带有温度补偿的超声波燃气表的设计
正泰仪表 NB - I o T超声波智能燃气表 数据表
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11ZG1.6U-7、ZG2.5U-7、ZG4U-7型超声波NB-IoT 智能燃气表（以下简称燃气表）是一种采用NB-IoT 通信技术的智能物联网流量计量仪表，适用于天然气、城市管道煤气、液化石油气等可燃气质的流速、流量计量，可实现预付费、后付费、远程充值缴费功能，可广泛应用于城镇居民家庭。
1 产品概述
3 安装尺寸
2 主要功能及特点
4 主要技术参数
超声波NB -IoT 智能燃气表
超声波NB -IoT 智能燃气表
单位：mm
● 全电子计量，无机械传动部件，长期使用仍能保障计量精度1.5级的要求● 适用温度范围广，工作温度-25℃～55℃● 宽量程比
● 具有温度、压力补偿功能，可应用于北方户外或高海拔地区燃气精准计量，并带有工况、标况输出接口● 具有流量异常侦测功能，可侦测微小流、超大流量、长时间恒流等情况，并根据需要设置报警和关阀操作● 具有多种防窃气设计，可侦测用户非法拆表等行为● 自动识别用户气质状态● 体积小巧，安装方便
注意：主要技术性能与参数执行《GB/T39841-2021超声波燃气表》、《JJG1030-2007超声流量计》标准
220.4
128.3
130163.2
47.9
M30×2。
具有电子温度与压力补偿功能的智能燃气表的原理及设计
具有电子温度与压力补偿功能的智能燃气表的原理及
设计
今天为大家介绍一项国家发明授权专利——具有电子温度与压力补偿功能的智能燃气表。
该专利由上海真兰仪表科技股份有限公司申请，并于2017
年2月8日获得授权公告。
内容说明
本实用新型属于燃气表技术领域，涉及电子温压补偿与预付费IC卡实行阶梯气价在智能燃气表的应用，具体的说是具有电子温度与压力补偿功能的智能燃气表。
发明背景
随着城市燃气事业的发展以及人民生活水平的提高和燃气居民用户的迅猛增长，同时，伴随着科学技术的迅猛发展以及燃气生活的多样化，在解决膜式燃气表入户抄表难、气体随温压变化时同积不同质的差别化和实现国家阶梯气价燃气管理政策的同时，普通IC卡表已不能完全满足燃气用户的需求，电子温压补偿功能的阶梯计费IC卡燃气表开启燃气生活的新步伐，使得计量标况化，准确化，计费阶段化，阶梯化。
威星超声波燃气表产品手册(2017)
超声波燃气表一、产品说明超声波燃气表是利用超声波在介质中的传递的时间差来进行计量的新型全电子计量燃气表，具备高可靠性、高精度、温压补偿等内生性功能，在欧美、日本等海外市场得到广泛应用。
威星仪表自2008年起致力于超声波燃气表的自主研发，历经多年的技术积累和实践验证，已在国内率先推出超声波全系列产品，国内市场占有率第一，并远销海外。
二、技术原理超声波计量采用的是时差法计量技术，其工作原理是利用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法。
上游的传感器发出超声波给下游的传感器并测量时间（T1）。
然后由相反方向从下游的传感器向上游的传感器发出超声波并测量时间（T2）。
通过这两个由超声波传感器得到的时间可以计算得出气体的流速（U) 。
计算公式：●L：传感距离；●C：介质中的音速●K：流量系数●S：腔体的截面积●传送时间：T1，T2●上游→下游：T1 = L/（C+Ucosθ）●下游→上游：T2 = L/（C-Ucosθ）●气体流速：U =（L/2cosθ）（（1/T1）-（1/T2））●瞬时流量：Q = KSU三、流量范围四、准确度及最大允许误差五、技术特点1.特点1：提高计量精度1)高精度修正针对每个流量区域单独修正，实现全量程、高精度修正。
注：区别于膜式燃气表的3个流量点调齿修正，超声波表可通过红外端口多点修正，无需拆表；2)超高灵敏度超低始动流量点，细微空气流动也可以被检测和计量；3)宽量程计量a)同时满足提供0.016～6m3之间的精确计量；b)满足供暖计量与日常计量不同需要；c)燃气供暖计量的最佳解决方案。
4)全电子计量a)金属结构，经久耐用；b)全电子计量，无磨损；c)关键电子元件寿命大于10年,稳定计量10年；d)采用反射式超声波传感器布置；e)传感器上方布置，不易灰尘沉积；f)利用整个腔体缓冲气流，无直管段要求g)后置整流段金属，保持长久稳定2.特点2：提高计量修正●温压补偿、增加收益支持实时温度和压力计量补偿，更适合采用气量大，且用气波动幅度大的采暖燃气用户，可有效控制器计量输差。
低功耗超声波燃气表设计
低功耗超声波燃气表设计李萌I 李跃忠“ 2,曾令源I 何亮1(1.东华理工大学机械与电子工程学院，江西南昌，330013 ; 2.江西省新能源工艺与工程技术研究中心，江西南昌，330013 )摘要：超声波燃气表受流道结构、管径机械噪声、气体流速等因素影响，造成超声波信号衰减严重、低功耗设计实现难度 大。
针对这一问题，以超低功耗MSP430微处理器为核心，搭载低功耗芯片超声波模拟前端(TDC1OOO)和高精度计时芯片(TDC7200),构成了超声波信号发射与接收电路。
提出了一种优化激励信号脉冲个数方法，以及釆用定时中断和外部中断相结合的系统监控方式来实现低功耗设计，并完成了 G2. 5超声波燃气表的设计。
通过实际测试，优化的激励信号个数能获得较好的超声波回波信号。
计算结果表明，使用1节6000mAh 的锂电池供电，研制的G2. 5超声波燃气表正常计量工作年限可达6年，能够满足企业低功耗技术要求。
关键词：超声波燃气表；低功耗；激励脉冲；升压电路；计时电路The design of low power ultrasonic gas meterLi Meng 1, Li Yuezhong 1,2, Zeng Lingyuan 1, He Liang 1(1. East China University of Technology, Nanchang Jiangxi, 330013； 2. Jiangxi New Energy Technologyand Engineering Research Center, Nanchang Jiangxi, 330013)Abstract ：U ltrasonic gas meters are affected by channel structure, pipe diameter mechanical noise, gas velocity and other factors, resulting in serious attenuation of ultrasonic signals, and low power consumption design is difficult to achieve. To solve this problem, the ultra-low power consumption MSP430 microprocessor, equipped with a low-power chip ultrasonic Simulation front end (TDC1OOO ) and a high-precision timing chip (TDC7200), constitute the ultrasonic signal transmitting and receiving circuit. A method of optimizing the number of excitation signal pulses is proposed, and the system monitoring method combining timing interrupt and external interrupt is used to realize low power consumption design ; furthe design of G2. 5 ultrasonic gas meter is completed. Through the actual test, the optimized number of excitation signals can obtain a better ultrasonic echo signal;according to the calculated power consumption data, using a 6000mAh lithium batt€i*y for power supply, the developed G2. 5 ultrasonic gas meter can normally measure working life of up to 6 years, which can m€et the technical requirements of low power consumption of enterprises.Keywords : Ultrasonic gas meter; Low power ; Ultrasonic signal excitation; Booster circuit; Timing circuito 引言与传统膜式燃气表相比，超声波燃气表以其压损小、计量精度高、非接触、测量范围宽等特点，逐渐在国内外推广应用然而，国内受超声波换能器技术水平、系统功耗难以降 低、研制成本较高等方面的限制，超声波计量在户用燃气计量应用上还未得到成熟应用切。
超声波燃气表控制系统的原理及设计
超声波燃气表控制系统的原理及设计控制系统。
该专利由山西省交通科学研究院申请，并于2016年1月11日获得授权公告。
内容说明本实用新型属于信息技术领域，尤其涉及一种抄表系统。
发明内容近年来，随着企业信息化建设的推进、IT 技术的发展与创新，人们对IT 系统的依赖性越来越高。
单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央单片机CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/ 计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，具有成本低廉、兼容性好、运行速度快等优点，但是单片机在运行中也会出现一些故障，如果单片机发生故障而不能及时发现和处理，则会影响单片机的正常运行，甚至导致单片机的烧毁。
对于需要单片机连续不间断工作的行业，工作人员不可能总是保持良好的注意力，如果没有一种预警装置，将会浪费劳动力，同时也影响工作人员的身体健康。
发明内容鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种超声波燃气表控制系统，可实时监测单片机的运行状态，一旦出现工作异常就会发出报警声，警示工作人员经行处理；还以通过改善超声波燃气表的控制方式来提高超声波燃气表的测量精度，减小超声波燃气表的整体体积和重量。
本实用新型采用的技术方案如下：一种超声波燃气表控制系统，包括控制器，控制器连接有阀门控制电路、调试电路、故障报警电路、燃气泄露监测模块、超声波采样电路、温度采样电路以及4G无线通信模块，超声波采样电路连接有超声波换能器，控制器通过4G无线通信模块依次连接有集中器、4G基站、服务器，服务器电连接有位于监控中心的监控终端。
进一步的，控制器还连接有存储器和显示器。
故障报警电路包括继电器J、芯片IC1、芯片IC2 和三极管V1，控制器的VCC 脚连接继电器J 的触点J-1，继电器J 的触点J-1 的另一端连接电源U1，控制器的GND脚接地，控制器的P1 脚连接芯片IC3 的引脚1，芯片IC3 的引脚2 连接芯片IC4 的引脚1，芯片IC3 的引脚3 连接电阻R1 和电容C1，电容C1 的另一端连接电阻R2、电阻R3、芯片IC1的引脚2 和芯片IC1 的引脚6，芯片IC3 的引脚4 连接电阻R2的另一端，电阻R1 的另一端连接电阻R4、芯片IC1 的引脚4、芯片IC1 的引脚8、芯片IC2 的引脚8、喇叭B 和电源U2，电阻R3 的另一端连接电容C2 和芯片IC1 的引脚1 并接地，芯片IC1 的引脚5 连接电容C2的另一端，电阻R4 的另一端连接电阻R5 和芯片IC2 的引脚7，电阻R5 的另一端连接电容C3、芯片IC2 的引脚2 和芯片IC2 的引脚6，电容C3 的另一端连接电容C4、芯片IC2 的引脚1 并接地，芯片IC2 的引脚3 连接电容C5，电容C5 的另一端连接喇叭B 的另一端，芯片IC4的引脚3 连接电阻R6 和电阻R7，电阻R6 的另一端连接电阻R8、电源U3、芯片IC5 的引脚4和芯片IC5 的引脚8，电阻R7 的另一端连接三极管V1 的基极，三极管V1 的集电极连接电阻R8 的另一端和电容C6，电容C6 的另一端连接电阻R10、二极管D1 的阴极、芯片IC5 的引脚2 和芯片IC5 的引脚6，三极管V1 的发射极连接二极管D1 的阳极和电阻R9，芯片IC4 的引脚4 连接电阻R9 的另一端、电阻R10 的另一端、二极管D4 的阳极、二极管D5 的阴极、继电器J 和芯片IC5 的引脚1，芯片IC5 的引脚5 连接电容C7 的另一端，芯片IC5 的引脚3连接二极管D3 的阳极，二极管D3 的阴极连接二极管D2 的阴极、电阻R11、电阻R12 和芯片IC2 的引脚4，电阻R11 的另一端连接二极管D4 的阴极和继电器J的另一端，电阻R12 的另一端连接二极管D5 的阳极。
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中图分类号:TP212;TP217 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2010)06-0103-03具有温度补偿功能的超声波流量计设计翟兆松,毛端海,李世平,张冬磊(第二炮兵工程学院,西安710025)摘 要:针对当前榨油设备产油量难以准确测量的问题,提出具有温度补偿的测量方案,并完成了硬件设计和软件流程图的绘制。
方案采用以DSP T MS320F2810为处理核心的超声波流量计测量流量、单总线式温度传感器DS18B20采集温度,由微处理器STC89C52根据流量信息和温度信息进行补偿计算,最后得出在标准计量温度下的流量信息。
关键词:超声波流量计;温度补偿;实时时钟Desi gn of ultrason i c flow meter with te mperature co mpens ati on ZHA I Zhao2s ong,MAO Duan2hai,L I Shi2p ing,ZHANG Dong2lei(The Second Artillery Eng i n eer i n g College,X i’an710025,Ch i n a) Abstract:T o s olve the out put computati on p r oblem of the oil m ill,a te mperature compensati on method was given,the hard ware design and the fl ow chart were finished,t oo.To measure oil fl ow,an ultras onic fl owmeter with DSP T MS320F2810as core was used in this method,with the real ti m e te mperature infor mati on get by the single bus te mperature sens or DS18B20,then the MCU STC89C52calculates with the rate if fl ow and the te mperature,finally the standard rate of fl ow was get.Key words:ultras onic fl owmeter;te mperature compensati on;real ti m e cl ock0 引言目前我国榨油设备应用广泛,但对榨油设备的产油量的统计,却多数采用称重测量的方式。
温度补偿型燃气表检定装置
温度补偿型燃气表检定装置摘要：膜式燃气表只能准确的计量标准状态下气体的体积，但在自然环境下使用的膜式燃气表由于受温度的波动影响，会对计量结果的准确性造成巨大的不确定性，而温度补偿型燃气表则能够很好的解决这个问题。
那么，如何建立一套高效的检定装置对具有温度补偿功能的燃气表进行检定呢？本文作者根据自己的工作实践，理论联系实际详尽阐述了如何建立温度补偿型燃气表的检定装置，对各实验室建立相似系统有借鉴意义。
关键词：温度补偿型燃气表温度试验场标准体积计量器引言温度的变化对于气体体积计量有非常显著的影响。
膜式燃气表由于在自然状态下安装使用，随着温度的变化，对其计量结果的准确性造成巨大的偏差。
所以温度补偿型燃气表的出现，也是自然而生的产品。
对于检定机构，建立这类燃气表的检定装置就显得尤为迫切。
温度补偿型燃气表的检定装置其特征在于：将流量检定与温度调整结合到一起，使在一定流量范围内的检定介质，流经换热装置后，使流体介质及被检设备迅速达到设定温度范围内的任意温度，并通过冷热对抗使温度场内温度均匀度、波动度均满足检定要求。
一、检定装置的研制原理该装置是一种检定具有温度补偿功能的燃气表，在设计温度范围内任意温度点的温度补偿功能和示值误差的检定装置。
因为具有温度补偿功能的膜式燃气表工作在不同的温度点（工况）时，可通过内部装置自行将温度变化产生的体积胀、缩量转换至国标温度下的体积量（标况）并进行计量。
目前，国内对于具有温度补偿功能的膜式燃气表的性能和误差检定，大多采用比对法。
其基本原理：采用建立场内场的办法进行对比分析被测计量器具的误差大小和温度补偿性能。
即在标准温度和压力场内建立可任意调节其设计范围内参数温度场的办法，利用标准场内的高精度标准计量装置计量示值和可调参数场内的被测计量器的计量示值进行对比，再利用过程中得到的温、压等参数，将标准器与被检表推算到统一状态下，然后分析得出被测计量器具的误差和温度补偿性能。
二、检定装置的建立步骤1）根据相关技术标准先行建立一个稳定的标准温度和压力场（标准计量器具设计标准状况下的使用场），并准备好达到设计需要的检定介质。
温度补偿膜式燃气表原理
温度补偿膜式燃气表原理
膜式燃气表是一种使用较为广泛的燃气计量仪表，膜式燃气表具有准确度高、量程宽、性能稳定、性价比高等优势。
在膜式燃气表使用的过程中，其体积与温度的关系极为密切，在同样的压力下，20℃时1m3天然气，在-10℃时体积会变为0.8977m3 ，相比之下体积会缩小11%左右。
目前燃气公司购买燃气时是按照20℃进行计算，但是在使用的过程中收取费用，却是按照实际的温度进行结算，因此受温度的影响会导致燃气体系的计量出现误差，极其容易出现亏损问题。
因此需要在膜式燃气表中加入温度补偿功能，从而实现不同温度下的燃气表的精准计量。
温度补偿膜式燃气表内部安装有温度传感器，同时内部还安装磁铁，当气体在燃气表内部通过时磨片会反复运动，从而带动计数器的转动，当靠近计数器附近的干簧管时干簧管会吸合，这代表着一个脉冲输出在家用的燃气表中，一个脉冲意味着10L的燃气数量。
单片机会根据脉冲和温度来转化成标准温度的体积以电子的方式显示在液晶屏上，不仅能够核查计数器是否出现异常，还能保留计数器异常的情况，避免发生纠纷。
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测量与设备
单片机，该单片机是一种低功耗、高性能 ＣＭＯＳ８ 位 微控制器，兼容标准 ＭＣＳ －５１ 指令系统，内置 ８Ｋ 字 节的 Ｆｌａｓｈ 存 储 器 和 ５１２ 字 节 的 数 据 存 储 空 间， ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ 具有在系统可编程（ＩＳＰ） 特性，方便对 系统进行后期维护和再开发。
温度补偿采用传感器实时补偿方式，选用美国 ＤＡＬＬＡＳ 公 司 生 产 的 一 线 式 数 字 温 度 传 感 器 ＤＳ１８Ｂ２０。 其具有 ３ 引脚 ＴＯ －９２ 小体积封装形式， 检测温度范围为﹣ ５０ ～１２５℃；最高 １２ 位分辨力， 准确度可达 ０畅５℃；最大工作周期为 ７５０ｍｓ；供电电 压范围为 ３ ～５畅５Ｖ；可设置超限温度报警，并有搜索 命令识别报 警 条 件； 单 总 线 接 口， 仅 需 一 条 输 入 输 出线（ ＤＱ）就能与单片机（ Ｐ１畅３） 进行通信。 温度补 偿模块电路图如图 ３ 所示。
管内气体温度对计量误差的影响（ 设被检表在 标准检定温度 ２０℃下误差为 ０），如表 １ 所示。 由于 膜式燃气表没有温度补偿，所以燃气通过膜式燃气 表时，环境温度低于 ２０℃时，计量值偏小，就会产生 计量误差。
表１
温度对计量误差的影响
温度（ ℃）
误差（ ％）
２０
０
１０
－３畅４７
０
－６畅０８
－１０
－１２畅４
图 ２ 超声波燃气表结构图
２畅２ 超声波燃气表的温度补偿规则 根据理想气体状态方程，一定质量气体的体积
与压力的乘积和它的热力学温度成正比。 即：ｐ１ Ｖ１ ／ Ｔ１ ＝ｐ２ Ｖ２ ／Ｔ２ ，当压力不变时，则 Ｖ１ ／Ｔ１ ＝Ｖ２ ／Ｔ２ ，一定 质量的气体的体积随温度升高而体积变大，随温度 降低而体积变小。
针对以上问题，我们设计了一款带有温度补偿 的民用超声波燃气表。 超声波燃气计量技术是一 种高精度、长 时 间 稳 定 计 量 的 可 靠 计 量 技 术， 经 过 多年的发展，主要应用于大中流量的工业燃气计量 中，在民用燃气计量领域还没有广泛应用。 现在， 将超声波计量技术引入到民用燃气计量领域中，全 电子式结 构 的 优 点 必 然 使 超 声 波 燃 气 表 拥 有 可 观 的应用前景。
· ２８ ·
率和光束的近场强度分布，通过 Ｚｅｒｎｉｋｅ 模式法或区 域法重构可得到激光束的波前相位，广泛应用于自 适应光学波前相位测量、激光光束质量测量和激光 医学检测等工程领域。
Ｈａｒｔｍａｎｎ －Ｓｈａｃｋ 波前传感器可通过溯源至标 准平面面形，然后将标准平面面形溯源至国家平面 基准的方法实现校准。
１
－１４
５０畅０９３
２ －８畅８ ５２畅３８５
３
０畅１
５０畅１４６
４
９畅３
４８畅２６６
５ １６畅９
５０畅８９５
６ ２１畅９
４８畅６３２
７ ２４畅６
４６畅５６９
８ ２３畅６
４４畅０２３
９ １７畅２
４９畅０１８
４５畅０８５ ４７畅７９３ ４６畅６０６ ４６畅２４８ ５０畅４６１ ４９畅３１８ ４７畅７３８ ４５畅５５３ ４８畅５３２
２畅３ 温度补偿模块设计 控制模块选用宏晶科技生产的 ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ 型
图 ３ 温度补偿模块电路图
３ 实测试验及数据分析
超声波燃气表制作完毕后，我们在沈阳某小区 一户居民 家 进 行 了 为 期 一 年 的 普 通 膜 式 燃 气 表 与 超声波燃气表计量比较试验。 仪表安装采取铝塑 复合管串联 连 接， 用 户 的 仪 表 位 置 不 变， 在 试 验 期 间不影响用户的正常使用和抄表收费工作。 试验 数据如表 ２ 所示。
关键词 波前相位；波前传感器；波前重构；校准不确定度
ｄｏｉ：１０畅３９６９ ／ｊ畅ｉｓｓｎ畅１０００ －０７７１畅２０１４畅０６畅０９
０ 引言
目前测量激光束波前相位的方法主要有两种， 一种为波前传感器法，即利用经典 Ｈａｒｔｍａｎｎ 波前传 感器、Ｈａｒｔｍａｎｎ －Ｓｈａｃｋ 波前传感器等测量激光束 波前相位；另 一 种 为 剪 切 干 涉 法， 即 利 用 剪 切 干 涉 仪通过干涉原理测量激光束的波前相位。 本文介 绍了 Ｈａｒｔｍａｎｎ －Ｓｈａｃｋ 波前传感器测量激光束波前 相位的测试方法和测试原理。 Ｈａｒｔｍａｎｎ －Ｓｈａｃｋ 波 前传感器由一个微透镜阵列、ＣＣＤ 相机和数据采集 处理系统三部分组成，可同时获得激光束的波前斜
１ 测量原理
Ｈａｒｔｍａｎｎ －Ｓｈａｃｋ 波前传感器测量原理如图 １ 所示。 它主要由按一定规律排列的子透镜，即微透
计量技术 ２０１４畅Ｎｏ ６
刘 磊１ 胡绍云２ 孟庆安２ 张 浩２ 蒋泽伟２
（１畅安徽医科大学附属省立医院，合肥 ２３００１；２畅西南技术物理研究所，成都 ６１００４１）
摘 要 Ｈａｒｔｍａｎｎ －Ｓｈａｃｋ 波前传感器通过一个微透镜阵列和 ＣＣＤ 可同时探测一束激光的振幅和相位信息， 通过波前重构算法，可以获得激光的波前相位信息。 本文介绍了 Ｈａｒｔｍａｎｎ －Ｓｈａｃｋ 法激光波前相位测试方法和测 试原理，并对 Ｈａｒｔｍａｎｎ －Ｓｈａｃｋ 波前传感器的校准方法及校准不确定度进行了探讨。
为了解决户外挂表受环境温度影响的问题，市 面上曾经出现了带有温度补偿的膜式燃气表，但是 由于膜式燃气表的计量原理以机械方式实现，因此 使用电子 化 的 传 感 器 技 术 进 行 温 度 补 偿 实 现 难 度 大，需要先将 机 械 信 号 进 行 转 换， 再 根 据 温 度 传 感 器的数据进行修正。 除了本身膜式燃气表的基本 成本外，需要 增 加 电 子 电 路 的 成 本， 使 得 整 个 产 品 成本极高。
· ２６ ·
１ 超声波计量技术工作原理
超声波计 量 是 借 助 超 声 波 在 气 体 介 质 中 传 播 的时差来进行计量的。 如图 １ 所示，一对存在倾斜 角度的传感 器， 相 互 发 送 超 声 波 信 号， 当 没 有 气 介 质体流动时，从上方振子发出的超声波到达下端所 花的时间与从下端发送到上端的时间一样。 但当 气体从左向右运动时，上下分别发出的超声波受到 气体介质流动的影响，上端向下端快于下端向上端 发送的速度，形成逆流时间 ｔ２ 和顺流时间 ｔ１ 的时 间差。
测量与设备
带有温度补偿的超声波燃气表的设计
石理碧 王瑛辉 满李宁
（杭州市质量技术监督检测院，杭州 ３１００１９）
摘 要 针对当前膜式燃气表的计量准确性受外界温度影响较大的问题，设计出一种带有温度补偿的超声波 燃气表，为户外集中挂表的管理模式提供了一种新的产品支持。 经过试验证明，该超声波燃气表性能稳定、量值可 靠，具有实用性和推广价值。
４９畅８６５ ５２畅１３４ ４９畅９１３ ４８畅０３２ ５０畅５３３ ４８畅８５７ ４６畅７８７ ４４畅２５４ ４８畅７８６
１０ ９畅４
１１
－４
１２ －１２畅９
４７畅８８７ ５０畅０１５ ５１畅２８７
４６畅２６４ ４５畅９０７ ４５畅２７６
４７畅６５４ ４９畅７３６ ５１畅０４８
通过近一年的试验，仪表稳定可靠，没有出现故障， 说明仪 表 的 稳 定 性 和 可 靠 性 基 本 满 足 现 场 使 用
［４］ 闫继伟，边 可 可．超 声 波 燃 气 表 的 设（４） ：４６ －４８
［５］ 张攀峰，王玉萍，张健，张开生．带有温度补偿的超声波测距仪的 设计［ Ｊ］ ．计算机测量与控制，２０１２畅２０（６） ：１７１７ －１７１９
激光波前相位测试与校准技术
１ ｔ１
－ｔ１２
从而可以 计 算 出 一 定 时 间 内 流 过 固 定 截 面 通 道的气体体积。
２ 超声波燃气表设计
２畅１ 超声波燃气表结构图 通过对超声波计量技术工作原理的分析，设计
一款带有温度补偿的超声波燃气表。 表体内包括 超声波检测模块、温度补偿模块、控制模块、显示模 块以及电池，如图 ２ 所示。
图 １ 超声波计量技术工作原理图
ｔ１
＝ｃ
Ｌ ＋ｖｃｏｓθ
（１）
ｔ２
＝ｃ
Ｌ －ｖｃｏｓθ
（２）
式中：Ｌ 为声程；ｃ 为声波在静止气体中的声速；ｖ 为
气体沿管道轴向的流速。
流速的快慢与时 间差是 一 个 函 数 关 系， 由 式
计量技术 ２０１４畅Ｎｏ ６
（１ ） 和式（２） 可以得出气体的流速：
ｖ ＝２ｃＬｏｓθ
关键词 膜式燃气表；超声波燃气表；温度补偿 ｄｏｉ：１０畅３９６９ ／ｊ畅ｉｓｓｎ畅１０００ －０７７１畅２０１４畅０６畅０８
０ 引言
随着国内对天然气使用的推广，据住建部发布 的预测报告，预计至 ２０１６ 年全国城镇燃气普及率将 达到 ９４％，用气家庭超过 ２ 亿户。 目前，我国民用 燃气计量 普 遍 采 用 膜 式 燃 气 表 户 内 挂 表 的 管 理 模 式，但是在入户抄表、安全检查等方面，其弊端不可 避免的暴露出来。 于是，出现了户外集中挂表的管 理模式，也基本可以避免户内挂表的缺点。 但是膜 式燃气表的壳体通常为铁质 或铝制品， 导热性较 强，外界的气温变化对其计量的准确性会有较大的 影响。
从表 ２ 可以看出．温度补偿型超声波燃气表与 普通膜式燃气表的计量值相比较， 超声波 燃气表 的计量值更加准确可靠，具有良好的温度补偿功能。
计量技术 ２０１４畅Ｎｏ ６
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测量与设备
表２
试验 平均温度 用气量标准 膜式燃气表 超声波燃气表
月份 （℃）
值（ｍ３ ） 计量值（ｍ３ ） 计量值（ｍ３ ）
［２］ 孙明利， 鲍 健， 张 烁．单 总 线 技 术 及 ＤＳｌ８８２０ 的 温 度 测 量 实 现 ［ Ｊ］ ．大气与环境光学学报，２０１０（４） ：３２２ －３２６
［３］ 王节旺．一种基于 ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ 单片机的计时系统的设计方 案 ［ Ｊ］ ．微型机与应用，２０１１，３０（６） ：２８ －３０