[实用新型]集流量和温度统一测量的超声波热量表

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声波热量表的改进，具体地说是一种以高精度时间间隔测量技术来测量流量和温度的集流量和温度统一测量的超声波热量表。

技术背景

热量计量装置是对热量进行定量计量的装置，需要计量的参数有：热功率、累计热量、累计流量等。而其需要测量的基本参数只有两个：瞬时流量和温度(进水温度、回水温度)，其他量都是由这两个基本量计算获得。因此这两个基本量测量得是否准确便直接影响到整个热量计量的准确性。当前，对瞬时流量的测量主要有两种：机械式和超声波式；对温度的测量也有两种：AD转换式和比较测量式。机械式测量流量有其固有的缺点：受水质的影响较大、易阻塞、机械转动部分易磨损出现测量不准确，对水流阻力大，所以很少用。超声波热表是当前热量计量装置的发展趋势。利用超声波在不同流速的水流中传播时间不同的原理，其核心是超声波传播时间的测量。但从目前的时间间隔测量技术来看，其不足在于：一是测量精度达不到要求，二是电路复杂，三是测量稳定性差。温度测量一般是用铂电阻，通过铂电阻的阻值与温度的对应关系获得温度。因此温度的测量本质是铂电阻阻值的测量。AD转换的方法测量电阻，其不足在于：一是功耗大，二是不利于低功耗运行。而比较法测量是利用电容通过电阻的放电时间与阻值成正比的关系，先测量一个标准电阻的放电时间，再测量铂电阻放电时间，则铂电阻与标准电阻的阻值之比就等同于放电时间之比，因此，其测量精度取决与放电时间的测量。目前所使用的超声波热量表，其结构包括壳体、液晶显示屏、查询按键、线路板构成，在壳体的后壁上设有传感器插入孔，在壳体的后壁内侧设有电池安装腔，在线路板上设有中央处理器、温度测量电阻电容充放电电路、流量测量脉冲整形模拟信号电路以及各自相对应的芯片和热量脉冲电路、485通讯电路、红外通讯电路、双电源电路、液晶显示电路，从结构中看出，流量测量中超声波传播时间的测量和温度测量中的电阻电容充放电时间的测量是由不同的芯片分开测量的，且超声波传播时间是用计数法或双锁相环法测量，因此便存在以下缺点：1、精度不高、实现复杂、电流消耗大；2、由于放电时间的测量是利用单片机内部的定时器测量，受定时器位数和单片机运行速率的限制，所以测量精度也不高；3、由于流量和温度为分开测量，致使超声波热量表的结构复杂化。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、体积小、测量精度高、只用一个芯片即可完成流量和温度测量的集流量和温度统一测量的超声波热量表。

为达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：该集流量和温度统一测量的超声波热量表，由壳体、盖板、液晶显示屏、查询按键、线路板构成，在壳体的后壁上侧设有传感器插孔，在壳体的后壁中部设有电池安装盒，线路板安装在壳体内，在线路板上设有中央处理器、温度测量电阻电容充放电电路、流量测量脉冲整形模拟信号电路、热量脉冲电路、485通讯电路、红外通讯电路、双电源电路和液晶显示电路，红外通讯电路、485通讯电路均与中央处理器相互连接，中央处理器与液晶显示电路、热量脉冲电路和查询按键相连接，双电源电路与中央处理器相连接，其特征在于中央处理器与高精度时间间隔测量芯片相互连接，高精度时间间隔测量芯片同时与流量测量脉冲整形模拟信号电路和温度测量电阻电容充放电电路相互连接。

本实用新型还通过如下措施实施：

所述的高精度时间间隔测量芯片是采用德国ACAM公司生产的高精度时间间隔测量芯片TDC-GP2专利产品。

所述的温度测量电阻电容充放电电路，包括反相器U20、电容C12、精密1K标准电阻R26和铂电阻R25组成，铂电阻R25接高精度时间间隔测量芯片的18脚，其充放电电容C12为C0.1uF超低失真多层陶瓷电容器，由太阳诱电公司生产，反相器U20为NC7S14，具有施密特触发输入和高速、低功耗的特性，其作用是监测放电过程的开始和结束。

所述的流量测量脉冲整形模拟信号电路，包括开始信号Start整形电路和结束信号Stop整形电路，开始信号Start整形电路的三个接线分别接高精度时间间隔测量芯片的5、31、6脚，开始信号Start整形电路的另一端接上、下游换能器；结束信号Stop整形电路的三个接线分别接高精度时间间隔测量芯片的5、6、30脚。所述的双二极管为BAT754C。

所述的中央处理器为MSP430F415，是TI公司生产的超低功耗16单片机，与高精度时间间隔测量芯片通过SPI总线连接。