淺析超聲渦街熱量表的研究
在市場(chǎng)經(jīng)濟條件下“,熱”已成為商品。建設節約型社會(huì ),城市供熱計量收費勢在必行。熱量表中最主要的部件—流量計,它與國民經(jīng)濟、國防建設、科學(xué)研究有密切的關(guān)系。特別是在能源危機、工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度愈來(lái)愈高的當今時(shí)代,流量計在國民經(jīng)濟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,既能測量供熱系統的供熱量又能測量供冷系統的吸熱量[1]。
熱量表的測量系統主要由一對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(lái)自三路傳感器的信號,利用積算公式算出熱交換系統獲得的熱量。熱量表系統原理圖如圖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(guò)橋式電路轉換為電壓信號,再經(jīng)過(guò)放大及A/D轉換后送微處理器進(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(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、連續聲信號,聲波橫穿流體傳播。當旋渦通過(guò)聲束時(shí),每一對旋轉方向相反的旋渦對聲波產(chǎn)生一個(gè)周期的調制作用,受調制聲波被接收探頭R1,R2轉換成電信號,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(gè)信號,與發(fā)射端信號進(jìn)行比較,經(jīng)單片機處理后產(chǎn)生一個(gè)輸出信號,這個(gè)信號代表旋渦的數量,而旋渦的數量和流量成正比。
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)單片機定時(shí)開(kāi)/關(guān)捕捉端口實(shí)現窄帶跟蹤濾波。單片機實(shí)現的窄帶濾波器功能如圖3所示。具體實(shí)現方式如下:
圖3 窄帶濾波原理圖
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