详细介绍超声波热量表的原理

　　热量计算是超声波热量表的一项主要性能指标，整个过程存在较多影响因素，大致归纳为热量系数k、进出口的水温差T、管道直径d以及流过热量表的流量F等。所以在测量释放和吸收的热量Q时，要综合考虑多方面因素，并在此基础上根据相应的运算公式求取结果。

 

　　超声波热能表在流量测量中，采取的是间接测量法。根据超声波换能器安放位置不同，热能表呈现出的整体结构也有不同类型，其中以反射式结构最为常见。反射式结构在具体应用过程中，如果没有出现因为水流方向改变而产生的测量精度问题，管道内的水流就会呈现出与超声波传递相同的方向，从而有效避免误差问题。除此之外，超声波传递存在距离长、耗时长的特点，能够为时差法的顺利开展提供充足的条件，也可以在极大程度上保证测量精度满足要求，流量计量原理图如图1所示。

 

　　在图1中，d和l分别表示测量管道直径和两个换能器之间的直线距离，s、v、c分别表示换能器与反射柱之间的距离、水流速率以及超声波传播速率。在流量计量过程中，时间差作为对计量结果影响最大的因素，应足够重视。这里所涉及的时间差主要是指顺流与逆流传播之间的差值。

 

　　超声波热量表量原理

 

　　在对超声波热量表的超声波热量表量原理进行设计时，为了实现降低耗能、提高精度这一目标，设计人员采用了基于STM32L152和TDC-GP22的超声波热量表。此类热量表在计量温度时，测量的依据主要为电容与电阻之间进行放电所需的时间。在实际操作过程中，电容会根据具体的计量需求来对Pt1000和参考电阻进行分别放电，显著提升铂电阻温度传感器的测量精度。与此同时，超声波热量表量过程中还选用了精度极高的TDC时间数字转换能，准确记录放电时间，确保其精确度满足测量需求，从而保障温度测量结果具有参考性。