[发明专利]单温度传感器超声波热量测量方法及其装置

权利要求书

1.单温度传感器超声波热量测量方法，其特征在于：首先采用一对超声波换能器测得超声波在管道内的顺流时间t₁和逆流时间t₂，

             (1)

其中，t₁为顺流时间，t₂为逆流时间，C为超声波在静水中的流速，V为管道内水流速，L为两个超声波换能器之间的距离，θ为声程与管道轴线的夹角，由式(1)消去C得到水流速：

                 (2)

由式(1)消去V得到此时超声波的速度：

                  (3)

由声学知识，对于盐度为0的纯水，声速与温度的关系式：

                  (4)

其中，为水温，C₀为=0℃时的声速，V_t=0.00707为常数，那么由式(4)可以得到此时的水温T₁：

                 (5)

将式(3)带入式(5)得到：

              (6)

此温度即是该热能表装置的进水温度；

然后由铂电阻PT1000测得回水温度T₂，那么，供热系统释放的热量Q：

                (7)

其中，ρ为水的密度，c为水的比热容，ΔT= T₁-T₂为温差，t为水流时间。

2.实现权利要求1所述的单温度传感器超声波热量测量方法的装置，其特征在于：它包括第一换能器，第二换能器，铂电阻PT1000，第一信号调理电路，第二信号调理电路，第三信号调理电路，第一驱动电路，第二驱动电路，高速时间及温度转换电路，单片机；第一换能器和第二换能器的输出信号分别经过第一信号调理电路和第二信号调理电路后，与高速时间及温度转换电路连接；第一换能器和第二换能器的输入端分别与第一驱动电路和第二驱动电路的一端连接；第一驱动电路和第二驱动电路的另一端分别与高速时间及温度转换电路连接；铂电阻PT1000的输出信号经过第三信号调理电路然后与高速时间及温度转换电路连接；高速时间及温度转换电路与单片机连接；

所述的第一换能器和第二换能器分别安装在供水管道上，铂电阻PT1000设置在回水管道上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：第一信号调理电路及第二信号调理电路均采用TLV3502芯片和SN74LVC1G02芯片。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：第三信号调理电路采用NC7S14芯片。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：高速时间及温度转换电路采用GP21芯片。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：单片机采用MSP430F437芯片。