本發(fā)明涉及一種基于線性磁傳感器的流量表高分辨率計數(shù)轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)：

當前市場上大量在使用的切斷型流量表，一般通過對表用計數(shù)器進行機電改造，讀取表用計數(shù)器的字輪計數(shù)值。常見的方式有：（1）在計數(shù)器第二輪增加一個磁鋼，使用干黃管或磁開關進行計數(shù)，計數(shù)分辨率為第三輪單位示值；如果磁鋼安裝在計數(shù)器頭輪，計數(shù)分辨率為第二輪單位示值；（2）改造第二輪到第八輪字輪使用光電原理直讀；（3）使用圖像直讀識別第二輪到第八輪。以上（2）（3）方法一般避開頭輪，因為頭輪靜止時會處于任意角度，字輪上的數(shù)值一般不會處于正顯示位置，而其他字輪靜止時都會處于顯示正中，便于光電或圖像進行處理。以上3種方法對計數(shù)器的采集分辨率最高只能到第二位示值單位值，例如一般民用流量表計數(shù)器示值末位為0.001方，而以上方法最高僅能達到0.01方，實際上多數(shù)廠家智能讀表分辨率一般為0.1方，對于燃氣持續(xù)微小流量泄露的異常狀況，以上結(jié)構(gòu)無法滿足采集需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于線性磁傳感器的流量表高分辨率計數(shù)轉(zhuǎn)換裝置的技術(shù)方案。

所述的基于線性磁傳感器的流量表高分辨率計數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于包括計數(shù)架、計數(shù)器、驅(qū)動齒輪和線性磁傳感器，計數(shù)器和驅(qū)動齒輪均設置在計數(shù)架上，驅(qū)動齒輪驅(qū)動計數(shù)器的頭輪，頭輪上設置有兩個極性相反的磁鋼，兩個磁鋼與頭輪的圓心位于同一直線上，頭輪下方的切線上設置一采集電路板，采集電路板設置在計數(shù)架上，線性磁傳感器設置在采集電路板上，線性磁傳感器與兩個磁鋼相配合。

所述的基于線性磁傳感器的流量表高分辨率計數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述線性磁傳感器連接設置一ad轉(zhuǎn)換單元，ad轉(zhuǎn)換單元設置在顯示控制電路板上。

所述的基于線性磁傳感器的流量表高分辨率計數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述兩個磁鋼分別設置在頭輪的數(shù)字位置。

所述的基于線性磁傳感器的流量表高分辨率計數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述兩個磁鋼分別設置在頭輪的2和7兩個數(shù)字位置。

所述的基于線性磁傳感器的流量表高分辨率計數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述兩個磁鋼分別設置在頭輪的3和8兩個數(shù)字位置。

所述的基于線性磁傳感器的流量表高分辨率計數(shù)轉(zhuǎn)換裝置采集數(shù)據(jù)的方法，其特征在于：ad轉(zhuǎn)換單元間隔50ms對當前磁場進行采集，對采集的數(shù)據(jù)a與上次采集的數(shù)據(jù)m0進行比較，如果采集數(shù)據(jù)大于ad轉(zhuǎn)換器及磁傳感器的總誤差，認為數(shù)據(jù)有效，計入m1；否則丟棄，如此類推記錄磁鋼數(shù)據(jù)表mn，其中n極數(shù)據(jù)為負值，s極為正；

所述數(shù)據(jù)表mn采取以下步驟構(gòu)建：

步驟1：判斷采集數(shù)據(jù)是否大于該磁鐵極值的1.5倍，大于則判為磁干擾，小于則執(zhí)行步驟2；

步驟2：判斷當前采集值與上次采集值變化趨勢，連續(xù)多次采集值為增大，則字輪處于上半圈即1-5，波形圖中為上升曲線段；連續(xù)多次采集值為減小，則字輪處于下半圈即6-0，波形圖中為下降曲線段；

當字輪處于上半圈，當前采集數(shù)據(jù)比上次采集小，隨后連續(xù)多次減小時，判斷字輪轉(zhuǎn)過s極磁場極大值maxs，即波形圖中峰值，則當前字輪為5，

同樣的，當字輪處于下半圈，當前采集數(shù)據(jù)比上次采集大，隨后連續(xù)多次增大時，判斷字輪轉(zhuǎn)過n極磁場極大值minn，即波形圖中谷值，則當前字輪為0；

步驟3：通過上次轉(zhuǎn)動一圈兩極磁場極大值maxs、minn，其差值qm為磁場量程范圍，此范圍作為本次轉(zhuǎn)動一圈的參考區(qū)間，用來確定其它數(shù)字；當處于上半圈時：采集值處于以下區(qū)間時對應數(shù)字1,2,3,4，

[minn+30%qm，minn+46%qm，minn+54%qm，minn+70%qm，minn+qm]

同樣處于下半圈時：采集值處于以下區(qū)間時對應數(shù)字6,7,8,9，

[maxs-30%qm，maxs-46%qm，maxs-54%qm，maxs-70%qm，maxs-qm]

通過差別比較以上8個數(shù)字，這幾個數(shù)字由于是查表得出，能夠能與字輪不同步，可作為微小流量識別計算使用，而0,5數(shù)字的識別能夠作為實時計量數(shù)據(jù)。

本發(fā)明在頭輪上設置有兩個極性相反的磁鋼，兩個磁鋼與頭輪的圓心位于同一直線上，頭輪下方的切線上設置一采集電路板，采集電路板設置在計數(shù)架上，線性磁傳感器設置在采集電路板上，線性磁傳感器與兩個磁鋼相配合，兩個磁鋼分別設置在頭輪的數(shù)字位置（如2和7），兩個磁鋼放置的位置可隨意選取，由采集到的信號處理后得到與字輪的數(shù)字關系，能增強切斷型流量表在持續(xù)小流量泄露時的安全保障能力。

本發(fā)明能提高實時采集的分辨率，同時該裝置能對字輪的數(shù)字定位，具備抗磁干擾能力強，成本低，結(jié)構(gòu)簡單的特點，尤其適用于切斷型膜式燃氣表對微小流量的采集需求。

附圖說明

圖1為計數(shù)器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為計數(shù)器側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為磁鋼安裝示意圖；

圖4為字輪轉(zhuǎn)動磁場波形；

圖中：1-計數(shù)架，2-計數(shù)器，3-驅(qū)動齒輪，4-采集電路板，5-頭輪，6-磁鋼。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明：

基于線性磁傳感器的流量表高分辨率計數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，包括計數(shù)架1、計數(shù)器2、驅(qū)動齒輪3和線性磁傳感器，計數(shù)器2和驅(qū)動齒輪3均設置在計數(shù)架1上，驅(qū)動齒輪3驅(qū)動計數(shù)器的頭輪5，頭輪5上設置有兩個極性相反的磁鋼6，采用2個極性相反的磁鋼有最佳的采集識別效果，兩個磁鋼6與頭輪5的圓心位于同一直線上，跟隨頭輪轉(zhuǎn)動，頭輪下方的切線上設置一采集電路板4，采集電路板4設置在計數(shù)架1上，線性磁傳感器設置在采集電路板4上，線性磁傳感器與兩個磁鋼相配合。

線性磁傳感器連接設置一ad轉(zhuǎn)換單元，ad轉(zhuǎn)換單元設置在顯示控制電路板上，顯示控制電路板上是每個流量表的基本構(gòu)成，在此不再贅述。

具體地，兩個磁鋼分別設置在頭輪的數(shù)字位置，2個磁鋼放置的位置可隨意選取，由采集到的信號處理后得到與字輪的數(shù)字關系。

作為優(yōu)選，兩個磁鋼分別設置在頭輪的2和7兩個數(shù)字位置，此時采集電路板設置在數(shù)字2的下方切線上。當數(shù)字2位置采集到最強單極磁信號時，計數(shù)器正前面顯示的數(shù)字正好為0，此過程稱為數(shù)字0定位，采集到最強相反極性磁場時，計數(shù)器正面顯示的數(shù)字正好為5。

作為優(yōu)選，兩個磁鋼分別設置在頭輪的3和8兩個數(shù)字位置，此時采集電路板設置在數(shù)字3的下方切線上。

本方案采集方法的原理如下：出廠設置時將液晶累計示數(shù)設為與機械計數(shù)器的示數(shù)相同，當流量表正常用氣時，計數(shù)器頭輪帶動內(nèi)部2個磁鋼轉(zhuǎn)動，線性磁傳感器采集到最強n極磁場，n極磁鋼逐漸減弱到0，計數(shù)器正面顯示的數(shù)字為2與3的中點，隨后s極磁場逐漸增加，達到最大值時顯示的數(shù)字為5，隨后s極磁場逐漸減弱到0，顯示的數(shù)字為7與8的中點，由于2個磁鋼距離線性磁傳感器距離不同，采集到的磁場強度和方向不同，通過定時采集磁場大小及方向，判斷前后2次采集的磁場變化，通過比較查表法，可判斷出當前字輪的顯示位置；為便于識別，定時采集的定時時間應小于頭輪轉(zhuǎn)動半周的時間。

實施例：如圖2所示，在頭輪（圖2）內(nèi)側(cè)外壁對應2、7的數(shù)字位置放置軸向且磁極相反的磁鋼，在2號數(shù)字下方靠近字輪邊沿處放置采集電路板，采集電路板上設置線性磁傳感器，當正常通氣時，字輪沿順時針方向轉(zhuǎn)動，當2號數(shù)字處的磁鋼接近下方采集電路板時，線性磁傳感器采集到最強n極磁場，對應計數(shù)器頭輪的示值為‘0’，繼續(xù)通氣時，3號數(shù)字的掃過下方的采集電路板，由于磁鋼遠離，線性磁傳感器采集到的n極磁場呈線性衰減，當運行到4、5號數(shù)字掃過采集電路板時，磁場為0；隨后s極磁場由于距離7號位置磁鋼越來越近，s極磁場逐漸增強到極值，對應計數(shù)器頭輪的示值為‘5’，當運行到9、0號數(shù)字掃過采集電路板時，s極磁場逐漸減弱到0。如此重復計數(shù)，如果檢測到的不是這個序列，則存在磁干擾。這樣大大提高了抗干擾能力，對于0.001方的計數(shù)器，微小流量采集分辨率細分可達0.001方，通過判斷2個方向的最強磁場進行一次計量，實時準確性為0.01方。

由于2個磁鋼根據(jù)目前市場通用標準其磁場強度誤差可達30%，因此不宜直接使用采集數(shù)據(jù)進行查表得出字輪位置，這樣生產(chǎn)需要單臺校準，工藝復雜不實用。因此需要算法對采集數(shù)據(jù)進行分析且避免使用絕對數(shù)據(jù)值。

具體算法如下：

ad轉(zhuǎn)換單元間隔50ms對當前磁場進行采集，對采集的數(shù)據(jù)a與上次采集的數(shù)據(jù)m0進行比較，如果采集數(shù)據(jù)大于ad轉(zhuǎn)換器及磁傳感器的總誤差，認為數(shù)據(jù)有效，計入m1；否則丟棄，如此類推記錄磁鋼數(shù)據(jù)表mn，其中n極數(shù)據(jù)為負值，s極為正。

數(shù)據(jù)表mn采取以下步驟構(gòu)建：

步驟1：判斷采集數(shù)據(jù)是否大于該磁鐵極值的1.5倍，大于則判為磁干擾，小于則執(zhí)行步驟2；

步驟2：判斷當前采集值與上次采集值變化趨勢，連續(xù)多次采集值為增大，則字輪處于上半圈即1-5，波形圖中為上升曲線段；連續(xù)多次采集值為減小，則字輪處于下半圈即6-0，波形圖中為下降曲線段；

當字輪處于上半圈，當前采集數(shù)據(jù)比上次采集小，隨后連續(xù)多次減小時，判斷字輪轉(zhuǎn)過s極磁場極大值maxs，即波形圖中峰值，則當前字輪為5，

同樣的，當字輪處于下半圈，當前采集數(shù)據(jù)比上次采集大，隨后連續(xù)多次增大時，判斷字輪轉(zhuǎn)過n極磁場極大值minn，即波形圖中谷值，則當前字輪為0；

步驟3：通過上次轉(zhuǎn)動一圈兩極磁場極大值maxs、minn，其差值qm為磁場量程范圍，此范圍作為本次轉(zhuǎn)動一圈的參考區(qū)間，用來確定其它數(shù)字；當處于上半圈時：采集值處于以下區(qū)間時對應數(shù)字1,2,3,4，

[minn+30%qm，minn+46%qm，minn+54%qm，minn+70%qm，minn+qm]

同樣處于下半圈時：采集值處于以下區(qū)間時對應數(shù)字6,7,8,9，

[maxs-30%qm，maxs-46%qm，maxs-54%qm，maxs-70%qm，maxs-qm]

通過差別比較以上8個數(shù)字，這幾個數(shù)字由于是查表得出，能夠能與字輪不同步，可作為微小流量識別計算使用，而0,5數(shù)字的識別能夠作為實時計量數(shù)據(jù)。