超声波燃气表控制系统的原理及设计
新型超声波燃气表在燃气运行管理方面的应用
新型超声波燃气表在燃气运行管理方面的应用摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，经济在迅猛发展，社会在不断进步，随着燃气行业的进步及其信息化建设的发展，信息与业务服务已高度融为一体，燃气用户的用气安全及大数据信息化也成为燃气公司关注的重点，传统的膜式燃气表已无法满足燃气信息化发展的需要。
为实现远程监控用户用气安全及大数据信息化的目的而设计的新型NB超声波燃气表，除了具备高精度、宽量程等优越的计量性能、异常流量切断阀门、智能报警、远程监控等功能，还兼具精美的外观、简洁的生产工艺、优越的用户体验感。
作为新一代的燃气计量器具成为燃气信息化的重要组成部分，是燃气公司对燃气运营实施有效管理的重要工具。
该款超声波智能燃气表及其配套的全生命周期维护系统能够为燃气用户提供更高效、更安全、更优质的服务，是建立智能社区、智慧城市的重要组成部分。
关键词：超声波燃气表；智能计量；远程监控引言近年来，得益于中国经济的发展，环保清洁能源越来越受到高度重视，因而人们对天然气这类环保能源的需求也与日俱增。
与此同时，天然气管道铺设和配套设施建设的日渐成熟也为天然气逐渐成为最普及的清洁能源提供了强有力的支持。
本文将为大家详细介绍天然气的新型计量器具———超声波燃气表的计量特性和工作原理，并与传统的膜式燃气表进行比较、研究，从而进一步分析超声波燃气表的应用领域和发展趋势。
1概述超声波技术在燃气计量领域的应用已有几十年的历史，早期主要应用于工商业贸易结算领域，随着技术的发展，家用超声波燃气表技术获得较大突破，在2010年前后家用超声波燃气表开始在国内进行试应用，随着检定规程及行业标准的出台，家用超声波燃气表在国内的用户量得到迅猛发展，截至2019年，国内超声波燃气表累计用户量已近百万。
超声波燃气表不同于传统的容积式膜式燃气表，它是电子速度式燃气表，采用时差法计量原理，除具有较高的计量精度外，由于其采样周期短，可以更快更准确的识别异常流量并与燃气阀门进行联动，实现智能关闭阀门功能，并且可以物联网功能结合实现自动报警功能，同时该表具可进行介质声速测量，通过声速值变化智能判断用户私拆表或胶管脱落等异常状况，大大提高居民用气的安全性。
超声波燃气表在燃气安全管理方面的应用
超声波燃气表在燃气安全管理方面的应用摘要：超声波气体计数器是一种测量超声波发射和接收气体流量的装置。
气流量通常是通过时差法计算的，即通过空气流动的前后超声换能器发射超声波束，前后波束传输之间的时间差可以反映气流量和气流。
超声波气体计数器结构简单，没有机械运动部件，测量灵敏度高，寿命长，测量范围大于优点。
实现超声波气体测量具有一定的复杂性，主要是由于气体分子刚性、超声波信号的气体环境显着衰减，超声波信号只能在接收换能器上产生微弱的电信号；此外，气体更容易受到气流、温度和气体成分变化的影响，而且难以获得准确的测量数据。
关键词：超声波燃气表；安全管理；应用引言超声波燃气表具有安全性检测的便利条件。
分布于燃气管网各处的具有物联网功能的燃气表和流量计，既是传感器又是网络终端。
若具有完善的安全性检测功能，能够准确的检测出燃气管网的故障或潜在的隐患，并及时关阀报警上报后台管理系统，可以有效减少事故发生。
1. 超声波燃气表的概述超声波处理在燃气计量领域的应用已有几十年，主要是在商业贸易平衡领域。
伴随着技术的进步，家用紫外线气体计算取得了巨大突破，2010年前后在国内采用超声波处理进行了应用试验，随着录取和行业标准的出台，国内消费者数量急剧增加。
超声波气体测量的使用需要复杂的电子设备和高昂的成本，因此没有得到广泛应用。
伴随着高性能、低成本集成电路的发展和超声处理的成熟基础理论，近年来为超声图像的发展创造了条件。
超快的低噪声放大器、ps级时间戳芯片和集成超声波测速的MCU为超声计算提供了可靠的解决方案，结合超声波计算测量仪的特性优势进入高速阶段。
超声波气体计数器不同于传统的幕墙表，后者是用增量法测量的电子速度气体计数器，用于更快、更准确地识别异常流量，并连接到气体气体阀以实现智能关闭阀。
这些表可与“网格”功能结合使用，通过提高测量间隔的精度可以改进自动警报。
2.基本原理超声波是一种机械波，其振动频率高于声波，后者是在激发电压作用下由压电陶瓷零件振动产生的。
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。
超声波燃气表简介
超声波燃气表简介
随着科技的不断发展和进步，超声波燃气表作为一种新型的计量设备，逐渐被广泛应用于燃气计量领域。
它采用超声波技术，能够精确测量燃气的流量，为用户提供准确可靠的能源计量服务。
超声波燃气表具有许多传统燃气表所不具备的优势。
首先，它采用非接触式测量原理，无需与燃气接触，能够有效避免燃气中的杂质对测量结果的影响。
其次，超声波燃气表具有高精度的测量能力，能够实时监测燃气的流量，精确计量每一立方米的燃气消耗量。
再次，超声波燃气表具有抗干扰能力强的特点，能够稳定工作在各种复杂环境下，确保测量结果的准确性和可靠性。
超声波燃气表的使用也非常方便。
它采用数字化技术，能够实现远程抄表和数据传输，免去了传统人工抄表的繁琐过程，大大提高了工作效率。
同时，超声波燃气表还具备自动检测和报警功能，一旦发现异常情况，能够及时报警并采取相应的措施，确保用户的用气安全。
超声波燃气表的出现，不仅提高了燃气计量的精确度和可靠性，也为用户提供了更便捷的能源计量服务。
它的应用不仅可以满足普通用户的需求，还可以广泛应用于工业领域，实现对大型燃气设备和工艺流程的精确计量。
同时，超声波燃气表还与智能化系统相结合，能够实现对燃气的智能管理和控制，为能源的合理利用和节约提供
了新的途径。
超声波燃气表作为一种新型的计量设备，具有高精度、高可靠性和高智能化的特点。
它的出现不仅提高了燃气计量的准确性和便捷性，还为能源管理和控制提供了新的解决方案。
相信随着科技的不断进步，超声波燃气表将在未来得到更广泛的应用和推广。
天然气超声流量计量系统介绍
天然气超声流量计量系统介绍天然气超声流量计量系统是用于测量天然气流量的一种重要设备。
它采用超声波技术，利用超声波在气体中传播的特性，通过测量声波传播时间的变化来确定天然气流量。
天然气超声流量计量系统具有高精度、高可靠性、无污染等优点，广泛应用于石油、化工、冶金、天然气输送等行业。
天然气超声流量计量系统由传感器、转换器和显示器等主要组成部分。
其中，传感器是测量系统的核心部分，它主要通过超声波探头对天然气流体进行测量。
传感器通常采用插入式结构，通过插入到天然气管道中来进行测量。
超声波探头发射一束超声脉冲，当脉冲遇到流体时，会发生折射、散射、多次反射等现象。
传感器通过接收反射的超声波信号，并根据信号的强度差和时间延迟来计算天然气的流速和体积。
转换器是将传感器接收到的超声波信号转换为电信号，并进行信号放大和处理的设备。
转换器通常具有多种接口和输出方式，可以通过数字和模拟信号输出。
根据实际需求，转换器还可配备温度、压力和湿度等传感器，用以对流体的各项参数进行监测和记录。
显示器是用于显示和记录流量计量数据的设备，它通常采用LCD或LED显示屏，可以实时显示流体的流速、体积、温度等信息。
显示器还可连接到计算机或数据存储设备，实现数据的远程监控和管理。
同时，显示器还具备报警功能，当流速、压力等参数超过设定范围时，会自动发出警报信号。
天然气超声流量计量系统的工作原理是基于多路径多普勒效应。
它通过发送多个超声脉冲，利用多路径的反射，测量得到多个时间差，从而计算出天然气的流速和体积。
系统的测量精度主要取决于超声波的频率、信号处理算法和传感器的质量。
目前，天然气超声流量计量系统已经广泛采用了数字信号处理和高频率超声波技术，可以实现非接触测量、高精度测量和大流量测量。
与传统的测量方法相比，天然气超声流量计量系统具有多项优势。
首先，它可以测量多种流态的天然气，包括压缩态、液态和气态等。
其次，它具有较低的测量误差和较高的测量精度，可以满足工业生产和交易结算的要求。
合肥燃气气体超声波流量计工作原理
合肥燃气气体超声波流量计工作原理
首先，燃气流经超声波流量计时，超声波传感器将发出声波信号。
这
个声波信号会在气体中产生超声波传播。
超声波传播的速度取决于气体的
密度和温度。
当超声波传播速度被测量之后，通过测算气体密度和温度，
可以得到气体的流量。
超声波流量计利用的是多次测量的方法。
它通常包括了两个超声波传
感器，一个作为发送器，一个作为接收器；并在燃气管道中形成一个探测
剖面，以便测量整个横截面的平均速度。
首先，发送器发射超声波脉冲，
在气体媒介中传播到接收器。
接收器接收到超声波信号，并量化时间差。
然后，再发送另一个超声波脉冲，重复同样的过程。
通过多次测量时间差，可以获得更准确的流量值。
具体地讲，通过测量时间差来计算气体的流速。
根据物理学原理，气
体在超声波的传播过程中会改变超声波的频率和幅度。
这些变化会影响时
间差的测量结果。
根据声速公式和相关的换算关系，可以将时间差转换成
流速值。
此外，在测量中还需要考虑气体密度和温度的变化对流量测量的影响。
因为气体在不同条件下的密度和温度会对声速产生影响，所以超声波流量
计通常会用传感器测量气体密度和温度，并将这些参数考虑在内，以提高
测量精度。
总之，合肥燃气气体超声波流量计是通过测量超声波在气体中传播的
时间差来计算流量值的仪器。
它利用的是超声波传播速度与流量大小的关系，并考虑了气体密度和温度的影响。
这种测量方法具有非侵入性、易于
安装和维护、高准确度等优点，适用于各种工业燃气流量的测量。
超声波燃气表内部结构原理
超声波燃气表内部结构原理
超声波燃气表是一种利用超声波技术进行燃气计量的仪表。
它的内部结构和工作原理如下：
1. 超声波传感器：超声波燃气表的核心部件是超声波传感器，它由发射器和接收器组成。
发射器发出超声波信号，接收器接收反射回来的超声波信号。
2. 管道：燃气通常通过管道进行输送，超声波燃气表通过管道中的流体流速和体积来计量燃气的使用量。
3. 计量模块：超声波燃气表的计量模块对接收到的超声波信号进行处理，计算出燃气的流速和体积。
工作原理如下：
1. 发射超声波信号：超声波燃气表通过发射器发出一束超声波信号，这个信号会沿着管道传播。
2. 接收反射信号：当超声波信号遇到燃气流动时，部分信号会被燃气吸收或反射。
接收器接收到这些反射回来的信号。
3. 计算流速和体积：计量模块对接收到的反射信号进行分析和处理，计算出燃气的流速和体积。
超声波燃气表的优点包括精度高、稳定性好、响应速度快等。
它不需要使用动态元件，没有机械磨损和摩擦，因此使用寿命
长。
此外，超声波燃气表也能够监测燃气的泄漏和异常情况，并及时报警。
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超声波燃气表控制系统的原理及设计
今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种超声波燃气表控制系统。
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。