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户用超声波热量表研究与设计
资料介绍
近年来，在城镇供热计量改革中，传统的按面积收取供暖费的方式容易造成用户节能意识差，热能资源浪费严重。所以国家大力提倡全面推行分户计量的采暖收费制度，在该制度推进过程中热量表起到至关重要的作用，并在住宅小区、写字楼、企事业单位等集中供暖系统得到广泛应用。
然而，目前市场上传统热量表在流速较低的情况下流量计量精度等级不高。在现场应用中，当出现故障时热量表不能进行故障诊断，需要工作人员对故障原因进行复杂排查。针对实际情况，本文设计了一款户用超声波热量表，特点是：第一，流量计量精度高；第二，可以在故障时显示故障信息；第三，能实现超声波回波幅值大小预估。
设计过程中，选用低功耗单片机MSP430F448作为控制核心，利用高精度计量芯片UTA6905测量超声波在热水中的顺逆流相位差时间。用相差法计算出热水的流量。通过PT1000铂电阻传感器采集进、出水口温度，并利用电容充放电法测出铂电阻阻值。针对流量和温度测量的特点，分别对流量进行流体力学修正和运用线性插值与查表相结合的方法对测温过程进行非线性校正。为了提高流量测量的精度，一方面采用中值滤波和均值滤波相结合的方法对相位差时间数据进行滤波处理，另一方面采用BP神经网络温度补偿算法降低温度变化对流量测量带来的误差。在不改动硬件电路的情况下，实现换能器故障检测、温度传感器故障检测和回波信号幅值预估功能。采用模块化设计思想和低功耗原则进行超声波热量表软件程序设计，并按热量表检定规程对样机进行试验，对试验过程中出现的流量自跑和瞬时流量报错问题进行了分析解决。
本文设计的超声波热量表实现了流量、温度和热量的计量及显示；故障诊断、电池剩余电量预知和回波幅值检测；设计的红外通信接口可以实现近距离抄表；M-BUS隔离通信接口可以实现网络拓扑结构，进行远程抄表。达到了国家相关标准，对热工产业相关产品的设计具有一定的指导作用和借鉴价值。
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