申请日2005.04.13
公开(公告)日2006.10.18
IPC分类号G01F1/52; G01F15/02; G01F1/66
摘要
本发明公开了一种污水流量测量仪，其特征在于：超声波传感器与CPU连接，超声波传感器中设有温度传感器元件。本发明科技含量高，测量精度高，适用于各种流量槽流量的测量，使用方便，在超声传感器的设计制造中，我们采用了声学匹配技术，使超声传感器的灵敏度有了显著的提高。比国内同类产品的灵敏度高了二个数量级，达到了国际同类产品的先进水平。从而提高了超声波明渠流量计的整机水平。
権利要求書
1.一种污水流量测量仪，其特征在于：超声波传感器与CPU连 接，超声波传感器中设有温度传感器元件。
说明书
一种污水 流量测量仪
技术领域：
本发明涉及水流测量设备的技术领域，具体的说是一种污水流 量测量仪。
背景技术：
现有流量测量仪主要存在一下缺点：
1、超声波在气介中传播强度衰减较严重，且反射面由 于是流动着的液面，肯定有波动，从而影响接收波的大小， 这就要求仪表必须要有足够的灵敏度。
2、流量槽中的液体是流动着的，液面随时会有波动， 此外还会受到其它的干扰(如风、雨等)，导致接收波大幅 度波动，严重影响读数精度，使仪表的工作可靠性大受影 响。
3、工作原理中C暂作常数，但实际上它会随介质的物 理性质，主要是温度的变化而改变，根据经验其变化大致 为C=331+0.61t，t为实测温度值，所以仪表必须进行温度 补偿。
4、超声接收波的强弱受多种因素影响，随着距离的增 加，衰减会增加;但在近距离内，特别是观察井内(或圆筒 内)由于传感器的声场作用，又会造成信号的叠加或抵消， 从而使接收波增强或减弱。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种污水流量测量仪，它可克服现技术中 的一些不足，减少了外来因素对测量数据的影响，提高测量精度。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种污水流量测量仪， 其特征在于：超声波传感器与CPU连接，超声波传感器中设有温度 传感器元件。
本发明科技含量高，测量精度高，适用于各种流量槽流量的 测量，使用方便，在超声传感器的设计制造中，我们采用 了声学匹配技术，使超声传感器的灵敏度有了显著的提高。 比国内同类产品的灵敏度高了二个数量级，达到了国际同 类产品的先进水平。从而提高了超声波明渠流量计的整机 水平。
具体实施方式：
本发明公开了一种污水流量测量仪，其区别于现有技术在于：超 声波传感器与CPU连接，超声波传感器中设有温度传感器元件， 本污水流量测量仪适用于各种流量槽流量的测量。当被测 介质全部通过流量槽(或堰)形成自然流动时，其流量Q与 流量槽上流水位H就有如下关系式：Q=KHn式中K、n为 流量系数，H是液位高度。
气介式超声波液位传感器进行超声波发射和接收时， 由超声波的传播时间T来计算传感器与液面之间的距离： h=(C*T)/2。式中C为超声波在空气介质中传播速度(m/s)， 设传感器至流量槽(堰)零液位距离为hmax，则液位高度H= hmax-h。
本发明采用声学匹配技术后，向空气中发射超声波的 效率提高了传感器的辐射面，加大了振幅。在此工作条件 下，传感器就如同是一个震动器，灰尘水滴不能粘附在传 感器的幅射面上。仪表不会受到灰尘、水汽的影响，从而 使污水流量测量仪的稳定性有了改善。为了仪表可靠工作， 引入观察井，井的下方与流量槽零液面下方接通，从而保 证井内液面与流量槽液面持平，而液面的波动可大大地减 小，超声传感器安装在观察井的上方，保证了接收波不受 其他干扰。将温度传感器元件嵌入超声传感器中，由CPU 控制，定时进行温度校正，使温度偏差在1℃以内，保证 了总的液位测量精度在±1%以内。在仪表内使用自动增益， 使经处理后的信号大小保持恒定，对提高测量精度非常有 效。
本发明采取有效措施提高干扰能力，首先，由于很多 干扰都是通过电源进入系统的，建立一个抗干扰能力强、 直流稳压效果好的电源就非常重要了。对应的抗干扰措施 是：采用新式的R型变压器，且做好初次级的静电屏蔽隔 离;选用集成稳压源以获得稳定的直流电压;对于打印机 等可能瞬时用电量较大的部分，另用一组5V电源与CPU系 统用电部分隔开;在电源输入端放置电阻和滤波电容。这 些措施都能有效防止电源引起的干扰影响。
其次，测定液位高度实际上是测超声波的传播时间，
因此确定接收波是最为关键的，一切在接收波到达时刻前 的干扰脉冲都会影响传播时间的正确获得。同时，由于观 察井(或圆筒)的缘故，超声接收波的幅度随距离变化较大， 二次发射也会给自动增益的控制带来不利影响。对应的抗 干扰措施是：通过CPU控制，设置接收波“窗口”，从发射 时关闭，直至接收波到达时刻前若干微秒才将接收“窗口” 打开，由此避开了前后的各种干扰，提高了抗干扰的能力。
最后，CPU在数据处理中采取了数字滤波，对于突然 跳变的数据给予舍弃，保持读数稳定可靠。
本项目由于引入CPU作系统控制和数据处理，还实现 了多种功能：齐全的显示功能(如瞬时流量、累计流量、液 位高度、温度、时间等);温度自动补偿功能4~20mA模拟 直流电输出功能：掉电保护记忆功能;即时打印功能等。
综合上面所述，本发明具有突出的实质性特点，相对 于现有技术具有显著的进步。
