槽孔，在类“业”字形的槽孔的下侧设置一个对称的圆孔，所述所有圆孔和小孔在气体流道片叠加排列时一一对应。
[0009]所述流体通道包括从下往上依次排列的气体流道片I的厚度为3±0.25mm、气体流道片II为3.25±0.25mm、气体流道片III的厚度为1±0.25mm、气体流道片IV的厚度为3±0.25mm、气体流道片V的厚度为3±0.25mm、气体流道片VI的厚度为1±0.25mm、气体流道片VII的厚度为4±0.25mm、气体流道片VDI的厚度为3±0.25mm和气体流道片IX的厚度为3±0.25mm。
[0010]所述圆孔直径为5.8±0.25mm,所述小孔的半径为2.0±0.25mm。
[0011]所述底座为台阶状空间，底部设置出气腔和进气腔，其上部为高度为7.5mm的安置流体通道的空间。
[0012]所述进气口直径为22mm，所述出气口直径为22mm。
[0013]所述进气腔为圆柱形，所述进气腔直径为22.5mm,其高度为25.5mm。
[0014]所述出气腔为长为30mm、宽为27mm的其对角线中心为底座的中心的矩形，外加两个以底座的中心为圆心、以半径20.5mm绘制圆并与矩形的宽度构成的半圆的形状,所述出气腔的高度为25.5mm。
[0015]所述传感器的底壳上设置进气孔和出气孔，所述进气孔处开槽使其进气量大于传感器的出气孔的出气量。
[0016]所述控制装置包括带温度补偿的控制芯片U3、温度检测电路、提供电源的电源电路、整流滤波电路、比较电路、反馈电路以及计数电路，所述整流滤波电路依次与比较电路、反馈电路、计数电路连接，所述计数电路和温度检测电路分别与控制芯片U3连接。
[0017]所述电源电路采用太阳能电池电路。
[0018]本发明的有益效果是:通过气体流道的层层衰减，将气压损失控制在200帕斯卡之下。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的爆炸示意图。
[0020]图2是本发明的气体流道片I的平面示意图。
[0021]图3是本发明的气体流道片II的平面示意图。
[0022]图4是本发明的气体流道片III的平面示意图。
[0023]图5是本发明的气体流道片IV的平面示意图。
[0024]图6是本发明的气体流道片V的平面示意图。
[0025]图7是本发明的气体流道片VI的平面示意图。
[0026]图8是本发明的气体流道片VII的平面示意图。
[0027]图9是本发明的气体流道片VDI的平面示意图。
[0028]图10是本发明的气体流道片IX的平面示意图。[0029]图11是本发明的底座的立体示意图。
[0030]图12是本发明的底座的俯视图。
[0031]图13是本发明的传感器的后视图。
[0032]图14是本发明的传感器的前视图。
[0033]图15是本发明的带控制装置的结构示意图。
[0034]图16是本发明的控制芯片的电路原理图。
[0035]图17是本发明的电源电路的电路原理图。
[0036]图18是本发明的整流滤波电路及反馈电路的电路原理图。
[0037]图19是本发明的检测电路的电路原理图。
[0038]图20是本发明的计数电路的电路原理图。
[0039]图21是本发明的比较电路的电路原理图。
[0040]图22是本发明的温度检测电路的电路原理图。
[0041]图23是本发明的流体通道实施例的爆炸示意图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图对本发明实施例作进一步说明:
如图1所示，一种微超声波燃气表，其由具有进气口 13和出气口 14的底座1、用于衰减进入气体压力的流体通道、传感器12以及内壳2按顺序安装，内壳2将流体通道和传感器12罩在其内并与底座I密封连接，内壳2上设有与传感器12电连接的控制装置，所述底座I内设有分别与进气口 13和出气口 14连通的进气腔15和出气腔16，所述进气腔15与出气腔16通过流体通道连通。
[0043]如图2-10所述，所述流体通道包括从下往上依次排列的气体流道片I 3、气体流道片II 4、气体流道片III5、气体流道片IV 6、气体流道片V 7、气体流道片VI8、两片气体流道片VII 9、气体流道片VDI 10和气体流道片IX 11。
[0044]所述气体流道片I 3上下分别设置圆弧缺口 33，左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔31，且第二个圆孔31分别向外侧开“ A ”字型槽孔32 ;所述气体流道片II 4上下分别设置圆弧缺口 33，左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔31，且左右对称的第三个圆孔31连通，形成“Τ”字形通道42，且其左右两端开有与气体流道片I 3的“ A ”字型槽孔32导通的缺口槽41 ;所述气体流道片III 5上下分别设置圆弧缺口 33，左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔31，且第三个圆孔31分别向斜下方开有条形槽孔51 ;所述气体流道片IV 6和气体流道片V 7均在圆心的部位设置有类倒着的“业”字形的槽孔61，在类倒着的“业”字形的槽孔61的旁边设置三对对称的圆孔31，且在下方设置圆弧缺口 33 ;所述气体流道片VI 8上下两端设置圆弧缺口 33，其圆心处设置4个对称排列的小孔82，小孔82外侧左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔31，第一个圆孔31和第三个圆孔31分别开有类“Ζ”型槽81 ;所述气体流道片VII 9下端设置圆弧缺口 33，还在圆心的部位靠上部设置有类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔91，在类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔91的下部旁边设置三对对称的圆孔31，类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔91与第I对圆孔31连通，其正下部设置一对对称的小孔82 ;所述气体流道片VDI 10上下设置圆弧缺口 33，其圆心上下对称设置2对对称的小孔82，上下小孔82之间的两侧对称设置2对圆孔31，下端的圆孔31处设置与所述气体流道片YD 9的类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔91导通的横向条形槽101 ;所述气体流道片IX 11上端设置圆弧缺口 33，其圆心处设置有类“业”字形的槽孔111，在类“业”字形的槽孔111的下侧设置一个对称的圆孔31，所述所有圆孔31和小孔82在气体流道片叠加排列时一一对应。
[0045]参见图23，所述气体流道片VII 9、气体流道片I 3、气体流道片II 4、气体流道片
IV6、气体流道片V 7和气体流道片VDI 10均为两片。
[0046]所述流体通道包括从下往上依次排列的气体流道片I 3的厚度为3±0.25mm、气体流道片II 4为3.25 ±0.25mm、气体流道片III 5的厚度为1±0.25mm、气体流道片IV 6的厚度为3±0.25mm、气体流道片V 7的厚度为3±0.25mm、气体流道片VI 8的厚度为1±0.25mm、气体流道片VII 9的厚度为4 ± 0.25mm、气体流道片VDI 10的厚度为3±0.25mm和气体流道片IX 11的厚度为3±0.25mm。
[0047]所述圆孔31直径为5.8±0.25mm。
[0048]所述小孔82的半径为2.0±0.25mm。
[0049]如图11和图12所示，所述底座I为台阶状空间，底部设置出气腔15和进气腔16，其上部为高度为7.5mm的安置流体通道的空间17。
[0050]所述进气口 13直径为22mm，所述出气口 14直径为22mm。
[0051]所述进气腔15为圆柱形,所述进气腔15直径为22.5mm,其高度为25.5_。
[0052]所述出气腔16为长为30mm、宽为27mm的其对角线中心为底座的中心的矩形，外力口两个以底座的中心为圆心、以半径20.5mm绘制圆并与矩形的宽度构成的半圆的形状,所述出气腔16的高度为25.5mm。
[0053]天然气从进气口 13进入进气腔16，沿着气体流道片I 3和气体流道片II 4上侧的圆弧缺口 33进入底座I的安置流体通道的空间17内，顺着气体流道片II 4的缺口槽41进入气体流道片I 3的“ A ”字型槽孔32，同时从第二个圆孔31进入出气腔16，进行第一次气压衰减，沿着气体流道片II 4的“T”字形通道42并通过第3个圆孔31进入出气腔16进行第二次气压衰减，然后通过气体流道片III 5对上述两个气体流道片进行通道密封，避免气体流道片IV 6和气体流道片V 7的类倒着的“业”字形的槽孔61与气体流道片II 4的“T”字形通道42连通，避免气体的衰减的流体变化，同时在气体流道片III 5的第三个圆孔31分别向斜下方开有条形槽孔51，进行第三次衰减，再者沿气体流道片IV 6和气体流道片
V7的类倒着的“业”字形的槽孔61从第四个圆孔31进入出气腔16，进行第四次衰减，然后设置气体流道片VI 8，该气体流道片对气体流道片IV 6和气体流道片V 7类倒着的“业”字形的槽孔61进行隔离，并且其第一个圆孔31和第三个圆孔31分别开有类“Z”型槽81进行第五次衰减，同时其圆心处设置4个对称排列的小孔82与气体流道片IV 6和气体流道片
V7类倒着的“业”字形的槽孔61连通，所述气体流道片VII 9的圆心的部位靠上部设置有类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔91，在类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔91的下部旁边设置三对对称的圆孔31，类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔91通过中间的小孔与与气体流道片VI 8连通，并且与第一圆孔31连通，类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔91的正下部设置一对对称的小孔82，其下部的对称的小孔82与气体流道片IV 6、气体流道片V 7和气体流道片VI8连通，所述气体流道片VDI10的圆心上下对称设置2对对称的小孔82，上下小孔82之间的两侧对称设置2对圆孔31，下端的圆孔31处设置与所述气体流道片νπ 9的类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔91导通的横向条形槽101，继续进行衰减，所述气体流道片IX 11的圆心处设置有类“业”字形的槽孔111，在类“业”字形的槽孔111的下侧设置一个对称的圆孔31，该圆孔31与第三圆孔连通，同时类“业”字形的槽孔111分别与第二圆孔31连通，且与最上方和最下方的小孔82连通，形成最终衰减，同时上方设置传感器，参见图13，传感器进气孔121处开槽使其进气量大于传感器出气孔122的出气量，形成一个压力差，对该安置流体通道的空间17内进行气压检测，且通过9层气体流道片的层层衰减，使得到达传感器处的气压较低。
[0054]气体从表的进气口 13处进入，经过流体通道到传感器，再返回到底座1，通过出气腔最后从出气口排出，全程设计各种通道，简单的加长气流通道，会市气体沿程压力损失过大，影响出气效果，各种通道采用圆弧过渡避免形成气体的旋涡流，减少压力的损失。
[0055]如图14所示，所述传感器12的盖子上设置用于将传感器12与控制装置电连接的出线口，所述出线口通过密封胶密封，保证燃气表内部的密封性，不会由于传感器的出线口导致出现泄气。
[0056]通过大量的实验得出，采用本发明采用的厚度、孔径及气体流道片的形状，能够有效的通过流体力学的知识，实现将本发明的气压损失降低到200帕斯卡以下，以符合欧洲及世界的安全标准，促进微超声波燃气表向全球范围的推广。
[0057]如图15所示，本发明在内壳2上侧安装控制装置，所述控制装置通过电线穿过传感器的出线口与传感器连接，并且采用密封胶进行密封处理，防止其泄气，并且通过外罩将整体罩在内部进行保护。
[0058]如图16、图17、图18、图19、图20、图21和图22所示，所述控制装置包括带温度补偿的控制芯片U3、温度检测电路、提供电源的电源电路、整流滤波电路、比较电路、反馈电路以及计数电路，所述控制装置包括带温度补偿的控制芯片U3、温度检测电路、提供电源的电源电路、整流滤波电路、比较电路、反馈电路以及计数电路，所述整流滤波电路依次与比较电路、反馈电路、计数电路连接，所述计数电路和温度检测电路分别与控制芯片U3连接。
[0059]采集信号POINT经整流滤波后，在通过升频电路的作用将信号的频率提高，并且通过运算放大器LM324放大输出，在通过反馈电路反馈并输入到比较电路，在通过比较电路限定波长信号输出，比较器Ul输出信号到计数电路的计数芯片U5，进行计数操作，然后出入到控制芯片U3，控制芯片U3通过自身的温度补偿电路对温度检测电路检测到的温度对输入的信号进行热补偿操作。
[0060]如图22所示，所述温度检测电路采用温敏电阻RT2和温敏电阻RT3，可以采用一颗温敏电阻RT2就可以了，实现温度的检测。
[0061]推出的采用气旋涡流形成的压电波形检测(声波技术)产品，其原理为气流通过上述的特殊的流道控制，根据流体力学原理，使之产生需要的涡旋气流，涡旋气流在薄膜压电片两侧产生振动的压电信号，压电信号经过滤波，放大、平移，整形后提取出一个与流量成正比的脉冲信号，控制芯片U3对脉冲信号进行测量和分析，并根据温度检测电路测量温度，根据温度(标准状态以外的温度)来补偿修正因温度造成的气体体积变化，并换算出标准状态下气体体积，同时，存储总流量数据并显示。
[0062]如图16所示，所述控制芯片U3采用HT67F40芯片，该芯片具有涵盖完整并多样化的功能，包含有2K?12K Word Flash程序内存、128?640 Byte数据存储器、64?256Byte Data EEPROM及4?12 Level Stack等核心规格，同时兼具实用的外围电路，例如内建R-type及省电型C-type IXD Driver可支持需要时钟显示等应用；12位的高速模拟/数字转换器，用以撷取外界环境的讯号如温度、湿度等；同时内建比较器及二组独立运作之SPI及SPI/I2C接口，能够直接通过芯片实现内部温度补偿的功能，其外围设置晶振电路。
[0063]所述控制芯片U3还可以外接显示屏，通过显示屏进行数据显示。
[0064]如图17所示，所述电源电路采用二极管将锂电池T2的4.7V电压转换至3.6V，然后通过三端稳压芯片Ql将电源稳到3V，以提供整个电路的电源供应。
[0065]所述电源电路也可以采用太阳能电池电路，采用太阳能电池替代以往的锂电池，实现可持续利用，有利于环保事业。
[0066]如图19所示，所述控制装置还设有检测电路。通过在电路上提取地和输出点C5_OUT,对本产品进行检测，使得检测比较方便。
[0067]实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种微超声波燃气表，其特征在于:其由具有进气口( 13)和出气口( 14)的底座(I )、用于衰减进入气体压力的流体通道、传感器(12)以及内壳(2)按顺序安装，内壳(2)将流体通道和传感器(12 )罩在其内并与底座(1)密封连接，内壳(2 )上设有与传感器(12 )电连接的控制装置，所述底座(1)内设有分别与进气口(13)和出气口(14)连通的进气腔(15)和出气腔(16)，所述进气腔(15)与出气腔(16)通过流体通道连通。
2.根据权利要求1所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述流体通道包括从下往上依次排列的气体流道片I (3)、气体流道片II (4)、气体流道片111(5)、气体流道片IV(6)、气体流道片V (7)、气体流道片VK8)、气体流道片VIK9)、气体流道片VDI(IO)和气体流道片IX(11)。
3.根据权利要去2所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述气体流道片VII(9)、气体流道片I (3)、气体流道片II (4)、气体流道片IV (6)、气体流道片V (7)和气体流道片VDI(10)均为两片。
4.根据权利要求2或3所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述气体流道片I(3)上下分别设置圆弧缺口(33)，左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔(31)，且第二个圆孔(31)分别向外侧开“ A ”字型槽孔(32);所述气体流道片II (4)上下分别设置圆弧缺口(33)，左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔(31)，且左右对称的第三个圆孔(31)连通，形成“Τ”字形通道(42)，且其左右两端开有与气体流道片I (3)的字型槽孔(32)导通的缺口槽(41);所述气体流道片111(5)上下分别设置圆弧缺口(33)，左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔(31)，且第三个圆孔(31)分别向斜下方开有条形槽孔(51);所述气体流道片IV (6)和气体流道片V (7)均在圆心的部位设置有类倒着的“业”字形的槽孔(61)，在类倒着的“业”字形的槽孔(61)的旁边设置三对对称的圆孔(31)，且在下方设置圆弧缺口(33);所述气体流道片VI (8)上下两端设置圆弧缺口(33)，其圆心处设置4个对称排列的小孔(82)， 小孔(82)外侧左右对称排列沿圆心扇状分布的四个圆孔(31)，第一个圆孔(31)和第三个圆孔(31)分别开有类“Ζ”型槽(81);所述气体流道片VIK9)下端设置圆弧缺口(33)，还在圆心的部位靠上部设置有类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔(91)，在类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔(91)的下部旁边设置三对对称的圆孔(31)，类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔(91)与第I对圆孔(31)连通，其正下部设置一对对称的小孔(82);所述气体流道片VDI(10)上下设置圆弧缺口(33)，其圆心上下对称设置2对对称的小孔(82)，上下小孔(82)之间的两侧对称设置2对圆孔(31)，下端的圆孔(31)处设置与所述气体流道片VIK9)的类倒“业”字形且两点向下倾斜的槽孔(91)导通的横向条形槽(101);所述气体流道片IX(Il)上端设置圆弧缺口(33)，其圆心处设置有类“业”字形的槽孔(111)，在类“业”字形的槽孔(111)的下侧设置一个对称的圆孔(31)，所述所有圆孔(31)和小孔(82)在气体流道片叠加排列时——对应。
5.根据权利要求3所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述流体通道包括从下往上依次排列的气体流道片1(3)的厚度为3±0.25mm、气体流道片II (4)为3.25±0.25mm、气体流道片III (5)的厚度为I ±0.25mm、气体流道片IV (6)的厚度为3±0.25mm、气体流道片V(7)的厚度为3±0.25mm、气体流道片VI(8)的厚度为1±0.25mm、气体流道片VII(9)的厚度为4±0.25mm、气体流道片VDK 10)的厚度为3±0.25mm和气体流道片IX (11)的厚度为3±0.25mm。
6.根据权利要求4所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述圆孔(31)直径为5.8±0.25mm，所述小孔(82)的半径为 2.0±0.25mm。
7.根据权利要求1所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述底座(1)为台阶状空间，底部设置出气腔(15)和进气腔(16)，其上部为高度为7.5_的安置流体通道的空间(17)。
8.根据权利要求1所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述进气口(13)直径为22mm，所述出气口( 14)直径为22mm。
9.根据权利要求1或7所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述进气腔(15)为圆柱形，所述进气腔(15)直径为22.5_，其高度为25.5_。
10.根据权利要求1或7所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述出气腔(16)为长为30mm、宽为27mm的其对角线中心为底座的中心的矩形，外加两个以底座的中心为圆心、以半径20.5mm绘制圆并与矩形的宽度构成的半圆的形状,所述出气腔(16)的高度为25.5_。
11.根据权利要求1所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述传感器(12)的底壳上设置进气孔(121)和出气孔(122)，所述进气孔(121)处开槽使其进气量大于传感器(12)的出气孔(122)的出气量。
12.根据权利要求1所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述控制装置包括带温度补偿的控制芯片U3、温度检测电路、提供电源的电源电路、整流滤波电路、比较电路、反馈电路以及计数电路，所述整流滤波电路依次与比较电路、反馈电路、计数电路连接，所述计数电路和温度检测电路分别与控制芯片U3连接。
13.根据权利要求12所述的微超声波燃气表，其特征在于，所述电源电路采用太阳能电池电路。`
【文档编号】G01F1/66GK103868557SQ201410115551
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日
【发明者】江向前 申请人:温州博真仪表科技有限公司