淺析超聲渦街熱量表的研究
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時(shí)間：2013-10-15
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在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下“，熱”已成為商品。建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，城市供熱計(jì)量收費(fèi)勢(shì)在必行。熱量表中最主要的部件—流量計(jì)，它與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)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(dòng)化程度愈來(lái)愈高的當(dāng)今時(shí)代，流量計(jì)在國(guó)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(cè)量原理
熱量表是一種適用于測(cè)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(jì)量單位顯示熱量，既能測(cè)量供熱系統(tǒng)的供熱量又能測(cè)量供冷系統(tǒng)的吸熱量[1]。
熱量表的測(cè)量系統(tǒng)主要由一對(duì)溫度傳感器分別安裝在通過(guò)載熱流體的上行管和下行管上，流量計(jì)安裝在流體入口或回流管上（流量計(jì)安裝的位置不同，最終的測(cè)量結(jié)果也不同），流量計(jì)發(fā)出與流量成正比的脈沖信號(hào)，一對(duì)溫度傳感器給出表示溫差的模擬信號(hào)，熱量表采集來(lái)自三路傳感器的信號(hào)，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(cè)量原理
圖1 熱量表熱計(jì)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(hào)通常通過(guò)橋式電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)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(cè)原理
超聲檢測(cè)渦街原理是通過(guò)超聲波通過(guò)流體中旋渦時(shí)產(chǎn)生的頻率變化間接的測(cè)量旋渦的脫離頻率，在管壁上安裝2對(duì)超聲探頭T1，R1，T2，R2，探頭T1，T2發(fā)射高頻、連續(xù)聲信號(hào)，聲波橫穿流體傳播。當(dāng)旋渦通過(guò)聲束時(shí)，每一對(duì)旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦對(duì)聲波產(chǎn)生一個(gè)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(hào)，經(jīng)放大、檢波、整形后得旋渦信號(hào)。超聲傳感器檢測(cè)原理如圖2所示。檢測(cè)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(gè)信號(hào)，與發(fā)射端信號(hào)進(jìn)行比較，經(jīng)單片機(jī)處理后產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，這個(gè)信號(hào)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(guò)單片機(jī)定時(shí)開(kāi)/關(guān)捕捉端口實(shí)現(xiàn)窄帶跟蹤濾波。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的窄帶濾波器功能如圖3所示。具體實(shí)現(xiàn)方式如下：
圖3 窄帶濾波原理圖
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