基于壓力計(jì)的超聲波熱量表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于超聲測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓力計(jì)的超聲波熱量表。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波熱量表測(cè)量熱量是對(duì)流速，溫度在時(shí)間基礎(chǔ)上積分得出的，壓損與流速具有一定關(guān)系。大口徑的超聲波熱量表壓涉及縮徑等問(wèn)題，由伯努利方程可發(fā)現(xiàn)壓損較小口徑熱量表壓損大很多。我司在大口徑熱量表法蘭處開槽安裝壓力計(jì)與熱量表通過(guò)數(shù)據(jù)線相連，直接讀取壓力值，計(jì)算出壓損，運(yùn)用一系列算法使熱表測(cè)量更加準(zhǔn)確。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于壓力計(jì)的超聲波熱量表，方便更好地測(cè)試。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下。
[0005]—種基于壓力計(jì)的超聲波熱量表，內(nèi)部設(shè)置有MSP430單片機(jī)，內(nèi)部設(shè)置有MSP430單片機(jī)外部連接有測(cè)溫模塊、測(cè)熱量模塊、觸摸按鍵模塊、LCD顯示模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、紅外通信模塊、電源模塊和測(cè)壓模塊，其中，測(cè)溫模塊采用PtlOOO傳感器，PtlOOO傳感器受溫度變化其電阻值變化，通過(guò)測(cè)溫模塊電路對(duì)其采樣，利用單片機(jī)的ADC模塊，測(cè)量溫度;測(cè)熱量模塊利用換能器將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，利用收發(fā)脈沖測(cè)量流速，配合測(cè)溫模塊計(jì)算熱量；LCD顯示模塊，利用按鍵進(jìn)行熱量表信息的查看;觸摸按鍵模塊，利用按鍵進(jìn)行液晶屏的翻頁(yè)；電源模塊給單片機(jī)及其外圍電路供電；遠(yuǎn)程通訊模塊將熱量表的信息通過(guò)M_BUS或者RS485進(jìn)行遠(yuǎn)傳;測(cè)壓模塊，利用管段上安裝壓力計(jì)，將其通過(guò)通信電路接入單片機(jī)，測(cè)量水壓，從而計(jì)算出壓損，利用算法，使測(cè)量熱量更加精確；紅外通信模塊用于進(jìn)行短距離的調(diào)試，通信用。所述IXD顯示模塊上連接有顯示屏。
[0006]熱量表是一種適用于測(cè)量在熱交換環(huán)路中的載熱液體縮吸收或準(zhǔn)換熱能的儀器，熱量表用法定的計(jì)量單位顯示熱量。熱量表的熱量計(jì)算主要由流量傳感器，配對(duì)溫度傳感器及積分儀三部分組成。流量傳感器的作用是測(cè)量熱介質(zhì)流過(guò)熱循環(huán)系統(tǒng)的體積值;配對(duì)溫度傳感器的作用是檢測(cè)計(jì)算熱循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)出口熱介質(zhì)的溫差;積分儀的作用是根據(jù)流量傳感器的體積信號(hào)和配對(duì)溫度傳感器的溫差信號(hào)計(jì)算出消耗的熱能值。熱量表既能測(cè)量供熱系統(tǒng)的供熱量又能測(cè)量供冷系統(tǒng)的吸熱量。將一對(duì)溫度傳感器分別安裝在通過(guò)載熱流體的上行管和下行管上，流量計(jì)安裝在流體入口或回流管上(流量計(jì)安裝位置不同，最終的測(cè)量結(jié)果也不同)，熱量表采集溫度與流量的信號(hào)，利用熱量積分公式算出熱交換系統(tǒng)獲得的熱量。
[0007]該實(shí)用新型的有益效果在于:該實(shí)用新型系統(tǒng)能夠使得熱量測(cè)量精度更高，壓損查看更加便捷。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中所使用裝置模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中熱量計(jì)算的原理圖。
[0010]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中熱量表管段內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖。
[0011 ]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中遠(yuǎn)程通信線路原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便更好的理解本實(shí)用新型。
[0013]如圖1所示的基于壓力計(jì)的超聲波熱量表，內(nèi)部設(shè)置有MSP430單片機(jī)，內(nèi)部設(shè)置有MSP430單片機(jī)外部連接有測(cè)溫模塊、測(cè)熱量模塊、觸摸按鍵模塊、LCD顯示模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、紅外通信模塊、電源模塊和測(cè)壓模塊，其中，測(cè)溫模塊采用Ptl000，Ptl000受溫度變化其電阻值變化，通過(guò)測(cè)溫模塊電路對(duì)其采樣，利用單片機(jī)的ADC模塊，測(cè)量溫度;測(cè)熱量模塊利用換能器將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，利用收發(fā)脈沖測(cè)量流速，配合測(cè)溫模塊計(jì)算熱量;LCD顯示模塊，利用按鍵進(jìn)行熱量表信息的查看;觸摸按鍵模塊，利用按鍵進(jìn)行液晶屏的翻頁(yè)；電源模塊給單片機(jī)及其外圍電路供電;遠(yuǎn)程通訊模塊將熱量表的信息通過(guò)M_BUS或者RS485進(jìn)行遠(yuǎn)傳;測(cè)壓模塊，利用管段上安裝壓力計(jì)，將其通過(guò)通信電路接入單片機(jī)，測(cè)量水壓，從而計(jì)算出壓損，利用算法，使測(cè)量熱量更加精確;紅外通信模塊用于進(jìn)行短距離的調(diào)試，通信用。
[0014]熱量表是一種適用于測(cè)量在熱交換環(huán)路中的載熱液體縮吸收或準(zhǔn)換熱能的儀器，熱量表用法定的計(jì)量單位顯示熱量。熱量表的熱量計(jì)算主要由流量傳感器，配對(duì)溫度傳感器及積分儀三部分組成。流量傳感器的作用是測(cè)量熱介質(zhì)流過(guò)熱循環(huán)系統(tǒng)的體積值;配對(duì)溫度傳感器的作用是檢測(cè)計(jì)算熱循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)出口熱介質(zhì)的溫差;積分儀的作用是根據(jù)流量傳感器的體積信號(hào)和配對(duì)溫度傳感器的溫差信號(hào)計(jì)算出消耗的熱能值。熱量表既能測(cè)量供熱系統(tǒng)的供熱量又能測(cè)量供冷系統(tǒng)的吸熱量。將一對(duì)溫度傳感器分別安裝在通過(guò)載熱流體的上行管和下行管上，流量計(jì)安裝在流體入口或回流管上(流量計(jì)安裝位置不同，最終的測(cè)量結(jié)果也不同)，熱量表采集溫度與流量的信號(hào)，利用熱量積分公式算出熱交換系統(tǒng)獲得的熱量。熱量計(jì)算的原理圖如圖2所示。
[0015]溫度傳感器(PtlOOO)原理:
[0016]溫度傳感器作為熱量表測(cè)溫系統(tǒng)的重要組成部分，其溫度檢測(cè)準(zhǔn)確度直接影響積分儀對(duì)熱量計(jì)算的準(zhǔn)確性。
[0017]測(cè)溫元件采用PtlOOO熱電阻，其溫度與電阻值的關(guān)系如下:
[0018]在其測(cè)量范圍內(nèi)，當(dāng)溫度小于0°C時(shí)候，關(guān)系式為:
[0019]Rt = R0[l+At+Bt2+Ct3(t-100)]；
[0020]在其測(cè)量范圍內(nèi)，當(dāng)溫度大于0°C時(shí)，關(guān)系式為:
[0021]Rt = R0(l+At+Bt2)；
[0022]式中:R0------0°C時(shí)的鉑電阻阻值，單位為歐；
[0023]Rt-------t°C時(shí)的鉑電阻阻值，單位為歐；
[0024]其中常數(shù)A，B，C為常數(shù)。
[0025]由于此計(jì)算公式對(duì)單片機(jī)計(jì)算比較繁瑣，采用的是插值查表法進(jìn)行溫度采集，選取適當(dāng)?shù)膬?nèi)存空間存取數(shù)據(jù)，溫度精度可以達(dá)到0.1°C。
[0026]此熱量表采用的是利用時(shí)差法進(jìn)行流量測(cè)量，其管段內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖如圖3所示。換能器I，2相對(duì)于管道軸線的安裝角是Θ，管徑為D，兩個(gè)換能器之間的距離為L(zhǎng)，流體流動(dòng)方向如圖3所示。
[0027]超聲波在液體中的傳播速度CO為1000m/S以上，根據(jù)L，C，0與修正系數(shù)，可以算出體積流量。
[0028]利用時(shí)差法的特點(diǎn):(I)由于采用精密的時(shí)差法檢測(cè)技術(shù)，并有信號(hào)的自動(dòng)追蹤，溫度的自動(dòng)補(bǔ)償?shù)认冗M(jìn)技術(shù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，因此它具有運(yùn)行穩(wěn)定，計(jì)量準(zhǔn)確可靠，儀表的運(yùn)算和顯示精度較高的特點(diǎn)。(2)對(duì)被測(cè)介質(zhì)來(lái)說(shuō)，超聲波流量測(cè)量屬于非接觸式測(cè)量，在安裝過(guò)程中不損壞管路，這可以滿足工廠工藝生產(chǎn)用水不斷流的要求，安裝極其方便。(3)電子線路的集成度高，幾乎不需要維護(hù)與維修，編程簡(jiǎn)單靈活，用戶輸入的數(shù)據(jù)為常用的原始直接數(shù)據(jù)，不需要經(jīng)過(guò)人工計(jì)算，省時(shí)省力效率高。
[0029]遠(yuǎn)程通信線路(M_BUS/485)原理:
[0030]遠(yuǎn)程通信部分，采用總線或者RS485總線的方式。接口芯片采用NCN5150，或TSS721。集成元器件的工作性能，相比于分立元器件性能更加穩(wěn)定。同時(shí)利用光耦實(shí)現(xiàn)了隔離，不會(huì)因?yàn)橥ㄐ烹娐飞系母邏旱裙收先p壞電路板主要的工作部件。基本原理如圖4所不O
[0031]按鍵+液晶的原理:按鍵采用的干簧管，干簧管在有磁性的物質(zhì)靠近時(shí)，兩個(gè)端子會(huì)閉合，當(dāng)磁性物質(zhì)遠(yuǎn)離時(shí)候，兩個(gè)端子會(huì)打開。按鍵的工作有兩種模式:長(zhǎng)按鍵和短按鍵。長(zhǎng)按鍵主要進(jìn)行液晶的翻頁(yè)，短按鍵主要進(jìn)行液晶每頁(yè)內(nèi)容的查看，比如累計(jì)流量，累計(jì)熱量，表地址，出入口溫度等。液晶主要是定制的TN_IXD，單片機(jī)內(nèi)置液晶的驅(qū)動(dòng)，無(wú)需外圍驅(qū)動(dòng)電路，顯示熱量表的一些主要信息參數(shù)。
[0032]紅外接口工作原理:紅外接口部分，主要利用了紅外發(fā)射管與紅外接收管進(jìn)行短距離的無(wú)線通信。主要用于熱表的地址的修改，參數(shù)的校正，生產(chǎn)測(cè)試。
[0033]壓力計(jì)工作原理:超聲波熱量表測(cè)量熱量是對(duì)流速，溫度在時(shí)間基礎(chǔ)上積分得出的，壓損與流速具有一定關(guān)系。大口徑的超聲波熱量表壓涉及縮徑等問(wèn)題，由伯努利方程可發(fā)現(xiàn)壓損較小口徑熱量表壓損大很多。我司在大口徑熱量表法蘭處開槽安裝壓力計(jì)與熱量表通過(guò)數(shù)據(jù)線相連，直接讀取壓力值，計(jì)算出壓損，運(yùn)用一系列算法使熱表測(cè)量更加準(zhǔn)確。
[0034]以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于壓力計(jì)的超聲波熱量表，內(nèi)部設(shè)置有MSP430單片機(jī)，其特征在于:所述MSP430單片機(jī)外部連接有測(cè)溫模塊、測(cè)熱量模塊、觸摸按鍵模塊、LCD顯示模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、紅外通信模塊、電源模塊和測(cè)壓模塊，所述測(cè)溫模塊采用PtlOOO傳感器;測(cè)熱量模塊利用換能器將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，利用收發(fā)脈沖測(cè)量流速，配合測(cè)溫模塊計(jì)算熱量;LCD顯示模塊利用按鍵進(jìn)行熱量表信息的查看;觸摸按鍵模塊，利用按鍵進(jìn)行液晶屏的翻頁(yè)；電源模塊給單片機(jī)及其外圍電路供電；遠(yuǎn)程通訊模塊將熱量表的信息通過(guò)M_BUS或者RS485進(jìn)行遠(yuǎn)傳;測(cè)壓模塊，利用管段上安裝壓力計(jì)，將其通過(guò)通信電路接入單片機(jī);紅外通信模塊用于進(jìn)行短距離的調(diào)試，通信用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓力計(jì)的超聲波熱量表，其特征在于:所述LCD顯示模塊上連接有顯示屏。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于壓力計(jì)的超聲波熱量表，內(nèi)部設(shè)置有MSP430單片機(jī)，MSP430單片機(jī)外部連接有測(cè)溫模塊、測(cè)熱量模塊、觸摸按鍵模塊、LCD顯示模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、紅外通信模塊、電源模塊和測(cè)壓模塊，其中，測(cè)溫模塊采用Pt1000傳感器；測(cè)熱量模塊利用換能器將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，利用收發(fā)脈沖測(cè)量流速，配合測(cè)溫模塊計(jì)算熱量；LCD顯示模塊利用按鍵進(jìn)行熱量表信息的查看；觸摸按鍵模塊利用按鍵進(jìn)行液晶屏的翻頁(yè)；電源模塊給單片機(jī)及其外圍電路供電；遠(yuǎn)程通訊模塊將熱量表的信息通過(guò)M_BUS或者RS485進(jìn)行遠(yuǎn)傳；測(cè)壓模塊利用管段上安裝壓力計(jì)。該實(shí)用新型系統(tǒng)能夠使得熱量測(cè)量精度更高，壓損查看更加便捷。
【IPC分類】G01K17/12
【公開號(hào)】CN205228682
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520833944
【發(fā)明人】張雷, 王化東, 王強(qiáng)
【申請(qǐng)人】青島佳科恒業(yè)能源科技股份有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年10月19日