[发明专利]单温度传感器超声波热量测量方法及其装置

摘要

本发明公开了一种单温度传感器超声波热量测量方法及其装置。装置包括由第一换能器、第二换能器、第一信号调理电路和第二信号调理电路组成的流量及进水温度采集电路；由一个铂电阻PT1000和第三信号调理电路组成的出水温度采集电路；以GP21为核心的高速时间及温度转换电路以及单片机。本发明采用PT1000和超声波换能器作为测量元件：利用超声波换能器测出声波的顺逆流时间，并以此算出水在管道内的流速以及此时的声速，通过声速与温度的关系得到进水水温；利用PT1000测得回水温度；最后由单片机算出热量。采用本方法测量热量，简化了热能表电路，降低了系统功耗以及生产成本。

主权项

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。