论文摘要
热量表是用于测量及显示水流经热交换系统所释放或吸收热量的仪表,它由流量传感器、温度传感器及热量积算仪三部分组成,主要应用于单元住宅、楼宇供暖、区域供热站、热交换站、热电站以及集中供热系统的热量计量。根据我国建设部1995年发布的《建筑节能“九五”计划和2010年规划》,我国住宅集中供热系统到2010年将全面实行分户计量和收费制度,经过十多年的改革进程,城镇供热体制改革已经进入计量设施量产及安装调试的冲刺阶段。然而,目前我国热量表产品仍以机械式为主,存在对水质要求高,压力损失大,机械部件易磨损等缺点,无法完全满足市场需求。因此,超声波热量表作为一种精度高、对水质要求低,压力损失小、可靠性好的高性能热量表,被专家及有关部门列为重点发展的新一代热量测量仪表。本论文拟在研制一种基于时差式超声波流量测量和电容充放电温度测量的超声波热量表,深入系统地分析了热量表的工作原理及组成结构,研究了时差法超声波流量测量原理、电容充放电温度测量原理及相应的实现方法,将热量表流量测量与温度测量两大关键技术统一归结为对时间的测量问题,采用高精度计时芯片实现了时间的高精度测量,并充分发挥计时芯片功能全、功耗低等特点,使所研制的热量表样机具备高精度、低成本、低功耗等优点。第1章以国内外热量表相关文献为基础,介绍了热量表的研究背景及发展现状、分类及特点,重点介绍超声波热量表的组成结构、测量原理及国内外发展现状,并提出了本课题的研究内容。第2章深入分析超声波流量检测技术,重点讲述本课题采用的时差法超声波流量测量原理,通过分析影响该方法的测量精度的因素,指出设计中的注意事项,并对时间测量技术进行了研究,确定了本系统所采用的设计方法。第3章介绍了温度测量原理与热量算法,确定了以铂电阻为测温传感器配以电容充放电测温方法的技术方案,并对热量算法的数学模型及软件实现方法进行了说明。第4章介绍了超声波热量表基表的具体设计内容,包括超声波换能器的设计、温度传感器的选型、管段的机械结构及传感器的安装方式。第5章介绍了本课题的关键技术,包括超声波热量表二次仪表的硬件电路设计和相关功能的软件实现方法。第6章对超声波热量表样机的性能进行了试验,采用分量检定的方法,对流量传感器和温度传感器分别进行了相应的测试试验,确定了样机性能参数。