淺析超聲渦街熱量表的研究
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在市場經(jīng)濟(jì)條件下“，熱”已成為商品。建設(shè)節(jié)約型社會，城市供熱計量收費(fèi)勢在必行。熱量表中最主要的部件—流量計，它與國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)、科學(xué)研究有密切的關(guān)系。特別是在能源危機(jī)、工業(yè)生產(chǎn)自動化程度愈來愈高的當(dāng)今時代，流量計在國民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用更加明顯。
1 超聲渦街熱量表的測量原理
熱量表是一種適用于測量在熱交換環(huán)路中，載熱液體所吸收或轉(zhuǎn)換熱能的儀器，熱量表用法定的計量單位顯示熱量，既能測量供熱系統(tǒng)的供熱量又能測量供冷系統(tǒng)的吸熱量[1]。
熱量表的測量系統(tǒng)主要由一對溫度傳感器分別安裝在通過載熱流體的上行管和下行管上，流量計安裝在流體入口或回流管上（流量計安裝的位置不同，最終的測量結(jié)果也不同），流量計發(fā)出與流量成正比的脈沖信號，一對溫度傳感器給出表示溫差的模擬信號，熱量表采集來自三路傳感器的信號，利用積算公式算出熱交換系統(tǒng)獲得的熱量。熱量表系統(tǒng)原理圖如圖1所示。
1.1 溫度傳感器的選擇及測量原理
圖1 熱量表熱計量系統(tǒng)原理圖
R1=R0（1+αθ+bθ2）
式中α＝3.96847×10-3，b=-5.847×10-7。
鉑電阻信號通常通過橋式電路轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)過放大及A/D轉(zhuǎn)換后送微處理器進(jìn)行處理。
1.2 超聲傳感器檢測原理
超聲檢測渦街原理是通過超聲波通過流體中旋渦時產(chǎn)生的頻率變化間接的測量旋渦的脫離頻率，在管壁上安裝2對超聲探頭T1，R1，T2，R2，探頭T1，T2發(fā)射高頻、連續(xù)聲信號，聲波橫穿流體傳播。當(dāng)旋渦通過聲束時，每一對旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦對聲波產(chǎn)生一個周期的調(diào)制作用，受調(diào)制聲波被接收探頭R1，R2轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大、檢波、整形后得旋渦信號。超聲傳感器檢測原理如圖2所示。檢測方式是在渦街發(fā)生體下游安裝超聲波發(fā)射和接收裝置，流體流經(jīng)超聲波束，由于渦街的作用，將改變超聲波波形，超聲波接收裝置接收這個信號，與發(fā)射端信號進(jìn)行比較，經(jīng)單片機(jī)處理后產(chǎn)生一個輸出信號，這個信號代表旋渦的數(shù)量，而旋渦的數(shù)量和流量成正比。
圖2 超聲式渦街流量傳感器
1.3 窄帶跟蹤濾波原理
通過單片機(jī)定時開/關(guān)捕捉端口實現(xiàn)窄帶跟蹤濾波。單片機(jī)實現(xiàn)的窄帶濾波器功能如圖3所示。具體實現(xiàn)方式如下：
圖3 窄帶濾波原理圖
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