[实用新型]一种超声波水流量传感器

说明书

本实用新型涉及属于液体测量技术领域，更具体地，涉及一种超声波水流量传感器。包括测量管段、超声波控制器、第一超声波换能器和第二超声波换能器，其特征在于，所述的超声波控制器包括超声波流量转换器、调试接口以及脉冲接口，所述的第一超声波换能器和第二超声波换能器可拆卸安装于测量管段的两端，与超声波流量转换器电性连接；所述的调试接口以及脉冲接口均与超声波流量转换器电性连接。本实用新型提供的超声波流量传感器，其超声波换能器安装方便，便于维修；通过调试接口方便定期校准和软件升级，通过脉冲接口能够兼容多种流量传感器。

技术领域

本实用新型涉及属于液体测量技术领域，更具体地，涉及一种超声波水流量传感器。

背景技术

家用快速燃气热水器需要根据实际的水流量、水压和进出水温度对输出功率进行实时调节，因此准确的水流量数据是家用快速燃气热水器实现精确控温的前提。传统的热水器转子霍尔流量计，因叶轮加工过程一致性低，精度稳定性难以保证；同时由于叶轮、稳流器存在阻力作用，流体始动流量大，叶轮轴承机械磨损快，易被水中水垢或杂质卡住损坏，使用寿命短。

随着电子技术发展，超声波水流量具有测量精度高、对被测流体无压损等特点，在工业、计量仪表上有广泛应用，其测量原理大多使用时差法进行测量。超声波管段设计、超声波换能器的安装方式不同，所用的流量计算方法有所差异；对于斜对射式或反射式超声波流量传感器，被测流体与超声波传播路径存在夹角，流量计算复杂；为简化数学计算，业内提出反射平行式超声波流量传感器，即测量管段中流体的流向与超声波传播路径平行，但测量管段内需设置两个45度反射面，其结构工艺复杂。

目前大多数超声波流量传感器数据输出接口采用通信数据接口，其与外部微处理器建立通信，外部微处理器按通信协议格式解析数据帧获得流量数据；然而，燃气热水器控制器流量信息采集接口并非通信接口，不涉及通信协议，仅简单对外部流量脉冲进行计数；超声波流量传感器数据输出接口为通信数据接口，不能兼容现有热水器控制器脉冲接口，推广应用存在一定局限性，且超声波流量传感器没有配备调试接口，无法对其进行定期校准和软件升级。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种超声波水流量传感器，其超声波换能器安装方便，便于维修；通过调试接口方便对其定期校准和软件升级，同时其设置有脉冲接口，能够兼容大多数现有热水器的控制器，推广性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种超声波水流量传感器，包括测量管段、超声波控制器、第一超声波换能器和第二超声波换能器，所述的超声波控制器包括超声波流量转换器、调试接口以及脉冲接口、电源电路，所述的第一超声波换能器和第二超声波换能器可拆卸安装于测量管段的两端，与超声波流量转换器电性连接；所述的电源电路、调试接口以及脉冲接口均与超声波流量转换器电性连接。第一超声波换能器和第二超声波换能器连接到超声波流量转换器的超声波模拟前端，超声波流量转换器驱动超声波换能器信号的发射与接收，时间差采集、数据测量等；调试接口与超声波流量转换器相连，可通过PC端上位机软件对超声波流量转换器进行软件调试、管段流量校准；超声波流量转换器通用IO口连接脉冲接口，可实现电平转换及脉冲输出；超声波控制器驱动超声波换能器进行信号发射与接收、时间差采集、数据处理，并按流量脉冲数对应关系把脉冲信号输出，因此可替换现有热水器控制器的霍尔流量传感器；在本实用新型中，第一超声波换能器设于水流方向的上游侧，为顺流超声波换能器，第二超声波换能器设于水流方向的下游侧，为逆流超声波换能器；顺流超声波换能器发射信号，逆流超声波换能器负责接收信号；反之，逆流超声波换能器发射信号，顺流超声波换能器负责接收信号；超声波流量转换器测出超声波信号在流体中顺流和逆流传播时间差，再根据算法求得流量。