[实用新型]超声波热量表

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种热量表，特别涉及一种超声波热量表。

背景技术

现在普遍使用的机械式热量表的测量部件多采用叶轮结构，对水质的要求高，易造成叶轮轴承的磨损，外界环境变化对测量有较大的影响，故障率高，使用寿命短，因此传统的方法对于过程计量本身就存在较大的难度，而且存在测量误差大，修正因素多等问题，很难完成高精度的测量，而且许多热量表功耗很大，无法满足电池长期驱动的要求，限制了热量表的应用。此外，众多热量表对存储的计量数据、表计参数等重要信息没有分配独立的备份存储芯片，当存储芯片出现异常甚至损坏时，将造成重要数据丢失。不难看出，目前的热量表存在着热量计量结果的精度和准确性不高，管段施工和安装不够方便和灵活、功耗比较大和使用寿命短等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高精度、高准确性和低功耗的超声波热量表。

本实用新型提供的这种超声波热量表，包括单片机、LCD显示模块、电源模块、超声波收发模块、温度测量模块、输入输出模块、键盘输入模块、串口通讯模块、计时模块和数据存储模块，单片机控制计时模块产生时钟脉冲，计时模块通过SPI端口与单片机通信，同时给超声波收发模块和温度测量模块提供时钟脉冲信号，并接收超声波收发模块和温度测量模块的测量数据，同时将这些数据传至单片机，数据存储模块用于将数据分类且分芯片存储。

所述数据存储模块包括重要数据存储芯片、备份存储芯片和校表数据存储芯片，重要数据存储芯片用于储存热量表参数、热量存储的重要历史数据、表计事件状态数据，备份存储芯片用于备份热量参数及热量计量数据和掉电数据，校表数据存储芯片用于存储表计流量、温度标定参数和热量计量修正数据。所述单片机采用美国TI公司的十六位超低功耗单片机芯片，其型号为MSP430F4793。所述计时模块采用德国ACAM公司的专用数字时间转换芯片，其型号为TDC_GP21。

本实用新型采用超声波技术，根据时差法测量的基本原理，选用了专用数字时间转换芯片以及超低功耗l6位单片机芯片，实现了高精度、高准确性、低功耗的系统设计。此外，根据数据类型对存储单元进行分类管理，将存储单元划分为多个芯片，把不同重要级别的数据分别存储在不同的芯片之中，同时为热量表参数及热计量等重要数据添加备份芯片，有效降低数据因存储器损坏而丢失的几率；增加重要数据备份的存储芯片能有效提高数据保存的可靠性，从而具备自恢复功能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意框图。

图2是本实用新型的计量模块电路图。

图3是本实用新型的数据存储模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括单片机、LCD显示模块、电源模块、超声波收发模块、温度测量模块、输入输出模块、键盘输入模块、串口通讯模块、计时模块和数据存储模块，单片机控制计时模块产生时钟脉冲，计时模块通过SPI端口与单片机通信，同时给超声波收发模块和温度测量模块提供时钟脉冲信号，并接收超声波收发模块和温度测量模块的测量数据，同时将这些数据传至单片机，数据存储模块用于将数据分类且分芯片存储。

本实用新型的单片机采用美国TI公司的十六位超低功耗单片机芯片，其型号为MSP430F4793。其内嵌硬件乘法器，可以实现复杂的滤波及补偿算法，计算精度高，内嵌的液晶控制器可以驱动160段液晶屏，可以满足系统的低功耗设计要求。

本实用新型计量核心部分为流量的测量和温度的测量，流量的测量采用超声波时差法方式：应用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法。温度测量原理：电容充放电法，即不同阻值的电阻对同一电容充电或放电到某一电压值时所需时间不同的原理，来间接反映电阻阻值大小，再根据电阻值与温度的对应关系计算出温度值。综上所述，计量的关键技术为时间的测量，本实用新型计量芯片采用德国ACAM公司的专用数字时间转换芯片，其型号为TDC_GP21。计量芯片通过SPI端口与微控制器通信，通过采用利用现代化的纯数字化CMOS技术，将时间间隔的测量量化到22ps的精度，保证计量的高精度和高准确性。