一種自愈式精度修正超聲波熱能計量裝置的制造方法
【技術領域】：
[0001] 本實用新型屬于能量計量技術領域，涉及一種自愈式精度修正超聲波熱能計量裝 置，特別是一種采用自愈式修正技術來提高測量精度、穩(wěn)定性和可靠性的超聲波熱能計量 裝置。
【背景技術】：
[0002] 目前，集中供熱和熱量的分戶計量作為節(jié)能減排和改善人民生活質量的重要社會 事業(yè)早已成為供熱界的共識，并逐步提上各級政府的議事日程；國家從2001年開始，即從 熱力體制改革和供熱計量入手，出臺了若干文件和政策規(guī)定，積極推廣熱量分戶計量體制， 特別是近兩年來，國家對推廣熱計量工作越來越重視，要求越來越規(guī)范；新建住宅分戶安裝 熱能計量裝置已成為工程驗收必要條件；在現(xiàn)有技術中，超聲波熱能表是主要用于供熱計 量的專用儀表，2000年以后由歐洲引入國內，限于當時的芯片水平和國內仿制廠家的技術 水平，所生產的熱能表在計量準確度和工況使用方面都出現(xiàn)很大的問題，不能真正滿足國 內的分戶計量要求，很多城市經過近兩年的安裝試點，紛紛決定不再采用國內表，原因在于 經過1-2個采暖季后，超聲波熱能表出現(xiàn)精度超差，甚至無法正常工作；長期以來，超聲波 熱能表精度穩(wěn)定性問題，一直是困擾業(yè)界專家的首要難題，國內外技術專家和學者，試圖通 過加強電子元器件電學檢驗、高低溫老化和換能器配對等形式提高電子元器件的穩(wěn)定性， 進而提高熱能表精度的穩(wěn)定性，但無法根本消除時間漂移的影響，而且出產的產品雖然出 廠時合格，但在工作狀況下精度逐漸超差；由于超聲波熱能表的精度測量非單一物理量的 測量，影響精度的因素復雜，相互交叉影響；因此，分析各種因素建立正確的物理模型、選擇 合理的電路設計和芯片應用是基礎環(huán)節(jié)；對采樣方法的分析和正確選擇、數(shù)據(jù)的采集處理 及修正方法等，建立可靠準確的數(shù)學模型是解決誤差的最終手段；因此，尋求設計一種符合 國情并能達到熱能表技術指標的自愈式精度修正超聲波熱能計量裝置，從根本上解決精度 超差的問題，這種采用自愈式修正技術來提高超聲波熱能表的精度、穩(wěn)定性和可靠性的技 術方案從未見有報道。

【發(fā)明內容】
：
[0003] 本實用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺點，結合實際需求，提出設計 一種自愈式精度修正超聲波熱能計量裝置，以解決現(xiàn)有超聲波熱能表由于電子電路物理 不對稱、時間漂移、管道氣泡和現(xiàn)場噪聲等原因造成測量誤差較大，嚴重影響測量精度的問 題，減少外圍電路，簡化生產工藝，降低整機的功耗，保證測量精度。
[0004] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型涉及的自愈式精度修正超聲波熱能計量裝 置，其主體結構包括基表殼體、殼體進水口、殼體出水口、第一換能器安裝口、第二換能器安 裝口、計算處理器安裝口、第一換能器、第二換能器、換能器蓋板、第一反射柱、第二反射柱、 計算處理器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一銅接頭、第二銅接頭、顯示屏、按鈕和 連接線；銅合金材質的基表殼體為具有熱水流通過的中空管腔式的殼體結構，基表殼體兩 端部設有帶螺紋的殼體進水口和殼體出水口，用于基表殼體與外設的管道進行螺紋連接， 基表殼體上部分別設有第一換能器安裝口、第二換能器安裝口和計算處理器安裝口；第一 換能器和第二換能器分別安放在第一換能器安裝口和第二換能器安裝口內，第一換能器安 裝口和第二換能器安裝口上方蓋有換能器蓋板，并用螺釘固定牢固；基表殼體內部底壁上 正對第一換能器和第二換能器的位置分別裝有金屬制成的第一反射柱和第二反射柱；計算 處理器通過螺紋連接安裝在基表殼體的計算處理器安裝口上，計算處理器中的芯片經過自 愈式精度修正技術編程處理，采用先進的TG840主控芯片和TDC-GP22時間芯片，TG840主控 芯片以Cortex-M3為內核，具有運算處理功能，使整個計量裝置的性能得到提升，TDC-GP22 具有雙精度模式45ps或四精度模式22ps，實現(xiàn)高精度的時間測量；計算處理器的程序中編 入按照泰勒級數(shù)擬合原理求得的瞬時流量的三階泰勒級數(shù)展開式，完成對瞬時流量的非線 性修正；計算處理器的程序中編入對靜態(tài)時間差的歸零處理程序，以消除零點漂移；計算 處理器的程序中編入峰峰值和最小取值法，消除氣泡和噪聲的信號干擾；計算處理器上分 別接有由PtlOOO的鉑電阻絲制成的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，第一溫度傳感器 和第二溫度傳感器的感溫端分別為第一銅接頭和第二銅接頭；第一換能器和第二換能器通 過連接線分別與計算處理器連接，計算處理器上分別設有顯示屏和按鈕，實現(xiàn)計量信息的 顯示和調控。在使用時，先將基體殼體安裝在供熱水回路的進水管的指定位置，使進水從殼 體進水口流入，通過基體殼體后再從殼體出水口留出；將第一銅接頭安裝在進水管道上設 定位置，將第二銅接頭安裝在回水管道上設定位置；按下按鈕，計算處理器指令第一換能器 和第二換能器分別發(fā)出正向和反向超聲波信號，正向超聲波信號經第一反射柱反射到第二 反射柱，再經第二反射柱反射到第二換能器，第二換能器采集到信號后經過連接線傳遞給 計算處理器，反向超聲波信號經第二反射柱反射到第一反射柱，再經第一反射柱反射到第 一換能器，第一換能器采集到信號后經過連接線傳遞給計算處理器，計算處理器經過運算 得出正反向時間差，進而運算得出瞬時流量；第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別感應 進水管道和回水管道的溫度并傳遞給計算處理器，計算處理器運算得出溫度差，再將瞬時 流量和溫度差代入設定的熱量計算公式進行運算得出熱量值并顯示在計算處理器上的顯 示屏上，實現(xiàn)熱量的精確計量和顯示。
[0005] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比，采用零點和最小取值法有效消除電子電路物理不對 稱、時間漂移、管道氣泡和現(xiàn)場噪聲等因素對計量精度的影響；采用泰勒技術擬合僅需標定 七個流量點，與現(xiàn)有技術需要標定上百個流量點相比，提高了熱能表的生產效率，且精度更 高；其整體結構簡單，原理可靠，時間測量精度高、外圍電路和工藝簡單，設計合理，使用安 全可靠，環(huán)境友好。
【附圖說明】：
[0006] 圖1是本實用新型的整體外觀結構原理示意圖。
[0007] 圖2是本實用新型的整體剖面結構原理示意圖。
【具體實施方式】：
[0008] 下面通過具體實施例并結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0009] 實施例1 :
[0010] 本實施例涉及的自愈式精度修正超聲波熱能計量裝置，其主體結構包括基表殼體 1、殼體進水口 2、殼體出水口 3、第一換能器安裝口 4、第二換能器安裝口 5、計算處理器安裝 口 6、第一換能器7、第二換能器8、換能器蓋板9、第一反射柱10、第二反射柱11、計算處理 器12、第一溫度傳感器13、第二溫度傳感器14、第一銅接頭15、第二銅接頭16、顯示屏17、 按鈕18和連接線19 ;銅合金材質的基表殼體1為具有熱水流通過的中空管腔式的殼體結 構，基表殼體1兩端部設有帶螺紋的殼體進水口 2和殼體出水口 3,用于基表殼體1與外設 的管道進行螺紋連接，基表殼體1上部分別設