[发明专利]一种基于状态监测的超声波水计量表反射面自清洁方法

说明书

本发明公开了一种基于状态监测的超声波水计量表反射面自清洁方法。在超声波水计量表的管段内部上下游对称安装的结构相同的第一反射柱和第二反射柱内分别植入压电陶瓷片，并以管段内水流速度和压电陶瓷片实时监测的超声波波束信号强度为触发判断条件，触发控制电路板给予各自压电陶瓷片正弦激励信号并驱动各自压电陶瓷片振动，从而带动各自反射柱顶部的反射面振动并进而实现各自反射面的自清洁。本发明有效解决由于反射面结垢引起的超声波水计量表测量结果不准确的问题；无需将超声波水计量表从管网上拆卸下来，自清洁过程不会影响正常的水流量计量；延长了超声波水计量表的使用寿命，使超声波水计量表在水质较脏的测量场合仍可以正常使用。

技术领域

本发明涉及超声波水计量表，尤其是涉及一种基于状态监测的超声波水计量表反射面自清洁方法。

背景技术

超声波水计量表(主要包括超声波水表和超声波热量表两种)是通过检测超声波波束在管段水流中顺流传播和逆流传播之间的时间差，进而计算得出水流在管段中的流速，并进一步积算得出管段中水流量的一种新式水计量表。作为第二代智能表，超声波水计量表具有测量精度高、测量量程比宽、内部无可活动部件、通讯和组网功能强大等优点，尤其突出的是，超声波水计量表的小流量检测能力优异(20口径的超声波水表最小流量可低至10升每小时，始动流量可低至2升每小时)，因此超声波水计量表更适合供水行业梯度式水价收费改革与供热行业分户计量改革，具有广阔的市场和使用前景。

然而，超声波水计量表在实际工作过程中，往往会发生管段结垢(污垢或水垢)的现象，尤其是管段内用以反射超声波波束的反射面更易结垢，因为反射面通常存在于污垢更易沉积的管段下部。管段结垢之后，超声波波束在管段内部的传播路径被改变，导致原先预设的仪表系数不再适用，从而导致超声波水计量表的测量精度降低(尤其是导致小流量测量精度降低)，严重时甚至将导致超声波水计量表无法正常工作。

为解决结垢问题导致的计量精度降低问题，许多研究人员提出了很多方法，例如：申请日为2011年06月10日，申请号为“201110154735.6”，公开的“免拆可清洗超声波热量表”，利用超声波清洗机与超声波热量表通过能量变送器装置相耦合的方式，达到超声波热量表的免拆快捷清洗。然而，这种方式会需要利用一套超声波清洗机，且部分情况还是需要操作工作现场介入，因此会一定程度上提高超声波热量表的清洁成本。又如：申请日为2011年09月30日，申请号为“201120368761.4”公开的“一种纳米防垢自清洁的超声波热量表表体”，通过在超声波反射板上设置纳米材料涂层，防止供热热水中的杂质和污垢附着在反射面上。然而，这种方式有一定的局限性，纳米涂层材料并不能确保所有的污垢和杂质都不附着。

发明内容

为了克服背景技术领域中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于状态监测的超声波水计量表反射面自清洁方法。通过反射面自清洁过程，解决由于反射面结垢引起的超声波水计量表测量结果不准确的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明在超声波水计量表的管段内部上下游对称安装的结构相同的第一反射柱和第二反射柱内分别植入压电陶瓷片，并以管段内水流速度和压电陶瓷片实时监测的超声波波束信号强度为触发判断条件，触发控制电路板给予各自压电陶瓷片正弦激励信号并驱动各自压电陶瓷片振动，从而带动各自反射柱顶部的反射面振动并进而实现各自反射面的自清洁。

所述结构相同的第一反射柱和第二反射柱内分别植入压电陶瓷片，压电陶瓷片上表面与反射面平行且与反射面之间的距离1.2到1.3个超声波波长，同时，压电陶瓷片上表面与反射面之间使用环氧基底匹配材料进行填充，且该环氧基底匹配材料的声阻抗值通过压电陶瓷片声阻抗与反射面声阻抗相乘以后开根号运算得到，以使压电陶瓷片、反射柱和被测水流之间实现声阻抗匹配，进而实现压电陶瓷片实时监测超声波水计量表内超声波波束信号强度。