与传感器一体化的堰槽式超声波明渠流量计[实用新型专利]

[12]实用新型专利说明书

[21]ZL 专利号

96219510.3

[51]Int.CI6

G01F 1/66

[45]授权公告日1998年4月22日[22]申请日96.10.7

[73]专利权人北京市新技术应用研究所

地址100035北京市西城区西直门南大街16号[72]设计人张昌征 杨新华

[11]授权公告号CN 2279589Y

[21]申请号96219510.3

权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页

[54]实用新型名称

与传感器一体化的堰槽式超声波明渠流量计[57]摘要

本实用新型涉及一种与标准量水堰槽和标准显示表配用,可以测量明渠内水流量的计量仪表。本实用新型将仪表的全部电路:超声传感器(3),变换器(4),稳压电源(5),运算器(6),光耦,变送器(10),电子开关(9)和(8)密封在一个探头壳体(12)内。瞬时流量,累计流量从端子组(15),(16)以符合4～20mA工业标准和开关量的形式输出。实现了仪表一体化,用户介面标准化。

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权 利 要 求 书

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1.一种与标准量水堰槽、标准显示表配用，可以用来测量明渠水流量的计量仪表，其构造包括超声传感器(3)、温度传感器(19)、变换器(4)、运算器(6)、变送器(10)、电子开关(9)、(8)，其特征在于将上述部件小形化后封装在一个探头壳体(12)内，成为一体化仪表，探头壳体(12)上引出接线端子组(13)、(14)。(15)、(16)、(17)与仪表外界电气连接。

2.根据权利要求1所述的仪表，其特征是变送器(10)为4～20mA变送器。

3.根据权利要求1所述的仪表，其特征是有电子开关(9)和(8)。 4.根据权利要求1所述的仪表，其特征是端子组(13)，(15)，(16)，(17)所连接的电路之间有光耦隔离，电气上相互绝缘。

5.根据权利要求1所述的仪表，其特征是运算器(6)内的单片机(7)型号为87C552。

6.根据权利要求1所述的仪表，其特征是存储器(18)为EEROM。

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说 明 书

与传感器一体化的堰槽式超声波明渠流量计

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本实用新型涉及一种与标准量水堰槽和标准显示表配用，可以测量明渠内水流量的计量仪表。

在明渠水道内设置标准量水堰槽，水流的液位与流量能够形成对应关系。超声波明渠流量计仪表利用超声波测量液位，再按相应量水堰槽液位与流量的对应关系转换成流量，显示或以标准电量信号输出。目前产品的技术方法，可以从1982年2月中国计量出版社出版的《流量测量手册》(281页)看到。其共同特点是，仪表分成两部份：探头和二次表。探头内装有超声传感器。二次表内装有变换器、运算器、显示器、变送器。探头与二次表之间用电缆连接。这种方法制造的仪表在实际使用中有几个问题：1.探头与二次表之间的电缆内传送的是非标准电量，电缆出现故障时，用户很难检查；2.二次表构造复杂，用户无法修理；3.在有控制柜的场合，要另配标准显示表，二次表显得壅余。

本实用新型的目的是提供一种结构简单，用户界面符合标准化的堰槽式超声波明渠流量计。

本实用新型的目的是这样实现的。利用当前电子元件小型化，集成电路功能大的技术条件，将超声波明渠流量计必需的电路部件：超声传感器、变换器、运算器、变送器小型化，组装在一个探头壳体内，成为一体化仪表。探头壳体上引出接线端子，以符合工业通用标准的电气信号与外界连接。探头供电用24V直流。瞬时流量用4～20mA标准远传信号输出，可与各种标准显示表配接。累计流量用开关量输出，可与各种标准的电子的或电磁的计数器连接。

以本实用新型制造的超声波明渠流量计，结构简单到只有一个探头，制造成本下降。用户界面是几组接线端子，而且电气上符合工业标准，安装、维修方便。 以下结合附图，说明本实用新型的具体实施例子。 附图是本实用新型的电气构造框图。

(1)为量水堰槽，(2)为被测水流的水面。仪表利用回声测距法测液位。仪表工作时，超声传感器(3)向液面(2)发射脉冲超声波，并接收液面(2)的反射波。变换器(4)将超声传感器收到的反射波的电信号放大，整形，并以方波的形式标记出发射波与反射波之间的时间差。该方波传送给运算器(6)运算器由单片机(7)，型号为87C552，具有掉电不丢失数据功能的EEROM

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96219510.3说 明 书 第2/2页

存储器(18)及辅助电路组成。运算器(6)根据变送器(4)送来的方波计算出液位值。运算器(6)从温度传感器(19)取得温度信号，对液位值进行温度补偿。并用补偿后的液位值换算出瞬时流量。再按时间积分求出累计流量。运算器(6)将液位换算成流量的依据，是读取存储器(18)内已存入的液位流量对应关系表。配用不同的量水堰槽，液位流量对应关系是不同的。仪表壳体上有一组端子组(14)，用于接收来自专用编程器的液位流量对应关系数据。端子组(14)经导线接单片机(7)的IIC总线端脚。该数据经运算器(6)处理后，存入存储器(18)。运算器(6)经过三个光耦分别向变送器(10)、电子开关(9)和(8)传送输出信号。变送器(10)接收的是瞬时流量信号。变送器(10)把流量信号转变成符合工业标准的4～20mA远传电流信号，经端子组(15)输出。电子开关(9)接收的是累计流量信号。电子开关(9)把累计流量信号变成三极管导通与截止形式的开关量，经端子组(16)输出。电子开关(8)接收的是一组串行信号。这组串行信号，是包含瞬时流量、累计流量、仪表工作状态信息的一组二进制编码。电子开关(8)把这组信号变成三极管导通与截止形式的开关量，经端子组(17)输出。经端子组(13)向仪表送入24V直流电源，经稳压器(5)稳压后，分别向变换器(4)和运算器(6)供电。端子组(13)，(14)，(15)，(16)，(17)每组包含两个接线端子。上

述电路，除端子组外的全部电路，包括超声传感器(3)、变换器(4)、稳压器(5)、运算器(6)、三个光耦、变送器(10)、电子开关(9)和(8)

均封装在一个探头壳体(12)内，成为一体化的整体仪表。探头壳体(12)内的剩余空间用密封胶灌封严实。端子组装在探头壳体(12)外部的一个接线盒里，用导线穿过探头壳体(12)与内部电路连通。

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说 明 书 附 图

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