低功耗與高精度是熱量表的關(guān)鍵。本文設(shè)計(jì)了基于超低功耗單片機(jī)msp430系列為主要控制器和高精度tdc-gp21為主測(cè)量芯片的的小管道超聲波式熱量表。液晶漢顯,用戶界面良好。通信方式多樣,抄表方便。實(shí)驗(yàn)表明,本設(shè)計(jì)具有超功耗低、精度高、對(duì)外界環(huán)境要求低,易于集中管理等優(yōu)點(diǎn)。

熱計(jì)量施工圖、說明 1 超聲波熱量表 超聲波熱量表的安裝及注意事項(xiàng): 配置：超聲波熱量表、測(cè)溫球閥、電動(dòng)溫控閥、熱量表配套活接、過濾器、 手動(dòng)球閥（或鎖閉閥）。 (1)熱量表、測(cè)溫球閥、電動(dòng)溫控閥安裝示意圖 (2)施工條件 a）系統(tǒng)及過濾器雜質(zhì)排除干凈，管道系統(tǒng)中無雜質(zhì)； b）安裝熱量表的環(huán)境中無漏水情況，相對(duì)空氣濕度不超過85%。 c）超聲波熱量表調(diào)試，必須要從過濾器排污，排污時(shí)將熱量表用塑料袋 套住，防止排污泄水導(dǎo)致熱量表進(jìn)水損壞。 (3)熱量表安裝 1.安裝位置：熱量表按設(shè)計(jì)安裝在進(jìn)水管（供水管）。電動(dòng)溫控閥安裝在回水 管測(cè)溫球閥后。 a，熱量表要安裝在合適的位置，以便于操作、讀取與維護(hù)維修。 b，熱量表上的鉛封不能損壞。 c，安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格要求，謹(jǐn)慎操作，防止人為損壞。 熱計(jì)量施工圖、說明 2 d，超聲波熱量表可水平或垂直安裝，垂直安裝時(shí)，應(yīng)使進(jìn)水方向由下進(jìn)水；

超聲波熱量表的持久性檢驗(yàn)

低功耗與高精度是熱量表的關(guān)鍵。本文設(shè)計(jì)了基于超低功耗單片機(jī)msp430系列為主要控制器和高精度tdc-gp21為主測(cè)量芯片的的小管道超聲波式熱量表。液晶漢顯,用戶界面良好。通信方式多樣,抄表方便。實(shí)驗(yàn)表明,本設(shè)計(jì)具有超功耗低、精度高、對(duì)外界環(huán)境要求低,易于集中管理等優(yōu)點(diǎn)。

本文介紹了超聲波熱量表的結(jié)構(gòu)和計(jì)量原理;熱量表溫度測(cè)量采用pt1000溫度傳感器,并且得出了一個(gè)簡(jiǎn)單的多項(xiàng)式表示溫度和電壓的關(guān)系;流量測(cè)量采用超聲波頻率差法流量計(jì);控制電路采用stc12c5410ad單片機(jī)作為微控制器。

鑒于超聲波傳感器在管道上的安裝問題,設(shè)計(jì)了直通式管道,徹底解決了超聲波傳感器的入射角問題,采用高精度的時(shí)間測(cè)量芯片tdc-gp2解決了時(shí)差法的測(cè)量精度問題,并采用了當(dāng)前最流行的低功耗單片機(jī)msp430作為積算儀,通過軟件設(shè)置,使系統(tǒng)能以較低的功耗工作。

超聲波熱量表安裝原則 一、管段式超聲熱量表安裝原則 1.直管段要求 熱量表的安裝位置、被測(cè)管道的狀態(tài)均對(duì)測(cè)量精度有影響，因此選擇滿足下 列條件的場(chǎng)所。 ?上游側(cè)10d，下游側(cè)5d以上的直管段；若安裝管道遇到縮管、擴(kuò)管、 彎頭等阻流連接件時(shí)，請(qǐng)選擇合適的安裝位置。 ?上游側(cè)30d以內(nèi)，確保無擾動(dòng)流動(dòng)的因素（泵、閥、節(jié)流孔等）。 最短直管段長(zhǎng)度表（d為公稱直徑） 超聲波熱量表安裝原則 2.建議安裝位置 ?首選液體向上（或斜向上）流動(dòng)的豎直管道，其次是水平管道，盡量避 開液體向下（或斜向下）流動(dòng)的管道，防止液體不滿管。 ?安裝位置不要選在管道走向的最高點(diǎn)，防止管道內(nèi)因有氣泡聚集而造成 測(cè)量不正常（如下圖所示）。 安裝位置示意圖 ?熱量表在水平管道上安裝時(shí)，儀表面板要保持水平，特殊情況需要傾斜 時(shí)，傾斜角度不超過30°。 ?管段式超聲熱量表具體安裝方法因熱表種

超聲波熱量表的安裝

熱量表是供熱體系中的關(guān)鍵儀表。本文在介紹超聲波時(shí)差法流量及熱量測(cè)量原理的基礎(chǔ)上,采用低功耗的高性能單片機(jī)和高性能的信號(hào)處理專用芯片,解決了高精度超聲波傳輸時(shí)間測(cè)量及流體溫度測(cè)量問題,開發(fā)了超聲波熱量表。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有較高的測(cè)量精度、對(duì)管徑的適應(yīng)性強(qiáng)、非接觸流體、不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài)、不產(chǎn)生附加阻力、易于數(shù)字化管理等優(yōu)點(diǎn),是理想的節(jié)能型熱量表。

該文設(shè)計(jì)了一種低功耗高精度的超聲波熱量表。熱量表采用msp430作為mcu,使用時(shí)間測(cè)量芯片tdc-gp21來測(cè)量超聲波前向和后向傳播時(shí)間,利用熱敏電阻pt1000測(cè)量進(jìn)水口和出水口處溫度。文中從硬件設(shè)計(jì)入手,探討了熱量表的組成原理,并基于該硬件設(shè)計(jì)了熱量計(jì)算軟件。實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明,該熱量表具有較高的計(jì)量精度和良好的穩(wěn)定性。

超聲波流量計(jì)、超聲波熱量表

分析超聲波熱量表流量測(cè)量原理及誤差產(chǎn)生原因,同時(shí)基于流體力學(xué)修正流量原理并結(jié)合大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出一種新的流量修正方法——查表法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,用查表法修正流量后,測(cè)量誤差小于±2%,達(dá)到了超聲波熱量表二級(jí)表的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

為解決戶用超聲波熱量表對(duì)熱量的高精度計(jì)量,在對(duì)戶用超聲波熱量表流量測(cè)量方案及工作原理分析基礎(chǔ)上,提出應(yīng)用時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器tdc-gp21實(shí)現(xiàn)時(shí)間和溫度的高精度、低功耗測(cè)量方案,并且完成了以msp430低功耗單片機(jī)為核心的系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了高精度、低功耗、低成本的戶用超聲波熱量表設(shè)計(jì)。該方案所體現(xiàn)的設(shè)計(jì)思路不僅適用于戶用超聲波熱量表,對(duì)其它大口徑、大流量超聲波熱量表同樣具有參考意義。

設(shè)計(jì)以超低功耗單片機(jī)msp430f4371為主要控制器的小管道熱量表。采用高精度時(shí)間測(cè)量芯片tdc-gp21實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量并通過超聲波實(shí)現(xiàn)管道液體流量測(cè)量;采用m-bus和紅外實(shí)現(xiàn)通信并數(shù)據(jù)加密,可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)手持儀抄表和遠(yuǎn)程抄表;采用漢顯,方便居民查看。通過校表臺(tái)試驗(yàn),本產(chǎn)品功耗低、誤差小于1%且穩(wěn)定。

針對(duì)供熱系統(tǒng)分戶式熱量計(jì)量要求,設(shè)計(jì)了一種基于相差積分法的超聲波熱量表。主要介紹了相差積分法的超聲波流量測(cè)量原理和實(shí)現(xiàn)方法,以及方案中所涉及到的熱量計(jì)算、溫度測(cè)量原理等;根據(jù)測(cè)量要求,設(shè)計(jì)了以msp430f437為控制核心的硬件測(cè)試電路。由于熱量表需用電池供電,為了保證熱量表的長(zhǎng)期運(yùn)行,在硬件和軟件上都進(jìn)行了低功耗設(shè)計(jì)。最后,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試和測(cè)試實(shí)驗(yàn),并對(duì)流量測(cè)量結(jié)果作了簡(jiǎn)單的誤差分析。

按熱量計(jì)價(jià)收費(fèi)將成為供熱供暖工作的重點(diǎn);為此,對(duì)熱量計(jì)量裝置進(jìn)行了深入研究,提出了一種基于時(shí)差法的高精度超聲波熱量表設(shè)計(jì)方案;設(shè)計(jì)選用低功耗μpd78f0485單片機(jī)作為微控制器,結(jié)合高精度時(shí)間測(cè)量芯片tdc-gp21,將熱量計(jì)量主要參數(shù)溫度和流量的測(cè)量全部轉(zhuǎn)換成對(duì)時(shí)間的測(cè)量,簡(jiǎn)化了測(cè)量指標(biāo),最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸功能;測(cè)試結(jié)果表明該超聲波熱量表測(cè)量精度達(dá)到了國(guó)家2級(jí)熱量表的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),具有一定的工程價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。

從易于批量生產(chǎn)的角度設(shè)計(jì)了一款高精度超聲波熱量表。熱量表處理器選用低功耗cpu芯片msp430f4371,時(shí)間測(cè)量芯片選用了高精度的tdc-gp21,配合超聲波換能器測(cè)量水的流速,配合pt1000測(cè)量入水口和出水口的水溫?；碓O(shè)計(jì)為u型方案,此外系統(tǒng)留有紅外通信接口和m_bus接口兩種通信方式。測(cè)試結(jié)果表明,熱量表通過批量生產(chǎn)依然可以保持較低的功耗,具有較高的精確度和良好的穩(wěn)定性。

為了延長(zhǎng)超聲波熱量表的使用周期,設(shè)計(jì)了一種能夠自動(dòng)降低功耗的超聲波熱量表。該設(shè)備采用智能測(cè)量頻率技術(shù),即根據(jù)檢測(cè)到的流速情況調(diào)節(jié)檢測(cè)頻率,從而達(dá)到降低功耗,延長(zhǎng)電池壽命的目的,此外還簡(jiǎn)單介紹了專門設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、時(shí)鐘模塊和串口模塊。

超聲波流量傳感器作為超聲波熱量表的重要組成部分，其流量測(cè)量準(zhǔn)確度直接影響熱量表的整體準(zhǔn)確度。流量測(cè)量管段的機(jī)械結(jié)構(gòu)和超聲波信號(hào)的采集處理是影響流量測(cè)量精度的兩個(gè)重要因素。由于超聲波在水中的傳播速度與在管段內(nèi)水的流場(chǎng)特性和溫度有關(guān)，在超聲波流量測(cè)量與計(jì)算時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，可提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。

目前,供熱服務(wù)首要關(guān)心的是高精度的測(cè)量、計(jì)費(fèi)和管理,因此設(shè)計(jì)出超低功耗、計(jì)量準(zhǔn)確的熱量表成為首要解決的問題。熱量屬于過程量,傳統(tǒng)的測(cè)量方法對(duì)過程計(jì)量的本身就存在較大的難度,而且存在測(cè)量誤差大、修正因素多等問題,對(duì)于小溫差、小流速流體,很難完成溫度的高精度測(cè)量;并且很多熱量表的功耗很大,無法滿足電池長(zhǎng)時(shí)期驅(qū)動(dòng)的要求。熱量表由流量計(jì)、配對(duì)溫度計(jì)和積算儀等部分組成,提出的基于msp430fw42x的熱量表能夠?qū)崿F(xiàn)功耗低、測(cè)量準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大的特點(diǎn),具有性能優(yōu)越、功能完善、使用范圍廣、長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性高、體積小巧、使用安裝便捷的特點(diǎn)。

熱量表是用于測(cè)量熱交換系統(tǒng)所釋放熱量的儀表,本文設(shè)計(jì)的超聲波熱量表基于m430f4152單片機(jī),使用tdc-gp2芯片設(shè)計(jì)溫度流量測(cè)量系統(tǒng),并配有m-bus通訊總線接口用于遠(yuǎn)程抄表收費(fèi)和管理。本文對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的硬件構(gòu)成、系統(tǒng)熱量計(jì)算原理和需要注意的問題等方面進(jìn)行了討論。

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《供熱計(jì)量技術(shù)規(guī)程》中，已將新竣工建筑必須安裝供熱計(jì)量裝置．以及供熱企業(yè)和終端用戶間的熱量結(jié)算應(yīng)以熱量表作為結(jié)算依據(jù)列入強(qiáng)制性條款。由此可見．熱量表在以供熱計(jì)量為中心的供熱體制改革中的重要地位。當(dāng)前熱量表市場(chǎng)已形成產(chǎn)品的主要類型是機(jī)械式熱量表、電磁式熱量表、超聲波式熱量表．現(xiàn)就這3種熱量表從技術(shù)層面上作一些概述、比對(duì)、分析，希望有助于推動(dòng)供熱體制改革的發(fā)展。