CN100580398C - 机械式热量表基表转动频率的超声波检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械式热量表基表转动频率的超声波检测方法。在机械式热量表基表中装有测量圆盘，并与两个超声波换能器都浸在水中，两个超声波换能器置于测量圆盘的上方，且成V字形，其中一个超声波发射换能器向测量圆盘连续发射超声波，测量圆盘一半涂有吸声材料，一半涂有反射材料，经测量圆盘反射后的超声波信号由另一个超声波接收换能器所接收，经反射材料反射后的超声波接收信号幅值较大，而经吸声材料反射后的超声波接收信号幅值较小，通过信号处理电路检测经圆盘反射后超声波信号的强弱变化判断基表转动频率，由此计算得到热量表的流量。本发明避免了传统检测方法易受水质中铁锈影响或信号处理易受电磁干扰的缺点，后端处理电路简单。
Description
技术领域
本发明涉及应用于机械式热量表基表转动频率的检测方法，尤其是涉及一种机械式热量表基表转动频率的超声波检测方法。
背景技术
目前，机械式热量表因其原理简单、易实现的优点而被广泛使用。机械式热量表的基本原理都是通过检测基表中叶轮的机械转动频率来计量流量，进而得到热量。现有机械式热量表基表转动频率的检测方法可分为有磁检测和无磁检测两类。采用干簧管等有磁检测方法检测基表转动频率，由于测量易受水质中铁锈等磁性杂质的影响，已渐渐被无磁检测方法所取代。通过LC振荡电路检测基表转动频率的无磁检测方法，流量测量不受水质中磁性杂志影响，但其LC振荡电路容易受电磁干扰，对于户用热量表来说，这显然无法完全令人满意，因为这意味着用户可能通过电吹风等强电磁工具无意或恶意干扰热量计量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械式热量表基表转动频率的超声波检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
在机械式热量表基表中装有测量圆盘，与机械式热量表基表同轴且同步转动，测量时机械式热量表基表、测量圆盘及两个超声波换能器都浸在水中，两个超声波换能器置于测量圆盘的上方，且成V字形，其中的一个超声波发射换能器向测量圆盘连续发射超声波，测量圆盘一半涂有吸声材料，一半涂有反射材料，经测量圆盘反射后的超声波信号由另一个超声波接收换能器所接收，经反射材料反射后的超声波接收信号幅值较大，而经吸声材料反射后的超声波接收信号幅值较小，通过信号处理电路检测经测量圆盘反射后超声波信号的强弱变化判断基表转动频率，由此计算得到热量表的流量。
所述信号处理电路将超声波换能器接收到的反射信号与参考电平由比较器进行阈值比较，单片机通过形成的方波信号确定机械式热量表基表的转动频率，由此计算得到热量表的流量。
本发明与背景技术相比具有的有益效果是：
避免了现有有磁检测方法易受水质中铁锈影响的缺点，及现有无磁检测方法信号处理电路易受电磁干扰的缺点，具有后端处理电路简单、不受水质中磁性杂质影响且不受电磁信号干扰的优点。
附图说明
图1是基表转动频率的超声波检测方法原理图。
图2是超声波接收信号示意图。
图3是比较器的输出信号示意图。
图4是后端处理电路框架图。
图中：1、吸声材料，2、反射材料，3、转轴，4、超声波接收换能器，5、超声波发射换能器，6、经反射材料反射后的超声波信号，7、参考电平，8、经吸声材料反射后的超声波信号，9、比较器输出信号，10、接收到的超声波信号，11、比较器，12，单片机，T1、短时间间隔，T2、长时间间隔。
具体实施方式
机械式热量表基表转动频率超声波检测方法的原理如图1所示，在机械式热量表基表中装有测量圆盘，与机械式热量表基表同轴且同步转动，测量时机械式热量表基表、测量圆盘及两个超声波换能器都浸在水中，基表叶轮与测量圆盘共用转轴3，液体流过时带动叶轮与测量圆盘同步转动。测量圆盘表面一半涂有能吸收声波的吸声材料1，如树脂材料，另一半则涂有能反射声波的反射材料2，如金属材料。超声波接收换能器4和超声波换发射换能器5放置于圆盘的上方，且两者的轴线成V字形，超声波发射换能器5连续不断向测量圆盘发射超声波信号，经反射后的声波信号由超声波接收换能器4所接收。当测量圆盘转动时，超声波接收换能器4接收到的声波信号如图2所示，经反射材料反射后的超声波信号6幅值较大，而经吸声材料反射后的超声波信号8幅值较小。
需通过信号处理电路对经测量圆盘反射后超声波信号的强弱变化进行检测，以判断基表转动频率。如图2所示，设置参考电平7，其幅值介于经反射材料反射后的超声波信号6与经吸声材料反射后的超声波信号8之间。又如图4所示，通过比较器11对参考电平7与接收到的超声波信号10进行阈值比较，将如图3所示的方波形式的比较器输出信号9送入到单片机12，单片机12经过软件处理得到基表的转动频率，由此计算出热量表的流量。软件处理的具体方法如下：比较器输出信号9的两个相邻脉冲信号上升沿由单片机中的定时器模块捕获，捕获测得的时间间隔为如图3所示的短时间间隔T1或长时间间隔T2。由于超声波频率相对于测量圆盘的转速来说要大得多，所以T2要远大于T1，只要单片机中的定时器相邻两次捕获的时间间隔相差很大，测量圆盘的转数计数器就加一，以此判断基表转动频率。捕获测得的时间间隔若始终为T1或定时器始终未触发，则表示圆盘静止，无流量通过，前者表示圆盘静止时超声波经反射材料2反射，后者表示圆盘静止时超声波经吸声材料1反射。
Claims (1)
1、一种机械式热量表基表转动频率的超声波检测方法，其特征在于：在机械式热量表基表中装有测量圆盘，与机械式热量表基表同轴且同步转动，测量时机械式热量表基表、测量圆盘及两个超声波换能器都浸在水中，两个超声波换能器置于测量圆盘的上方，且成V字形，其中的一个超声波发射换能器向测量圆盘连续发射超声波，测量圆盘一半涂有吸声材料，一半涂有反射材料，经测量圆盘反射后的超声波信号由另一个超声波接收换能器所接收，经反射材料反射后的超声波接收信号幅值较大，而经吸声材料反射后的超声波接收信号幅值较小，通过信号处理电路检测经测量圆盘反射后超声波信号的强弱变化判断基表转动频率，由此计算得到热量表的流量；
所述信号处理电路将超声波换能器接收到的反射信号与参考电平由比较器进行阈值比较，单片机通过形成的方波信号确定机械式热量表基表的转动频率，由此计算得到热量表的流量。
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