[发明专利]机电一体化计数器的电子数值变换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用机械、电力、电子计数器的计数系统，具体是一种识别机械转轮式计数器的方法及数据变换、数据的机电存储及显示方法。

背景技术

机械转轮式计数器广泛应用于水表、电表、燃气表及其它累计式计量仪表上，由于本人的发明专利“机械转轮式计数器的电子数字化读取方法”(专利号：ZL00105255.1、美国专利号：US 6,712,263 B2)的具体应用，近年来已形成一种新产品(包括大量的盗版产品)即所谓的代码式直读表已大量地应用于水、电、燃气领域，并已开始取代脉冲表成为新一代远传通讯表。

机械转轮式计数器在计量领域有着非常广泛的应用，但也存在一些缺点：

1.受机加工精度的影响及计量仪表尺寸的限制，其位数不可能太多，一般而言，到8位便已接近极限。这影响了其在计量大数额计量仪表(如大管道流量计)上的应用。

2.受摩擦力的影响，对小信号事件的计量(如水表的小流量，电表的小电流)误差偏大。这对于象水利部门中低流速、大截面积的流量计量中的误差影响尤其大。

3.在低转速时(对应的是小信号事件)和高转速时(对应的是高速流体，如水流，气流或大电流时)由于摩擦力的作用产生的非线性误差限制了仪表的量程及其可信度。

4.由于机械转轮式计数器是严格的机械计量，对于不同规格，不同品种的仪表在接入计数器时均必须设计有不同传动比的齿轮系，以保证计量的准确性。这样，在制作一个系列的仪表，需要诸多不同的齿轮系，所必须制作的模具和加工量大幅度增加，这既增加了投入和成本，也延长了开发周期。

5.在现实应用中，一些大型管道的流体计量，由于其尺寸的非标准性，不可能预先有相符合传动比的机械计量仪表。从而使得机械计数器原型的计量仪表无法在该领域得以应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种电子数值的变换方法，并用这种数字变换简化机械传动机构，将对仪表的校准方式变成电子校准方式，提高精度，拓展量程，使机械转轮式计数器有着更广泛、更便利、更经济的应用。

本发明所采取的技术方案是：

首先是在本人的发明专利“机械转轮式计数器的电子数字化读取方法”(专利号：ZL00105255.1、美国专利号：US 6,712,263 B2)的基础上延伸和拓展。

以机械转轮式计算器的电子数字读取方法所构成的计数器作为累计式计量仪表的机械式数据存储器，存储计量的中间结果，经电子数据变换后才能得到最终正确结果。

存储的数据仅为中间结果，须要经过映射变换Y＝f(X)才能得到最终结果，其中X为存储器读出数，Y为最终结果，其最直接的应用是线性变换Y＝kX，其中k是根据每一个具体的仪表的用途、量程、制作工艺所决定的，经实际测试比对确定的系数；

计量过程的数据存储不用电，仅在读出时用电。

数据采用机电混合存储方式，即计量的中间结果的若干位由转轮式计数器存储，若干位由电子方法存储，由两者按一定规律组合而成完整的计量值；也即低位数(计量过程中经常变动)的用机械式存储，高位数(很少变动的)用电子存储。

利用电子数值k取代齿轮系制作系列产品不需因量程或使用范围的不同而作机械上的尤其是传动比上的变化，而只须改动k值加以实现。

利用局部量程推定k值，达到提高计量精度，拓广相对量程，即对每一个具体的计量仪表，仅对其具体的所必须的量程范围进行k值推定，推定的方法可用最小二乘法或其它数学模型，经人工确定后，通过仪表的数据接口写入仪表内，供仪表在计算最终结果时使用。

根据本发明制作的仪表有下述特点：

1.制造工艺简单化，不同规格的仪表，不再需要不同的齿轮组合，而只需一个标准齿轮系便足够了，不同规格的仪表，只需改变一个k值便能准确地实现计量。

2.仪表校准不需使用机械手段，如更换齿轮或变动某一影响计量的部件的物理位置等手段进行。而仅仅是改动k值便可，这无论在生产线上或是在现场比对调试中都提供了很大的便利。

3.仍保留了不需要带电计量这一最大优点，在这一点上远优于像超声波流量计，电磁流量计这一类的依靠电能进行计量的仪表。

4.同一个仪表，根据其具体应用场合的需要，仅对可能出现的计量范围的k值进行最佳推定，使计量误差变得最小。例如：将流量计安装在水泵管上进行取水计量时只需对流速较高的流量点进行k值推定。而无需考虑低流速点的误差，反之在自流式管道中则只需对低流速点进行k值推定。使用这种方法可望使这类仪表的计量精度在具体的计量范围中获得较大幅度的提高。