一种用于超声波水表精度校准的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于超声波水表精度校准的系统，包括保温水箱，所述保温水箱内设有加热管和温度传感器，所述加热管和温度传感器都与控制器连接，所述保温水箱内还设有管道，管道的一端与保温水箱内的水泵连接，另一端的开口朝向保温水箱内，实现循环供水；所述管道上设有标准电磁流量计和被校准超声波水表。采用STM32单片机对测量环境进行检测与控制，不仅具有测量精度高、控制方便、简单灵活等优点，而且可以大幅度提高对测试水体温度控制的技术指标，可在指定温度下进行超声波水表的计量精度校准。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及超声波水表校准
，尤其涉及一种用于超声波水表精度校准的系统。
技术介绍
无论是工业控制领域还是民用用水计费，水流量计的应用都非常广泛，如工业控制中的锅炉、加热炉热力及水流控制中的热力表、热水表，消费电子领域的热水器，民用水表的计量。而当今水流量计的开发与测试方法亦然采用传统办法，存在测试环境简单、精确度不高、对水温的测试无法精确控制、人工测试费时费力、环境搭建麻烦、操作复杂等问题，在开发超声波水表过程中，为提高计量精度，测试环境需要更加稳定、可靠，温度控制要更加精准。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决上述问题，提供了一种用于超声波水表精度校准的系统，测量精度高、控制方便、简单灵活，可以大幅度提高对测试水体温度控制的技术指标。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种用于超声波水表精度校准的系统，包括保温水箱，所述保温水箱内设有加热管和温度传感器，所述加热管和温度传感器都与控制器连接，所述保温水箱内还设有管道，管道的一端与保温水箱内的水泵连接，另一端的开口朝向保温水箱内；所述管道上设有标准电磁流量计和被校准超声波水表。所述控制器连接电磁继电器，通过控制电磁继电器的工作与否控制所述加热管的加热与否和水泵开关。所述控制器采用STM32单片机。所述温度传感器采用PT1000温度传感器。所述保温水箱内加热管的下端设有搅拌器，所述搅拌器也与所述控制器连接。所述控制器通过支架固定在所述保温水箱的外侧边上。所述控制器与上位机进行通信。所述控制器的输入端连接按键。本技术的有益效果是：本系统采用STM32单片机对测量环境进行检测并控制相应设备，不仅具有测量精度高、控制方便、简单灵活等优点，而且可以大幅度提高对测试水体温度控制的技术指标，可在指定温度下进行超声波水表计量精度校准。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的电路结构图；其中，1.保温水箱，2.搅拌器，3.加热管，4.控制器，5.被校准超声波水表，6.管道，7.标准电磁流量计，8.水泵，9.支架。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本技术做进一步说明：如图1-2所示，一种用于超声波水表精度校准的系统，包括保温水箱1，所述保温水箱1内设有加热管3和温度传感器，所述加热管3和温度传感器都与控制器4连接，所述保温水箱1内还设有管道6，管道6的一端与保温水箱1内的水泵8连接，另一端的开口朝向保温水箱1内；所述管道6上设有标准电磁流量计7和被校准超声波水表5，所述标准电磁流量计7和被校准超声波水表5都与控制器4连接。所述控制器4连接电磁继电器，通过控制电磁继电器的工作与否控制所述加热管3的加热与否。所述保温水箱内加热管的下端设有搅拌器2，所述搅拌器2也与所述控制器4连接。所述控制器4通过支架9固定在所述保温水箱的一侧边上。所述控制器4与上位机(计算机)进行通信，用于设定加热温度与被测流量值、显示测量的结果、控制水泵及相应管道的开关。所述控制器的输入端连接按键。控制器的输出端还与扬声器连接，用于播报校准结果。本系统采用的主控芯片集成度高，寄存器资源丰富，内置32位乘法器，内部集成了A/D,D/A转换模块，开发简便。温度传感器是一种可将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的传感器模块，可将温度变化转换为电压值的变化，与STM32的12位AD转换模块相配合，测量精度高，可精确测量水体温度。加热管由STM32单片机控制继电器控制加热电压来控制加热温度，实时对保温水箱中的水进行温度控制，同时使用搅拌器实时搅拌使保温水箱中水保持流动，使水体受热均匀，使水体实时保持设定温度。标准型电磁流量计7应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量水流体流量。当整个系统启动后，通过按键或上位机输入需要的温度，同时控制系统启动，首先由测温电路(PT1000温度传感器)将保温水箱中的当前温度变化转换成电压信号，并通过A/D转换后反馈到单片机中，即控制程序中，控制程序将当前的温度与设定值比较输出控制信号到执行电路(加热管)中，以达到控制水温的目的。因为单片机STM32具有集成度高，内部资源丰富，可实现本功能又耗资较少等优点，因此选择STM32F103系列单片机作为控制器。意法半导体公司的STM32系列单片机，其主要特点是：集成度高，寄存器资源丰富，内置32位乘法器，内部集成了12位A/D、D/A转换模块，且拥有库函数开发功能，开发简便，并且价格便宜。德州仪器公司的MSP430系列单片机，其主要特点是：超低功耗，集成度高，寄存器资源丰富，内置16位乘法器。但是其实现A/D、D/A功能还需外接A/D、D/A模块，且为寄存器开发模式，开发环境不宜上手，开发过程复杂，价格较高。宏晶半导体公司的STC12系列单片机，其主要特点是：价格便宜，开发环境易于上手，开发过程简便。但是其实现A/D、D/A功能还需外接A/D、D/A模块，且集成度低，寄存器资源匮乏，内置乘法器仅为8位，计算精度不高。综上所述：由于本系统对A/D转换功能的需求，且考虑到便于开发与开发成本等问题，我们选择内置资源丰富，且价格便宜的STM32F103系列单片机。PT1000温度传感器精度高，可将温度变化转换为电压值的变化，通过主控芯片的数据采集计算出精确的实时温度。当系统启动后，按键或上位机设定的温度值传输给单片机，由PT1000温度传感器采集当前水体温度，然后单片机进行数据处理，进行系统补偿，并控制加热管进行加热，同时控制搅拌器搅拌，使水水体受热均匀。温度测定后，在控制程序中采用常规的PID控制法进行对温度的补偿，在常规的调节过程中，常通过整定三个参数来调整PID补偿输出。采用MATLAB仿真工具进行PID仿真，通过Ziegler-Nichols方法模拟仿真计算出相应的PID参数。滤波算法的选择：由于本系统处理的数据为温度，温度是近似于一种线性变化变化量，所以可以采用比较简单的滤波算法，采用简单平滑滤波算法，由此滤去采集到的数据中存在的噪声。PID算法的选择：PID算法主要分为位置式与增量式两种。位置式PID算法的输入为测量值与设定值的误差，输出为控制量的指定输出值。离散公式： u ( k ) = K p * e ( k ) + K i * Σ i = 0 k e ( i ) + K d * [ e ( k ) - e ( k - 1 ) ] ]]>而增量式PID算法的输入为本次测量值与设定值的误差与上次测量值与设定值的误差的差值，输出为控制量的增加值，与上次控制量的输出值累加。离散公式：Δu(k)＝u(k)-u(k-1)Δu(k本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超声波水表精度校准的系统，其特征是，包括保温水箱，所述保温水箱内设有加热管和温度传感器，所述加热管和温度传感器都与控制器连接，所述保温水箱内还设有管道，管道的一端与保温水箱内的水泵连接，另一端的开口朝向保温水箱内，实现循环供水；所述管道上设有标准电磁流量计和被校准超声波水表。

【技术特征摘要】
1.一种用于超声波水表精度校准的系统，其特征是，包括保温水箱，所述保温水箱内设有加热管和温度传感器，所述加热管和温度传感器都与控制器连接，所述保温水箱内还设有管道，管道的一端与保温水箱内的水泵连接，另一端的开口朝向保温水箱内，实现循环供水；所述管道上设有标准电磁流量计和被校准超声波水表。2.如权利要求1所述的一种用于超声波水表精度校准的系统，其特征是，所述控制器连接电磁继电器，通过控制电磁继电器的工作与否控制所述加热管的加热与否和水泵的开关。3.如权利要求1所述的一种用于超声波水表精度校准的系统，其特征是，所述控制器采用STM32单片机。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆华，卜庆峰，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：新型
国别省市：山东;37