CN108759944A - 一种自供电的复合式超声流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自供电的复合式超声流量计，涉及流量测量领域，包括自供电模块、超声传感器、超声激励与回波放大模块、数据存储模块、通讯模块、微控制器和显示模块；所述超声激励与回波放大模块、所述数据存储模块、所述通讯模块、所述显示模块分别和所述微控制器电气连接；所述超声激励与回波放大模块、所述数据存储模块、所述通讯模块、所述显示模块、所述微控制器分别和所述自供电模块电气连接；所述超声传感器和所述超声激励与回波放大模块电气连接。本发明所述自供电的复合式超声流量计，解决传统超声流量计需要经常更换电池或取电不方便的问题，实现超声流量计的长年计量，同时解决了超声流量计损坏，引起计量缺失的计量收费问题。

Description

一种自供电的复合式超声流量计

技术领域

本发明涉及流量测量领域，尤其涉及一种自供电的复合式超声流量计。

背景技术

流量计量对于工业而言几乎是不可或缺的工艺参量，超声流量计是流量计中的一个重要品类，它既可以测量大管径的介质流量，也可以用于不易接触和观察的介质的测量，它的测量准确度很高，几乎不受被测介质的各种参数的干扰，测量范围大、无任何转动部件、故障率少、寿命长，尤其可以解决其它仪表无法实现的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题，并且能解决无涡轮、罗茨流量计因机械磨损以及粉尘导致的测量精度逐年下降的问题。很多天然气贸易交接、能源、环保、燃气公司、自来水公司等需要高精度计量的场合，都会选用超声流量计。

但是目前的超声流量计一般都是采用电池供电或直接从市电取电的方式供电，电池供电方式需要定期更换电池，否则出现装置供电不足或超声换能器损坏而导致无法计量流量，引起计量收费的问题；市电取电方式需要布置电源线，偏远野外场合成本高，在易燃易爆场合使用市电也存在极大的安全隐患。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种自供电的复合式超声流量计，采用自供电技术，解决传统超声流量计需要经常更换电池或取电不方便的问题，实现超声流量计的长年计量；同时，采用复合式结构，解决了超声流量计损坏，导致计量缺失的而引发计量收费问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是传统的超声流量计一般都是采用电池供电或直接从市电取电的方式供电，电池供电方式需要定期更换电池，否则出现装置供电不足或超声换能器损坏而导致无法计量流量，引起计量收费的问题；市电取电方式需要布置电源线，偏远野外场合成本高，在易燃易爆场合使用市电也存在极大的安全隐患。

为实现上述目的，本发明提供了一种自供电的复合式超声流量计，其特征在于，包括自供电模块、超声传感器、超声激励与回波放大模块、数据存储模块、通讯模块、微控制器和显示模块；所述超声激励与回波放大模块、所述数据存储模块、所述通讯模块、所述显示模块分别和所述微控制器电气连接；所述超声激励与回波放大模块、所述数据存储模块、所述通讯模块、所述显示模块、所述微控制器分别和所述自供电模块电气连接；所述超声传感器和所述超声激励与回波放大模块电气连接。

进一步地，所述自供电模块包括涡轮转子、定子线圈、锂电池充电管理单元和锂电池。

进一步地，所述涡轮转子的叶片安装有永磁式磁体。

进一步地，所述涡轮转子的叶片为螺旋状叶片。

进一步地，所述涡轮转子的叶片数量可以根据管道的直径调整。

进一步地，所述自供电的复合式超声流量计还包括磁电转换电路，所述自供电模块、所述微控制器分别和所述磁电转换电路电气连接。

进一步地，所述超声传感器安装在管壁外侧，成对对射使用。

进一步地，所述显示模块为液晶显示屏。

进一步地，所述微控制器采用MSP430系列单片机或STM8L系列单片机。

进一步地，所述通讯模块为无线通讯模块或有线通讯模块。

本发明利用涡流复合式永磁发电机对锂电池进行充电，实现装置的自供电，解决传统超声流量计需要经常更换电池或取电不方便的问题，实现超声流量计的长年计量，采用涡流复合式永磁发电机，解决了超声流量计损坏，导致计量缺失而引发计量收费问题。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是自供电的复合式超声流量计的整体框图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例1

图1是自供电的复合式超声流量计的整体框图。如图1所示，自供电的复合式超声流量计包括自供电模块、超声传感器、超声激励与回波放大模块、数据存储模块、通讯模块、微控制器和显示模块；所述超声激励与回波放大模块、所述数据存储模块、所述通讯模块、所述显示模块分别和所述微控制器电气连接；所述超声激励与回波放大模块、所述数据存储模块、所述通讯模块、所述显示模块、所述微控制器分别和所述自供电模块电气连接；所述超声传感器和所述超声激励与回波放大模块电气连接。

所述自供电模块包括涡轮转子、定子线圈、锂电池充电管理单元和锂电池，所述涡轮转子的叶片上装有永磁式磁体，所述涡轮转子的叶片为螺旋状，叶片数量根据管道直径变化而不同。

所述微控制器采用德州仪器MSP430系列单片机或意法半导体公司的STM8L系列单片机，所述显示模块可以采用液晶显示屏，所述通讯模块为无线通讯模块或有线通讯模块。

在实际测量过程中，超声波流量计采用时差式测量原理：成对的超声波传感器一起使用，其中一个超声波传感器由超声激励与回波放大模块驱动，发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后，被另一个超声波传感器接收到，由超声激励与回波放大模块放大并初步处理，然后，第二个超声波传感器同样发射信号被第一个超声波传感器接收到并初步处理，初步处理的信号送给微控制器计算，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差，根据推算可以得出流速和流量值，微控制器会通过显示模块显示流量数据，通过数据存储模块定时存储测量数据，并将数据通过通讯模块上传至上位机或远端控制器，实现实时监控。

涡轮转子安装在管道中心，两端由轴承支撑.当流体通过管道时，冲击叶片，使涡轮转子产生旋转，装在外壳的定子线圈周期性地切割电磁铁产生的磁力线，改变定子线圈的磁通量，根据电磁感应原理，在定子线圈内将感应出脉动的电势信号，给锂电池充电管理单元存储，锂电池充电管理单元会将能量存储在锂电池中，给锂电池及时补充能量，从而克服只靠电池供电或向地面取电的弊端。

实施例2

如图1所示，自供电的复合式超声流量计还包括磁电转换电路，所述自供电模块、所述微控制器分别和所述磁电转换电路电气连接，当流体通过管道时，冲击涡轮转子的叶片，使涡轮转子产生旋转，在一定的流量范围内，涡轮转子的旋转角速度与流体流速成正比；涡轮转子的转速通过磁电转换电路来检测，并将检测到的信号送入微控制器，从而可以计算得到通过管道的流体流量并作为计量备份，通过数据存储模块定时存储备份数据。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自供电的复合式超声流量计，其特征在于，包括自供电模块、超声传感器、超声激励与回波放大模块、数据存储模块、通讯模块、微控制器和显示模块；所述超声激励与回波放大模块、所述数据存储模块、所述通讯模块、所述显示模块分别和所述微控制器电气连接；所述超声激励与回波放大模块、所述数据存储模块、所述通讯模块、所述显示模块、所述微控制器分别和所述自供电模块电气连接；所述超声传感器和所述超声激励与回波放大模块电气连接。

2.如权利要求1所述的自供电的复合式超声流量计，其特征在于，所述自供电模块包括涡轮转子、定子线圈、锂电池充电管理单元和锂电池。

3.如权利要求2所述的自供电的复合式超声流量计，其特征在于，所述涡轮转子的叶片安装有永磁式磁体。

4.如权利要求3所述的自供电的复合式超声流量计，其特征在于，所述涡轮转子的叶片为螺旋状叶片。

5.如权利要求3所述的自供电的复合式超声流量计，其特征在于，所述涡轮转子的叶片数量可以根据管道的直径调整。

6.如权利要求1所述的自供电的复合式超声流量计，其特征在于，所述自供电的复合式超声流量计还包括磁电转换电路，所述自供电模块、所述微控制器分别和所述磁电转换电路电气连接。

7.如权利要求1所述的自供电的复合式超声流量计，其特征在于，所述超声传感器安装在管壁外侧，成对对射使用。

8.如权利要求1所述的自供电的复合式超声流量计，其特征在于，所述显示模块为液晶显示屏。

9.如权利要求1所述的自供电的复合式超声流量计，其特征在于，所述微控制器采用MSP430系列单片机或STM8L系列单片机。

10.如权利要求1所述的自供电的复合式超声流量计，其特征在于，所述通讯模块为无线通讯模块或有线通讯模块。