一种流量参数测量装置及超声波流量计制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种流量参数测量装置，超声脉冲发生器发送脉冲计时开始信号，当计时模块在接收到脉冲计时开始信号时开始计时、在接收到脉冲的回波时停止计时，计时模块基于开始计时、停止计时及时钟发生器产生的系统时钟得到脉冲计时信息，逻辑运算器基于脉冲计时信息得到脉冲计时时间，外部处理器基于通信模块发送的脉冲计时时间确定待测流体的流速。该方案通过对流体发出超声波脉冲来实现流量参数的测量，避免了在流体管道内设置固体器件对流体流速产生影响，消除了压损，并且通过超声波能够在流体流速较低时也精确地测量流体流量，测量精度和重复性高。本发明专利技术还公开了一种超声波流量计，具有与上述流量参数测量装置相同的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种流量参数测量装置及超声波流量计
本专利技术涉及流量测量
，特别是涉及一种流量参数测量装置及超声波流量计。
技术介绍
近几年来，测量水、燃气等流体的流量的技术得到了迅猛发展。现有技术中的流量计通常为机械流量计，机械流量计包括设置于流体管道中的转盘或者波轮，流体在流动时会带动转盘或者波轮转动，通过转盘或者波轮的转动圈数能够得到流体的流速，进而基于流体的流速及流体管道的管径得到流体的流量。但一方面，当流体管道中的流体的流速较低时，不能很好地带动转盘或者波轮转动，从而使得机械流量计的灵敏度低，降低了机械流量计的测量精度，且重复性差；另一方面，转盘或者波轮会对流体管道中的流体的流速产生影响，存在压损。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种流量参数测量装置及超声波流量计，通过对流体发出超声波脉冲来实现流量计的计量，避免了因在流体管道内设置固体器件而对流体管道中的流体流速产生影响，消除了压损，并且超声波能够在流体流速较低时精确地测量并计算流体流量，测量精度和重复性高。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种流量参数测量装置，包括：时钟发生器，用于生成系统时钟；与所述时钟发生器连接的超声脉冲发生器，用于在接收到测量命令时向待测流体发送脉冲，并向计时模块发送脉冲计时开始信号，所述脉冲包括顺流脉冲和逆流脉冲；分别与所述时钟发生器及所述超声脉冲发生器连接的计时模块，用于在接收到所述脉冲计时开始信号时开始计时，在接收到所述脉冲的回波时停止计时，基于所述开始计时、所述停止计时及所述系统时钟得到脉冲计时信息；与所述计时模块连接的逻辑运算器，用于基于所述脉冲计时信息得到脉冲计时时间；与所述逻辑运算器连接的通信模块，用于传输所述脉冲计时时间，以便外部处理器基于所述脉冲计时时间中的顺流脉冲计时时间和逆流脉冲计时时间的时间差确定所述待测流体的流速。优选地，所述计时模块还用于测量1个所述系统时钟周期的时间；所述计时模块包括：粗值计时模块，用于将接收到所述脉冲计时开始信号之后的第一个系统时钟的上升沿与在接收到所述脉冲的回波之后的第一个系统时钟的上升沿之间的系统时间的周期数计为粗值计时时间；第一精密计时模块，用于将接收到所述脉冲计时开始信号与其之后的第一个系统时钟的上升沿之间的时间计为第一精密时间；第二精密计时模块，用于将接收到所述脉冲的回波与其之后的第一个系统时钟的上升沿之间的时间计为第二精密时间；与所述粗值计时模块、所述第一精密计时模块及所述第二精密计时模块连接的所述逻辑运算器，用于基于所述粗值计时时间、所述第一精密时间、所述第二精密时间、1个所述系统时钟周期的时间及第一时间关系式得到脉冲计时时间；其中，所述第一时间关系式＝所述粗值计时时间+(所述第一精密时间-所述第二精密时间)/1个所述系统时钟周期的时间。优选地，所述第一精密计时模块和所述第二精密计时模块均为N个，N为不小于2的整数；所述逻辑运算器还用于确定N个所述第一精密计时模块得到的所述第一精密时间的和及N个所述第二精密计时模块得到的所述第二精密时间的和，则所述第一时间关系式＝所述粗值计时时间+(所述第一精密时间的和-所述第二精密时间的和)/(N*1个所述系统时钟周期的时间)。优选地，还包括：与所述计时模块连接的可调阈值比较器，用于基于基准电压将幅值低于预设值的所述脉冲的回波进行滤除处理；所述计时模块还用于接收回波选择指令，并根据所述回波选择指令选择在接收到所述脉冲的回波还是滤波后的所述脉冲的回波时停止计时。优选地，还包括：分别与所述时钟发生器、所述超声脉冲发生器、所述计时模块、所述通信模块、所述逻辑运算器以及所述可调阈值比较器连接的控制器，用于通过所述通信模块接收所述外部处理器发出的配置信息，根据所述配置信息配置所述时钟发生器的系统时钟的频率、所述超声脉冲发生器发送的脉冲的个数和频率、所述计时模块接收到的所述脉冲的边沿选择及所述可调阈值比较器的所述基准电压。优选地，还包括：与所述计时模块连接的所述可调阈值比较器，用于基于所述基准电压将幅值低于预设值的所述脉冲的回波进行滤除处理，且在所述基准电压调为0后将所述脉冲的回波与0的比较结果输出至所述计时模块；与所述可调阈值比较器连接的所述第一波检测模块，用于确定所述可调阈值比较器进行滤除处理后输出的第一个所述脉冲的回波的宽度，以便所述外部处理器在接收到所述第一个脉冲的回波的宽度后通过所述控制器将所述可调阈值比较器的所述基准电压调为0，并基于所述第一个所述脉冲的回波的宽度及第一个所述脉冲的宽度确定第一个所述脉冲的回波的强度。优选地，还包括：分别与所述计时模块和所述逻辑运算器连接的原始数据寄存器，用于存储所述脉冲计时信息，以便所述逻辑运算器获取所述脉冲计时信息；分别与所述逻辑运算器和所述通信模块连接的结果数据寄存器，用于存储所述脉冲计时时间，以便所述外部存储器获取所述脉冲计时时间。优选地，所述时钟发生器包括：高频时钟发生器，用于生成所述系统时钟；与所述高频时钟发生器连接的校准时钟，用于校准所述系统时钟。优选地，还包括：与所述计时模块连接的温度测量模块，用于在接收到温度检测命令后检测所述待测流体的温度，以便所述外部处理器基于所述待测流体的温度对所述待测流体的流速进行修正。优选地，所述温度测量模块包括基于基准电阻构成的第一充放电电路和基于热敏电阻构成的第二充放电电路，其中，所述基准电阻的阻值与温度无关；所述计时模块还用于分别对所述第一充放电电路的充放电时间进行第一计时，对所述第二充放电电路进行第二计时，以便所述外部处理器基于所述第一计时和所述第二计时的时间差确定所述待测流体的温度。为解决上述问题，本专利技术还提供了一种超声波流量计，包括如上述所述的流量参数测量装置，还包括：与所述流量参数测量装置连接的外部处理器，用于基于所述脉冲计时时间中的顺流脉冲计时时间和逆流脉冲计时时间的时间差确定所述待测流体的流速。本专利技术提供了一种流量参数测量装置，该装置包括时钟发生器、超声脉冲发生器、计时模块、逻辑运算器以及通信模块，首先通过时钟发生器产生系统时钟，超声脉冲发生器对流体发送脉冲计时开始信号，当计时模块在接收到脉冲计时开始信号时开始计时，脉冲信号在流体中传播时遇到障碍物会反射回波，当计时模块接收到脉冲的回波时停止计时，计时模块基于开始计时、停止计时及系统时钟得到脉冲计时信息，并将脉冲计时信息发送至逻辑运算器，逻辑运算器基于脉冲计时信息得到脉冲计时时间，并通过通信模块将脉冲计时时间发送至外部处理器，外部处理器基于脉冲计时时间中的顺流脉冲计时时间和逆流脉冲计时时间的时间差确定待测流体的流速。该方案通过对流体发出超声波脉冲来实现流量参数的测量，一方面，避免了因在流体管道内设置固体器件而对流体管道中的流体流速产生影响，消除了压损，另一方面，通过超声波能够在流体流速较低时也精确地进行流量参数测量，测量精度和重复性高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流量参数测量装置，其特征在于，包括：/n时钟发生器，用于生成系统时钟；/n与所述时钟发生器连接的超声脉冲发生器，用于在接收到测量命令时向待测流体发送脉冲，并向计时模块发送脉冲计时开始信号，所述脉冲包括顺流脉冲和逆流脉冲；/n分别与所述时钟发生器及所述超声脉冲发生器连接的计时模块，用于在接收到所述脉冲计时开始信号时开始计时，在接收到所述脉冲的回波时停止计时，基于所述开始计时、所述停止计时及所述系统时钟得到脉冲计时信息；/n与所述计时模块连接的逻辑运算器，用于基于所述脉冲计时信息得到脉冲计时时间；/n与所述逻辑运算器连接的通信模块，用于传输所述脉冲计时时间，以便外部处理器基于所述脉冲计时时间中的顺流脉冲计时时间和逆流脉冲计时时间的时间差确定所述待测流体的流速。/n

【技术特征摘要】
1.一种流量参数测量装置，其特征在于，包括：
时钟发生器，用于生成系统时钟；
与所述时钟发生器连接的超声脉冲发生器，用于在接收到测量命令时向待测流体发送脉冲，并向计时模块发送脉冲计时开始信号，所述脉冲包括顺流脉冲和逆流脉冲；
分别与所述时钟发生器及所述超声脉冲发生器连接的计时模块，用于在接收到所述脉冲计时开始信号时开始计时，在接收到所述脉冲的回波时停止计时，基于所述开始计时、所述停止计时及所述系统时钟得到脉冲计时信息；
与所述计时模块连接的逻辑运算器，用于基于所述脉冲计时信息得到脉冲计时时间；
与所述逻辑运算器连接的通信模块，用于传输所述脉冲计时时间，以便外部处理器基于所述脉冲计时时间中的顺流脉冲计时时间和逆流脉冲计时时间的时间差确定所述待测流体的流速。


2.如权利要求1所述的流量参数测量装置，其特征在于，所述计时模块还用于测量1个所述系统时钟周期的时间；
所述计时模块包括：
粗值计时模块，用于将接收到所述脉冲计时开始信号之后的第一个系统时钟的上升沿与在接收到所述脉冲的回波之后的第一个系统时钟的上升沿之间的系统时间的周期数计为粗值计时时间；
第一精密计时模块，用于将接收到所述脉冲计时开始信号与其之后的第一个系统时钟的上升沿之间的时间计为第一精密时间；
第二精密计时模块，用于将接收到所述脉冲的回波与其之后的第一个系统时钟的上升沿之间的时间计为第二精密时间；
与所述粗值计时模块、所述第一精密计时模块及所述第二精密计时模块连接的所述逻辑运算器，用于基于所述粗值计时时间、所述第一精密时间、所述第二精密时间、1个所述系统时钟周期的时间及第一时间关系式得到脉冲计时时间；
其中，所述第一时间关系式＝所述粗值计时时间+(所述第一精密时间-所述第二精密时间)/1个所述系统时钟周期的时间。


3.如权利要求2所述的流量参数测量装置，其特征在于，所述第一精密计时模块和所述第二精密计时模块均为N个，N为不小于2的整数；
所述逻辑运算器还用于确定N个所述第一精密计时模块得到的所述第一精密时间的和及N个所述第二精密计时模块得到的所述第二精密时间的和；则所述第一时间关系式＝所述粗值计时时间+(所述第一精密时间的和-所述第二精密时间的和)/(N*1个所述系统时钟周期的时间)。


4.如权利要求1所述的流量参数测量装置，其特征在于，还包括：
与所述计时模块连接的可调阈值比较器，用于基于基准电压将幅值低于预设值的所述脉冲的回波进行滤除处理；
所述计时模块还用于接收回波选择指令，并根据所述回波选择指令选择在接收到所述脉冲的回波还是滤波后的所述脉冲的回波时停止计时。


5.如权利要求4所述的流量参数测量装置，其特征在于，还包括：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建军，张佳一，王建国，
申请(专利权)人：杭州瑞盟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33