一種無(wú)磁流量計(jì)量裝置及其計(jì)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流量計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)磁流量計(jì)量裝置及其計(jì)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械式熱量表按照流量檢測(cè)方式可分有磁式、無(wú)磁式。有磁式的缺點(diǎn)是葉輪中需安裝磁鐵，磁鐵磁性會(huì)吸附水中的雜質(zhì)，影響到葉輪的旋轉(zhuǎn)，且磁鐵磁性強(qiáng)弱與使用時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。而無(wú)磁式的檢測(cè)原理是在葉輪上方安裝電感作為傳感器。電感朝向的葉輪面由塑料面和金屬面交替組成。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，外圍電路向電感組成的LC振蕩電路提供脈沖，LC振蕩電路會(huì)產(chǎn)生衰減振蕩，當(dāng)電感下方為塑料面時(shí)，LC振蕩電路波形衰減較慢，當(dāng)電感下方為金屬面時(shí)，LC振蕩電路波形衰減較快。通過檢測(cè)LC振蕩電路波形衰減時(shí)間，可得知葉輪是否處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而進(jìn)行流量計(jì)量。
[0003]由于無(wú)磁式不容易吸附水中雜質(zhì)，所以無(wú)磁式對(duì)管道水質(zhì)要求較低，廣泛應(yīng)用于熱量表中。目前在熱量表中，無(wú)磁流量計(jì)量方案使用的是MSP430FW42X方案，MSP430FW42X是德州儀器推出的、帶有無(wú)磁檢測(cè)模塊的一系列單片機(jī)。MSP430FW42X方案硬件存在著局限性:該方案必須使用MSP430FW42X系列作為單片機(jī)，該單片機(jī)成本較高，且硬件資源較少，無(wú)USART接口和只含有2K RAM導(dǎo)致該方案無(wú)法在復(fù)雜領(lǐng)域中使用。
[0004]由于B類熱量表的工作溫度范圍為_25~55°C。當(dāng)無(wú)磁流量計(jì)量應(yīng)用于熱量表中，需考慮環(huán)境溫度對(duì)計(jì)量的影響。尤其是使用分立器件無(wú)磁電路的熱量表，分立器件無(wú)磁電路一般由電感、二極管、三極管、電阻、電容組成，二極管壓降大小、電容容值易受環(huán)境溫度改變，從而影響振蕩衰減時(shí)間?，F(xiàn)有的計(jì)量方法不能避免環(huán)境溫度對(duì)振蕩衰減時(shí)間影響，在高低溫下，振蕩衰減時(shí)間可能發(fā)生變化，因此需要在使用前進(jìn)行校準(zhǔn)，以獲取LC振蕩電路在導(dǎo)電區(qū)域上方時(shí)的衰減時(shí)間閾值和LC振蕩電路在絕緣區(qū)域上方時(shí)的衰減時(shí)間閾值，而且如果在工作過程中環(huán)境溫度變化較大會(huì)導(dǎo)致不能正常進(jìn)行計(jì)量工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有無(wú)磁流量計(jì)量裝置必須使用MSP430FW42X系列單片機(jī)，成本較高，不易擴(kuò)展，且受環(huán)境溫度影響的技術(shù)問題，提供了一種無(wú)磁流量計(jì)量裝置及其計(jì)量方法，其成本較低，便于擴(kuò)展，且不受溫度影響。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明的一種無(wú)磁流量計(jì)量裝置，包括殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有葉輪和檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括中央處理單元、激發(fā)電路、電壓抬升電路、LC振蕩電路和包絡(luò)檢波電路，所述中央處理單元的第一輸出端與激發(fā)電路的輸入端電連接，所述中央處理單元的第二輸出端與電壓抬升電路的輸入端電連接，所述激發(fā)電路的輸出端和電壓抬升電路的輸出端與LC振蕩電路的輸入端電連接，所述LC振蕩電路的輸出端與包絡(luò)檢波電路的輸入端電連接，所述包絡(luò)檢波電路的輸出端與中央處理單元的輸入端電連接，所述LC振蕩電路設(shè)置在葉輪的上方，所述葉輪朝向LC振蕩電路的一面，一半是絕緣材料制成的絕緣區(qū)域，另一半是導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)電區(qū)域。
[0007]在本技術(shù)方案中，中央處理單元為單片機(jī)。工作時(shí)，中央處理單元的第一輸出端輸出高電平，激發(fā)電路產(chǎn)生高電平給LC振蕩電路充電，LC振蕩電路充電完成后，中央處理單元的第一輸出端輸出低電平，激發(fā)電路輸出低電平停止供電，LC振蕩電路開始振蕩。中央處理單元的第二輸出端輸出高電平給到電壓抬升電路，電壓抬升電路產(chǎn)生直流電壓信號(hào)，該直流電壓信號(hào)與LC振蕩電路產(chǎn)生的波形信號(hào)疊加，使后續(xù)的波形信號(hào)能達(dá)到中央處理單元內(nèi)部比較器的比較范圍。LC振蕩電路輸出的振蕩波形經(jīng)過包絡(luò)檢波電路處理后輸出到中央處理單元的輸入端，中央處理單元對(duì)接收到的波形進(jìn)行處理，檢測(cè)該波形的衰減時(shí)間，判斷LC振蕩電路下方的葉輪面是絕緣區(qū)域還是導(dǎo)電區(qū)域，統(tǒng)計(jì)LC振蕩電路下方的葉輪面在絕緣區(qū)域和導(dǎo)電區(qū)域之間的交替次數(shù)，從而計(jì)算出總流量。
[0008]作為優(yōu)選，所述激發(fā)電路包括二極管D1和電阻R1，二極管D1的正極與中央處理單元的第一輸出端電連接，二極管D1的負(fù)極與電阻R1 —端電連接，電阻R1另一端與LC振蕩電路的輸入端電連接。
[0009]作為優(yōu)選，所述電壓抬升電路包括電阻R2、電阻R3和電容C1，電阻R2 —端與中央處理單元的第二輸出端電連接，電阻R2另一端與電阻R3 —端、電容C1 一端和LC振蕩電路的輸入端電連接，電阻R3另一端和電容C1另一端都接地。
[0010]作為優(yōu)選，所述LC振蕩電路包括電容C2和電感L1，所述電容C2和電感L1并聯(lián)。
[0011]作為優(yōu)選，所述包絡(luò)檢波電路包括二極管D2、電阻R4、電阻R5和電容C3，二極管D2正極與LC振蕩電路的輸出端電連接，二極管D2負(fù)極與電阻R4 —端電連接，電阻R4另一端與電容C3 —端、電阻R5 —端和中央處理單元的輸入端電連接，電容C3另一端和電阻R5
另一端都接地。
[0012]作為優(yōu)選，所述殼體上設(shè)有無(wú)線通信模塊，所述無(wú)線通信模塊與中央處理單元電連接。中央處理單元通過無(wú)線通信模塊將計(jì)量的流量值發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。
[0013]本發(fā)明的一種無(wú)磁流量計(jì)量裝置的計(jì)量方法，包括以下步驟:
51:中央處理單元清空存儲(chǔ)的最短衰減時(shí)間Μ ;
52:中央處理單元通過激發(fā)電路激發(fā)LC振蕩電路工作一次，LC振蕩電路輸出振蕩波形，振蕩波形經(jīng)過包絡(luò)檢波電路處理后輸出到中央處理單元的輸入端，中央處理單元獲取包絡(luò)檢波電路輸出波形的當(dāng)前衰減時(shí)間T1 ;
53:中央處理單兀判斷存儲(chǔ)的最短;S減時(shí)間Μ的值是否為空，如果是，則將最短;S減時(shí)間Μ的值更改為該當(dāng)前衰減時(shí)間Τ1，接著執(zhí)行步驟S2，否則執(zhí)行步驟S4 ;
54:中央處理單元判斷當(dāng)前衰減時(shí)間Τ1是否小于最短衰減時(shí)間Μ，如果是，則將最短衰減時(shí)間Μ的值更改為該當(dāng)前衰減時(shí)間Τ1，接著執(zhí)行步驟S2，否則執(zhí)行步驟S5 ;
55:中央處理單元判斷當(dāng)前衰減時(shí)間Τ1減去最短衰減時(shí)間Μ的值是否大于設(shè)定值D，即是否Tl-M > D，如果是則表明LC振蕩電路下方的葉輪面已經(jīng)從導(dǎo)電區(qū)域旋轉(zhuǎn)到絕緣區(qū)域，執(zhí)行步驟S6，否則執(zhí)行步驟S2 ;
56:中央處理單元記錄一個(gè)脈沖，接著清空存儲(chǔ)的最長(zhǎng)衰減時(shí)間Ν ；
57:中央處理單元通過激發(fā)電路激發(fā)LC振蕩電路工作一次，LC振蕩電路輸出振蕩波形，振蕩波形經(jīng)過包絡(luò)檢波電路處理后輸出到中央處理單元的輸入端，中央處理單元獲取包絡(luò)檢波電路輸出波形的當(dāng)前衰減時(shí)間Τ1 ; 58:中央處理單元判斷存儲(chǔ)的最長(zhǎng)衰減時(shí)間N的值是否為空，如果是，則將最長(zhǎng)衰減時(shí)間N的值更改為該當(dāng)前衰減時(shí)間T1，接著執(zhí)行步驟S7，否則執(zhí)行步驟S9 ;
59:中央處理單元判斷當(dāng)前衰減時(shí)間T1是否大于最長(zhǎng)衰減時(shí)間N，如果是，則將最長(zhǎng)衰減時(shí)間N的值更改為該當(dāng)前衰減時(shí)間T1，接著執(zhí)行步驟S7，否則執(zhí)行步驟S10 ;
510:中央處理單元判斷最長(zhǎng)衰減時(shí)間N減去當(dāng)前衰減時(shí)間T1的值是否大于設(shè)定值D，即是否N-Tl >D，如果是則表明LC振蕩電路下方的葉輪面已經(jīng)從絕緣區(qū)域旋轉(zhuǎn)到導(dǎo)電區(qū)域，執(zhí)行步驟S11，否則執(zhí)行步驟S7 ;
511:中央處理單元記錄一個(gè)脈沖，接著執(zhí)行步驟S1 ；
中央處理單元根據(jù)記錄的總脈沖數(shù)與每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的流量計(jì)算出總流量。
[0014]在本技術(shù)方案中，無(wú)磁流量計(jì)量裝置在不同溫度下，包絡(luò)檢波電路輸出波形的最短衰減時(shí)間Μ和最長(zhǎng)衰減時(shí)間Ν會(huì)有所改變，但是最短衰減時(shí)間Μ和最長(zhǎng)衰減時(shí)間Ν之間的差值基本不變，設(shè)定值D為無(wú)磁流量計(jì)量裝置在標(biāo)況下測(cè)試時(shí)的最長(zhǎng)衰減時(shí)間與最短衰減時(shí)間差值的一半。本方法實(shí)時(shí)檢測(cè)更新最短衰減時(shí)間Μ和最長(zhǎng)