一体式超声水表制造技术

本发明专利技术涉及超声水表技术领域，公开了一体式超声水表，其技术方案包括控制电路

【技术实现步骤摘要】
一体式超声水表


[0001]本专利技术涉及超声水表
，尤其涉及一体式超声水表
。

技术介绍

[0002]超声水表因其无活动部件，测试过程中对水流状态不产生影响等特点，在水表计量领域受到广泛关注
。
超声水表通过检测超声波在水中顺逆流的时间差，计算得到水中流速，进而推导出流量信息
。
[0003]由于水中声速与水温呈现相关特性，传统超声水表需要安装温度传感器，对温度变化引起的流量计算误差进行补偿
。
此外，还可以根据超声波发射与接收时间及超声波传播距离计算得到超声波在水中传播的声速（参考中国专利
CN106679745B
），再通过水中声速与温度关系计算得到对应的水温
。
此时，温度计算与流量计算类似，会受到水流状态的影响，在气泡
、
反射镜结垢等影响水流状态的情况下的测量精度会降低
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种一体式超声水表，通过扫频获取在管段中传播超声波的最佳固体传播频率，利用管径中超声波信号信息获取水管中温度，避免了水流状态对温度计量的影响，通过监控温度变化状态，增加温度计量频率，对温度计算进行补偿，提高了超声水表流量计量精度
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现
。
[0006]一种一体式超声水表，包括控制电路
、
一体式管段
、2
个换能器<br/>、2
个或3个反射镜
。
[0007]换能器包括压电陶瓷
、
胶层
。
[0008]控制电路包括温度计算模块
、
流量计算模块
、
温度补偿模块
。
[0009]其连接关系为：控制电路通过导线连接2个压电陶瓷，2个压电陶瓷分别通过胶层粘接于一体式管段一侧的外壁；反射镜总数量为2时，2个反射镜装在一体式管段另一侧内壁上；反射镜总数量为3时，1个反射镜装在一体式管段同一侧内壁上，另2个反射镜装在一体式管段另一侧内壁上
。
[0010]优选地，控制电路可以发射2种不同频率的超声波信号，分别为流量计量信号和温度计量信号
。
[0011]优选地，流量计量信号频率为换能器厚度振动的谐振频率，温度计量信号频率为换能器径向振动的谐振频率
。
[0012]优选地，当下游换能器接收到的最大信号幅值低于
40dB
时，控制电路对上游换能器进行扫频；此时的频率为最新的温度计量信号频率；扫频步长为
0.5kHz
；扫频范围为，其中
x
为流量计量信号频率，
n
为压电陶瓷直径与厚度之比
。
[0013]优选地，流量计量信号通过各反射镜传输，传输路线为“U”型
。
[0014]优选地，温度计量信号通过一体式管段管壁传输
。
[0015]优选地，超声水表的流量计算包括以下步骤
。
[0016]S1
，超声水表上游换能器在
t0时刻发射温度计量信号，下游换能器在
t1时刻接收到该信号
。
[0017]S2
，记录温度计量信号传播时间
Δ
t=t1‑
t0。
[0018]S3
，计算瞬时温度
T=k*
Δ
t
，
k
为时间系数，与声音在一体式管段的传播速度相关
。
[0019]S4
，上下游换能器发射超声波信号，根据超声波信号在水中的传播时间差，结合瞬时温度
T
，计算得到瞬时流量
V。
[0020]优选地，在超声水表正常工作期间，当得到的连续三个瞬时温度
T
n
、T
n+1
、T
n+2
满足时，进入温度补偿模式；在温度补偿模式中，当满足时，进入正常工作模式
。
正常工作模式下的一个计量周期为“T
n
—V
n”；温度补偿模式下的一个计量周期为“T
n
—V
n
—T
n+1”，此时流量计量所采用的温度系数
。
[0021]本专利技术的有益技术效果：在一体式管段中，通过换能器径向振动在管径中传播来计算温度，避免了水流状态对温度计量造成影响，保证高流量计量精度，同时，针对温度变化情况，增加温度测量频率对温度进行补偿，减小了流量计算误差，从而实现在无需单独设置温度测量器件的前提下，保证温度测量的准确性
。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例1中超声水表主视剖视图
。
[0023]图2为本专利技术实施例1中温度计量和流量计量信号传输路径图
。
[0024]图3为本专利技术换能器主视图
。
[0025]图4为本专利技术换能器俯视图
。
[0026]图5为本专利技术流量计量流程图
。
[0027]图6为本专利技术实施例1中测试温度计量信号传播时间与环境温度的关系图
。
[0028]图7为本专利技术实施例2中超声水表主视剖视图
。
[0029]图8为本专利技术实施例2中温度计量和流量计量信号传输路径图
。
[0030]附图标号：1为控制电路，2为上游换能器，
201
为压电陶瓷，
202
为胶层，3为下游换能器，4为一体式管段，5为上游反射镜，6为下游反射镜，7为中间反射镜
。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术
。
[0032]实施例1：如图1所示，一体式超声水表，包括控制电路
1、
一体式管段
4、
上游换能器
2、
下游换能器
3、
上游反射镜
5、
下游反射镜
6。
[0033]控制电路1包括温度计算模块
、
流量计算模块
、
温度补偿模块
。
[0034]换能器包括压电陶瓷
201、
胶层
202 。
[0035]其连接关系为：控制电路1通过导线连接2个压电陶瓷
201
，压电陶瓷
201
与一体式
管段4通过胶层
202
连接
。
[0036]如图
3、4
所示，本实施例中压电陶瓷
201
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种一体式超声水表，其特征在于，包括控制电路
、
一体式管段
、2
个换能器
、2
个或3个反射镜；换能器包括压电陶瓷
、
胶层；控制电路包括温度计算模块
、
流量计算模块
、
温度补偿模块；其连接关系为：控制电路通过导线连接2个压电陶瓷，2个压电陶瓷分别通过胶层粘接于一体式管段一侧的外壁；反射镜总数量为2时，2个反射镜装在一体式管段另一侧内壁上；反射镜总数量为3时，1个反射镜装在一体式管段同一侧内壁上，另2个反射镜装在一体式管段另一侧内壁上
。2.
根据权利要求1所述的一种一体式超声水表，其特征在于，控制电路可以发射2种不同频率的超声波信号，分别为流量计量信号和温度计量信号
。3.
根据权利要求2所述的一种一体式超声水表，其特征在于，流量计量信号频率为换能器厚度振动的谐振频率，温度计量信号频率为换能器径向振动的谐振频率
。4.
根据权利要求2所述的一种一体式超声水表，其特征在于，当下游换能器接收到的最大信号幅值低于
40dB
时，控制电路对上游换能器进行扫频；此时的频率为最新的温度计量信号频率；扫频步长为
0.5kHz
；扫频范围为；其中
x
为流量计量信号频率，
n
为压电陶瓷直径与厚度之比
。5.
根据权利要求1所述的一种一体式超声水表，其特征在于，流量计量信号通过各反射镜传输，传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏飞，郑小龙，陈超然，杨金合，许浩然，卢其鑫，高绪瀚，沈华刚，陈维广，赵磊，范建华，王建华，
申请(专利权)人：青岛鼎信通讯股份有限公司青岛鼎信通讯电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：