一种卡片便携式多声道超声波水表换能器安装位置装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111912477A(43)申请公布日2020.11.10(21)申请号202010654242.8(22)申请日2020.07.08(71)申请人中国计量大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区学源街258号(72)发明人张凯姚爽陈建峰(51)Int.Cl.G01F1/66(2006.01)G01F15/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种卡片便携式多声道超声波水表换能器安装位置装置(57)摘要本发明涉及一种卡片便携式多声道超声波水表换能器安装位置装置。所述装置包括：用于支撑测量装置和保护内部结构的圆形外壳、三个超声波换能器的支撑杆、三对超声波换能器、三个金属反射片、法兰孔、单片机、小型三相步进电机、联轴器、驱动器、LCD液晶显示屏、电源模块。本发明提供了一种超声波水表多声道的换能器安装方法。本发明无任何破坏性拆解，省时、省力、操作简单，测量精度高，并保护换能器反复安装对准的繁琐过程，利用单片机发射脉冲控制步进电机自动化将换能器与反射片之间对准位置，同时可以完成测量与非测量状态下切换，对整个超声波水表精度、维护有一定可靠性。CN111912477ACN111912477A权利要求书1/1页1.一种卡片便携式多声道超声波水表换能器安装位置装置，包括用于支撑测量装置和保护内部结构的圆形外壳、三个超声波换能器的支撑杆、三对超声波换能器、三个金属反射片、法兰片*2、三相步进电机*3、联轴器*3、驱动器*3、控制器*3和LCD液晶显示屏*3。2.根据权利要求1所述的测量装置支撑外壳，其特征在于，所述外部结构支撑外壳整体呈O型形状，壁厚达到仅一英寸(25.4mm)，节约安装空间，通过实际管径需要可以配置相应的O型管径大小来配合测量。3.根据权利要求1所述的三个超声波换能器的支撑杆，其特征在于，所述三对超声波换能器支撑杆的形状呈T型结构，分布在O型结构120度分割线上，每一个超声波换能器支撑杆的前端都是用来固定一对超声波换能器，前段结构内部有内螺纹；而后端支撑杆内部是金属空心结构，用来放置一对换能器信号走线，支撑杆外部末端是外螺纹，前段结构与后端支撑杆之间通过螺纹相连，使得超声波换能器具有互换性。4.根据权利要求1所述的三对超声波换能器，其特征在于，每一对超声波换能器固定安装在换能器支撑杆的前端位置，用来发射超声波信号和接受超声波回波信号，并将超声波信号转换成电信号传输给单片机及外围电路进行处理。5.根据权利要求1所述的三个金属反射片，其特征在于，每一个金属反射片分布在T型超声波换能器支撑杆的反向延长线上，内嵌在对应每一对超声波换能器，发射超声波换能器发射超声波信号经金属反射片反射，而后接收超声波换能器接收超声波信号完成时差法测量原理。6.根据权利要求1所述的法兰片，其特征在于，法兰片的螺栓孔的大小为18mm*4个，管道与管道之间利用法兰连接，中间利用螺栓孔进行固定，保证中间的测量装置为稳定性和密封性。7.根据权利要求1所述的三相步进电机，其特征在于，所述的步进电机必须加驱动才可以运转，驱动信号必须脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，加入适当的脉冲信号，就有一定的角度(步进角)转动。三相步进电机的步进角为7.5度，转动90度，需要12个脉冲完成。转动的角度为90度，用来控制每一个超声波换能器支撑杆转动，从而可以将每一对超声波换能器转向90度，与水流方向平行，从而进行流量测量。8.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于，所述的联轴器主要用来联接步进电机轴与从动轴以传递扭矩，具备较为精密的传动性能，联轴器同时具有零间隙、高刚性、低惯量、柔性好等特点，目的就是自动纠正安装过程中产生的主动轴与从动轴之间的各种偏差，保证了步进电机转动的精度。9.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述的驱动器是用来驱动步进电机，一般单片机工作电压在5V，而步进电机工作在几十V，一旦步进电机串到单片机中损坏单片机，步进电机的信号会干扰单片机，可能导致系统工作失误，所以接口器件必须有隔离功能，同时用驱动器将单片机发出脉冲信号转化成步进电机的角位移，控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位，对提高换能器位置精度有一定作用。10.根据权利要求1所述的控制器和LCD显示屏，其特征在于，所述的控制器包括单片机和TDC-GP30等外围电路来对流量的测量，通过驱动芯片用来控制步进电机转动，实现装置的自动化，通过LCD液晶显示屏来显示多行同时显示9位长累积量，6位长瞬时量，来显示流量计的流量信息；还可以显示信号强度、电池状态、流向、故障等信息。2CN111912477A说明书1/4页一种卡片便携式多声道超声波水表换能器安装位置装置技术领域[0001]本发明涉