超声波测量电子式宽量程燃气表的工作原理及设计
?今天为大家介绍一项国家发明授权专利——采用超声波测量技术的电子式宽量程燃气表。该专利由上海真兰仪表科技股份有限公司申请，并于2017
年4月19日获得授权公告。
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?内容说明
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?本实用新型涉及一种燃气表，具体是采用超声波测量技术的电子式宽量程燃气表。
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?发明背景
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?伴随着国家城市化进程的快速发展以及高科技技术的迅猛发展，宽量程的计量精度高的智能一体化的超声波燃气表逐渐步入国内市场，作为替代膜式燃气表的新一代家用燃气表——采用超声波测量技术的电子式宽量程燃气表，在国外的德国、意大利、日本都已经进入普通家庭，普遍使用，然而在国内却使用的很少。国内十几大知名燃气表厂商也着力在研发该超声波燃气表。根据住建部发布的行业产品标准CJ/T477-2015，《超声波燃气表》为城镇建设行业产品标准，并于2015年9月1日开始实施，该项标准的发布标志着我国国内燃气表行业的又一次飞跃发展，根据相关报道了解到目前超声波燃
1前言 本产品适用于城市管道燃气、天燃气和液化石油气的自动计量和收费控制。该产品的使用提高了供气行业的现代管理水平，同时方便了用户的使用，解决了抄表难、入户难、监控难、收费难等诸多问题。本产品执行标准GB/T6968‐2011膜式燃气表，采用公共频道的无线通信方式。 金卡高科技股份有限公司是国家级软件企业，浙江省高新技术企业，是集研发、生产、销售于一体的无线表专业厂家。 本产品符合GB3836.1－2010《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》和GB3836.4－2010《爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备》标准；防爆标志为ExibIIBT3Gb。 型式批准证书编号： 2014F380-33JW-G1.6、2.5、4G 2014F380-33JWML1.6、2.5、4FG 企业宗旨是：人才为本，科技导航 质量创牌，用户满意。 金卡高科技股份有限公司真诚感谢阁下对我们的支持，为确保正确安装及使用，请详阅本说明书。 2工作原理 2.1产品组成部分： JW系列无线膜式燃气表JWML系列IC卡无线膜式燃气表 膜式燃气基表√√ 智能控制模块√√ 电机阀√√ IC卡模块√ 无线收发模块√√ 2.2工作原理： JW系列无线膜式燃气表、JWML系列IC无线膜式燃气表有四个气室，由两个皮膜分隔而成。燃气流经时，在四个气室内产生不同的压强，使皮膜做往复运动，经过一系列的传动机构，再经传感系统，把机械运动转化为电信号送至智能控制模块。实现计量、查询、提示和开关阀等各种功能。
3产品尺寸 4技术指标 参数名称单位 1.6型 2.5型4型公称流量m3/h 1.6 2.54最大流量m3/h 2.546最小流量m3/h0.0160.0250.04最大工作压力kPa15 基本误差限%q min≤q＜0.1q max时±3 0.1q max≤q≤q max时±1.5 密封性kPa22.5kPa压力下3min内不泄漏 最小读数dm30.2 最大读数m399999 使用温度℃‐25~55 使用气体各类燃气、空气、无腐蚀性气体进出气管螺纹mm M30×2 进出气管中心距mm130 计量范围m30～99999.999m3 计量精度级 1.5 总压力损失Pa＜250 工作电压V DC4.8V–6.3V（4节碱性电池） 静态电流uA≤20 数据保存年>10 5产品使用环境和安装条件 5.1环境温度：‐25℃～55℃ 5.2环境湿度：30%～85%RH 5.3最大工作压力：15kPa 5.4燃气表在运输途中不得倾倒、遭受严重碰撞和振动。 5.5安装前应检查封印是否完好，强制检定标签是否具备。
题目：超声波测距仪的设计 超声波测距仪的设计 一、设计目的： 以51单片机为主控制器，利用超声波模块HC-SR04，设计出一套可在数码管上实时显示障碍物距离的超声波测距仪。 通过该设计的制作，更为深入的了解51的工作原理，特别是51的中断系统及定时器/计数器的应用；掌握数码管动态扫描显示的方法和超声波传感器测距的原理及方法，学会搭建51的最小系统及一些简单外围电路(LED显示电路)。从中提高电路的实际设计、焊接、检错、排错能力，并学会仿真及软件调试的基本方法。 二、设计要求： 设计一个超声波测距仪。要求： 1.能在数码管上实时显示障碍物的实际距离； 2.所测距离大于2cm小于300cm，精度2mm。 三、设计器材： STC89C52RC单片机 HC-SR04超声波模块 SM410561D3B四位的共阳数码管 9014三极管（4） 按键（1） 电容（30PF2，10UF1） 排阻（10K），万用板，电烙铁，万用表，5V直流稳压电源，镊子，钳子，
导线及焊锡若干，电阻（200欧5）。 四、设计原理及设计方案： （一）超声波测距原理 超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。基本的测距公式为：L=(△t/2)*C 式中 L——要测的距离 T——发射波和反射波之间的时间间隔 C——超声波在空气中的声速，常温下取为344m/s 声速确定后，只要测出超声波往返的时间，即可求得L。 根据本次设计所要求的测量距离的围及测量精度，我们选用的是HC-SR04超声波测距模块。(如下图所示)。此模块已将发射电路和接收电路集成好了，硬件上不必再自行设计繁复的发射及接收电路，软件上也无需再通过定时器产生40Khz的方波引起压电陶瓷共振从而产生超声波。在使用时，只要在控制端‘Trig’发一个大于15us宽度的高电平,就可以在接收端‘Echo’等待高电平输出。单片机一旦检测到有输出就打开定时器开始计时。 当此口变为低电平时就停止计时并读出定时器的值，此值就为此次测距的时间，再根据传播速度方可算出障碍物的距离。 （二）超声波测距模块HC-SR04简要介绍 HC-SR04超声波测距模块的主要技术参数使用方法如下所述： 1. 主要技术参数： ①使用电压：DC5V ②静态电流：小于2mA ③电平输出：高5V
细拆家用膜式燃气表 家庭“三表”（水、电、气）与人们的生活密切相关，其中燃气表最为神秘。不仅由于安全防爆严格、经营高度垄断；其特殊的计量原理，不为一般人所知；换下的旧表，也被回收销毁，很少有人拆解。 最近，小区换气表，从旧表堆里捡了一只，经过详细拆解，终于搞清楚了内部结构及计量原理。为安全使用增长了知识。 一、外形，这是最常用的J2.5型家用膜式燃气表（这几年出厂的电子式、IC卡式等型号，只要计量箱是膜式，基本原理相同，只是显示、储存、抄表信息功能不同） 该表生产厂：重庆前卫克罗姆表业有限责任公司，全球排名第四的燃气计量器具供应商。是由德国埃尔斯特公司（成立于1848年，是全球最大的燃气表制造商、埃尔斯特集团的重要成员。是全球领先的高精度燃气表、电表、水表的制造商。）与重庆前卫仪表有限责任公司（隶属中国船舶重工集团）于2001年1月共同投资组建的合资企业。
二、膜式燃气表结构： 膜式燃气表属于一种容积式机械仪表，由两个容器(计量箱)组成计量系统。每个容器由凹型膜片横隔中间---又将每个容器分成两个能互补形状的计量室。膜片运动的推动力依靠燃气表进出口处的气体压力差。在压力差的作用下，膜片产生不断的交替运动，推动两组滑阀把充满计量室内的燃气不断地分隔成单个的计量体积（循环体积）排向出口，再通过机械传动机构与计数器相连，实行对单个计量体积的计数，从而测得流过管道的燃气总量。
三、煤气表工作原理（视频附后）： 煤气表内有两个计量箱，每个计量箱内中心线装有合成橡胶制成的皮膜，将其分隔成两个计量气室。煤气流过时，皮膜伸缩，因而改变皮膜与计量箱之间的体积，同时推动滑阀盖改变位置。当左滑阀盖右移时，A室进气、B室排气，右滑阀盖在中间，C和D室停止进排气。A室进气后，左滑阀盖左移至中间，右滑阀盖左移，此时D室进气、C室排气，A和B室停止进排气。接着左滑阀盖再左移，右滑阀盖右移至中间，此时B室进气，A室排气，C和D 室停止进排气。然后左滑阀盖移至中间，右滑阀盖右移，此时C室进气，D室排气，A和B 室停止进排气。这样，一个循环排出两个计量箱体积的煤气，同时曲柄摆动一次，带动计数器的齿轮旋转，计数器的读数即为排出煤气的体积量。
超声波燃气表检定规程 1范围 本规程适用于最大工作压力不超过50kPa、最大流量不超过160m3/h，以时间差法为测量原理的超声波燃气表（以下简称燃气表）的首次检定、后续检定和使用中检查。 2引用文献 本规程引用了下列文件: JJF 1001-2011 通用计量术语及定义 JJF 1002-2010国家计量检定规程编写规则 JJF 1004-2004 流量计量名词术语及定义 JJG 577-2012 膜式燃气表 JJG 1030-2007 超声流量计 GB/T 6968-2011 膜式燃气表 CJ/T 477-2015 超声波燃气表 JB/T 12958-2016家用超声波燃气表 凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规程；凡不注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）适用于本规程。 3术语 3.1超声波燃气表ultrasonic gas meters 采用超声波技术，用来测量、记录并且显示通过的燃气体积的燃气表。3.2工作电源欠压值minimum operating voltage 保证燃气表及附加装置正常工作所设定的最低电源电压值。 3.3标准状态流量the standard state flow 又称标况流量，是指压力为101325Pa，温度为20 ℃状态下的体积流量。 3.4工作状态流量the working state flow 又称工况流量，是指在当前工作压力和温度状态下的体积流量。 3.5光学接口optical interface 采用如红外线发射和接收的串行数据接口。
3.6 工作模式 operating mode 获得燃气体积量的测量方法，分为标准模式和测试模式。 3.7 声道 acoustic patch 超声波信号在成对的超声波传感器间传播的实际路径。 3.8 声道角 transmission angle 声道与管道轴线之间的夹角。 3.9 传播时间差法 transit time difference method 在流动流体中的相同行程内，用顺流和逆流传播的两个超声信号的传播时间差来确定沿声道的流体平均流速所进行的流量测量方法。 4 概述 4.1 工作原理 超声波在流体中顺流方向和逆流方向的时间差与流体的平均流速成正比，通过计算超声波的传播时间差与传播距离的关系计算得到流体流速，由流速声道角与声道在燃气表管道截面积的乘积即可得到流体的瞬时流量。 时间差法超声波燃气表的基本原理如图1所示。 图1 时间差法燃气表的基本原理示意图 燃气表超声波顺流和逆流传播时间与各量之间的关系是： φ cos m f AB down v c L t t += = （1） φ cos m f BA up v c L t t -= = （2） 式中： down t —— 超声波在流体中顺流传播的时间，s ；
一款串口输出超声波测距模块使用范例 一、模块简介： 该串口输出超声波测距模块采用STC11F04E单片机作处理器,工作电源：DC5V，工作电流10mA。测量数据输出方式为TTL串口输出，数据格式为标准的ASCII码，数据由：空格位(起始位)+百+十位+个位。工作方式有两种：一是连续测量方式；二是查询测量方式。
测量范围：方式一：5cm～200cm(盲区5cm)；方式二：25cm～350cm(盲区25cm)。 测量过程中，当接收不到障碍物反射的回波时，输出“C C C”，当测量低于下限值（在盲区内）时显示“- - -”。测量结果由模块上的输出端口输出，输出方式为串口（TTL电平）输出。测量结果可通过电脑进行显示。模块使用串口通讯可靠性更高，
同时可以通过电脑串口采集数据，编写通讯程序非常的 便捷。 波特率：1200 校验位：无 数据位：8 停止位：无 ASCII码数据格式：空格位(起始位)+百+十位+个位。 二、模块的使用设置 下图为模块的背面图片。图中标有A、B、C短接焊 盘是作为设置测量方式用；标有0-7的短路焊盘是设置 查询方式下的模块地址用。
方式1：设置为小盲区期测量。设置方法，标号为B 的焊盘即单片机的P3.5 脚与地断开,这时的测量范围为:5-200；这种方式下，测量盲区值小，适合长时间近距离测量用。 方式2: 设置为远距离测量，这种方式，盲区值相对较大，测量相对较远一些，设置方法：将标号为B的焊盘即单片机的P3.5 脚与地短接,这时的测量范围
为:25-350厘米。 方式3：连续方式测量。将标号为A的焊盘即单片机的P3.4 脚与地断开，这时模块测量方式是连续的进行 测量，测量间隔为1-2次/秒，每测量一次，就将测量结果通过串口送出。 方式4：查询方式测量。将标号为A的焊盘即单片机的P3.4 脚与地短接，这时的测量方式为查询方式测量，即通过控制设备向模块发出一个命令后，模块才测量一次。查询方式下，每向测距模块发送一次查询命令，模 块才进行测量一次，完成测量后即将测量结果通过串口 发送出来。设置成查询方式，模块可多块模块连接在一 起组网测量。 查询命令格式：AT+CL=1-255（1-255为模的的地址 编码，每个模块的地址编码由模块上单片机P1口与地短接的情况决定，各块模块的编码可独立，由使用者自己 设定，设定范围1-255，只在查询方式下有效），数据格式为16进制数据。 三、模块使用 为减小本超声波测距模块外形尺寸，该超声波测距 元件采用双面安装，全部元件安装在一块长6cm宽2.5cm 的PCB上。模块可用作应用系统的测距模块。因为它是 串口TTL电平输出的。可应用在倒车雷达、机器人避障、
收稿日期:2006-12-13 作者简介:彭翠云(1979-),女,湖北省荆门市人,硕士生,研究方向为汽车倒车辅助系统。 文章编号: 1004-2474(2008)02-0251-04汽车倒车系统中超声波测距模块的设计 彭翠云1,赵广耀2,戎海龙3 (1.安徽工程科技学院机械学院,安徽芜湖,241000;2.东北大学机械工程与自动化学院, 辽宁沈阳110004;3.东南大学自动化学院,江苏南京,210096) 摘 要:介绍了以Cy gnal 8051F 330单片机为控制器,用于汽车倒车的超声波测距模块的硬件电路和软件设 计方案,在抗干扰设计等方面该模块采用了软硬件综合处理措施,实现了较高的测距精度和较宽的测距范围。在满足倒车系统要求的基础上,体现了简单、经济、实效、实用的特点,文章给出了该模块的实际调试效果和误差分析结果。 关键词:超声波测距;带通滤波;单片机中图分类号:T P212 文献标识码:A The Design of Ultrasonic Distance -Measuring S ystem Used on Car -backing System PENG Cui -yun 1 ,ZHAO Guang -yao 2 ,R ONG Hai -long 3 (1.Dept .of M echanical Engineering ,An hui University of Technology and S cien ce ,Wu hu Anhui 241000,China ; 2.C ollege of M echanical E ngineering an d Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China ; 3.College of Automation ,S ou theastern University ,Nanjing 210096,China ) A bstract :A n per so nally desig ned ultr aso nic distance -measuring sy stem is intro duced and its hardw are circuits and softw are design me tho ds are giv en in this pape r ,which ba ses o n Cyg na l 8051F330sing le chip ,a nd is applied to ca rbacking sy stem .In the sy stem ,some impr ovement on bo th ha rdw are a nd softw are is adapted ,w hich makes the sy stem has better precisio n and wider measuring range .M o reove r ,besides its capability o f satisfy the requirement raised by car -backing sy stem ,the system ha s other characters such as briefness ,economy ,actual effect ,practicality e tc ..T he practical debugg ing results and err or a nalyzing results a re given at the end of this paper . Key words :ultrasonic distance -measuring ;bandpass -filtr ation ;sing le chip 超声波测距是利用超声波指向性强、能量消耗缓慢并因而在特定介质中传输距离远的特点,通过发射具有特征频率的超声波实现对被摄目标距离的探测[1]。本文主要探讨倒车系统的超声波测距模块的设计与实现。超声测距模块作为汽车外部环境传感器,其用途是向决策系统实时提供汽车与障碍物的间距,以利于汽车蔽障。为克服以往超声波测距模块因采用超声波专用集成电路而造成的电路固定,应用不灵活,抗干扰和抗噪声能力差等不足,本超声波测距模块以Cy gnal 8051F330单片机为核心,并侧重发送模块和回波接收预处理模块的开发与实验研究,获得了较高的测距精度和较宽的测距范围,能满足倒车系统要求。该模块选用器件较廉价且易获取,体现出简单、经济、实效、实用的特点。 1 硬件设计 为使超声测距模块和决策系统之间的接口线最少,本设计采用模拟口方式而不采用串口、SM Bus 等方式。该方式即决策系统从超声波测距模块获得的距离信息为一模拟电压,该模拟电压正比于被测 距离。 为实现控制系统的简单化,本超声测距模块的中央处理器采用Cyg nal 8051F330单片机[2],该单片机较其他单片机(如F060等)外设规模小,仅有17个I /O 口,虽然功能上显得不够强劲,但其指令执行速度并未降低,加上其20引脚的精简封装,已广泛应用于所需功能较为简单的小规模控制电路中。对于倒车超声波测距系统可谓是合适的选择。 图1为超声测距模块的原理。单片机每隔一定时间间隔向超声波换能器发送一串频率为40kHz (超声波换能器的谐振频率)的激励脉冲,使超声波换能器向需要探测的方向发射出超声波,同时开始定时,一旦接收到返回的超声波信号即停止定时,获得超声波往返时间,由超声波脉冲在空气中传输的速度,便可计算出超声波换能器与目标物体间距离。 第30卷第2期压 电 与 声 光 Vo l .30No .22008年4月 PI EZO EL ECT ECT RICS &ACO U ST OO P T ICS Apr .2008
模式燃气表的工作原理 1.膜式燃气表的工作原理： 燃气表是利用气体在表体内流动过程中的压力差作为动力，由阀座、阀盖的相对位置来控制气体流向的分配。燃气表的膜盒由左右相同的两个气体测量室组成，每个气体测量室由一张柔软的膜片将其分为两个相同的小计量室。当分配的气体依次进入四个小计量室，推动膜片自由的摆动，膜片组件的运动通过摇杆带动连杆机构(双曲柄摇杆机构)并使阀盖做旋转运动从而控制各计量室依次充气和排气，使燃气表连续循环运动，同时连杆机构的偏心转动齿轮通过齿轮的传动驱动机械式单向计数器计数，最终通过计数器显示燃气表的排气量。 2.预付费膜式燃气表的工作原理： 燃气表采用逻辑加密卡(简称IC卡)作为信息载体，当系统在电压监测电路的监测下正常工作时，控制模块从IC卡中读入数据，并进行数据交换，将燃气表的相关气量信息和工作状态等信息写入IC 卡，并通过IC卡反馈到售气管理系统中。当用气时，控制模块接收来自采集模块的信号，对表内的气量信息作相应的计量处理，当表内剩余气量降至0时，控制模块发出关闭阀门的指令以切断气路，阻止用气，直到用户重新向燃气表输入所购的气量时，才可恢复用气，从而实现预付费管理。当控制模块接收到磁场干扰等信号时，则会发出关阀指令以关断气路，并将燃气表相应的状态信息送到LCD显示，当用户插入IC卡时，控制模块会将这些状态信息写入IC卡，当再次购气时，售气管理系统会读取IC卡中的这些状态信息并存蓄到数据库，
实现信息的反馈。
膜式燃气表结构原理与设计制造 一、前言 煤气是一种可应用的气体燃料(也称为燃气)。它可分为天然煤气和人工煤气两大类，天然煤气是指地下蕴藏的天然气、矿层气、沼气等，人工煤气主要包括焦炉煤气、发生炉煤气、水煤气、液化气、油制气以及人工合成的可燃烧的其它气体等。现在人们主要更多使用的还是天然气、焦炉煤气和人工合成燃气。煤气的计量是是随着煤气的应用而不断发展起来的。 二、流量计的分类 流量计------所有的测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。 流量------流体流过一定截面的量称为流量(flow rate)。 流量计从工作原理上可分为: 1.容积式流量计; 2.速度式流量计; 3.差压式流量计; 4.质量流量计等。 其中: 容积式流量计属于定排量类流量计，在流量仪表中是准确度较高的一类。它主要有:膜式燃气表、活塞表、齿轮表、腰轮表、湿式流量计等。 在容积式流量计内部具有构成一定标准体积的空间，通常称其为容积式流量计的“计量空间”或“计量室”。在给定流量计条件下，该计量空间的体积上确定的。
IC卡燃气表使用注意事项 目前我市天然气客户大部分使用的是IC卡燃气表。IC卡燃气表分为IC卡控制部分和基表部分，IC控制部分根据基表部分的数据进行控制。其功能只是作为天然气公司与客户之间的一种收费方法。当基表计量数据与IC卡控制部分记录的数据出现不一致的情况时，根据国家相关计量法规，应以基表计量数据为结算依据。 IC卡的正确充值方法 使用IC卡充值时，应先确认燃气表的电压是否正常，电压不足时应更换电池。将IC卡有黄色芯片并标有箭头的一面向上插入燃气表IC卡口中，轻推到底。观察表上指示灯变换，待指示灯亮且蜂鸣器报出读数约30秒后，再取出IC卡，充值即已完成；或者观察液晶屏上的气量显示，约30秒后，再取出IC卡，充值即已完成。用户将自闭阀拉至绿线位置即可使用。 IC卡气量读法 蜂鸣器响起，超长音（时间约为1.6秒）为气量的百位数，次长音（时间约为0.8秒）为气量的十位数，短音（时间约为0.4秒）为气量的个位数。各段响声时间间隔约为1秒，客户可根据长音、次长音、短音鸣叫的次数计算出表中气量。液晶显示的IC卡表：插入IC卡或按下"显示"按钮则可直接显示表内剩余气量。 使用IC卡燃气表时须注意以下几点事项 一、防止表体进水。燃气表不防水，表体进水会导致电器元件短路损坏。 二、注意定期检查电池。电池因电量原因使用的时间有所不同，因此应定期检查所使用的电池是否完好，检查是否有流液的现象。一旦电池流液，会导致电池盒内的弹簧腐蚀，从而出现费电、低电、气表无反应和关阀的现象。建议用户最少每两个月检查一次。建议：长期不用气，应取掉电池，这样即可以防止电池流液腐蚀电池盒弹簧片，又可以防止燃气表自锁。 三、输气时要注意插卡口的防尘皮条。此皮条是用于防止油烟或其他异物进入读卡器，导致读卡器不能正常工作。正确使用方法是：在插卡前一定把皮条拉开，按照正确插卡方法完成输气后再把皮条复位。目前，我们已发现很多用户在输气前未将皮条拉出而是直接连同皮条一起插入读卡器，导致气量输不进去、显示假卡、读卡器损坏等现象。 四、用户不得将气表包裹于相对密闭的空间内。如许多用户为了美观，在装修时直接将气表包裹在壁橱等密闭的狭小空间中，这都将会成为今后的安全隐患。 五、如气表出现简单故障不能按照使用说明书上的操作指南进行排除，用户不得用明火察看，不得敲打气表，不得私自拆卸任何燃气设备。须尽快拨打96777报明故障情况并等待表厂专业维修人员前来维修。 建议：如果有异味，可直接关闭表前阀并拨打96777报修。
超声波燃气表 一、产品说明 超声波燃气表是利用超声波在介质中的传递的时间差来进行计量的新型全电子计量燃气表，具备高可靠性、高精度、温压补偿等内生性功能，在欧美、日本等海外市场得到广泛应用。威星仪表自2008年起致力于超声波燃气表的自主研发，历经多年的技术积累和实践验证，已在国内率先推出超声波全系列产品，国内市场占有率第一，并远销海外。 二、技术原理 超声波计量采用的是时差法计量技术，其工作原理是利用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法。 上游的传感器发出超声波给下游的传感器并测量时间（T1）。然后由相反方向从下游的传感器向上游的传感器发出超声波并测量时间（T2）。通过这两个由超声波传感器得到的时间可以计算得出气体的流速（U) 。 计算公式： ●L：传感距离； ●C：介质中的音速 ●K：流量系数 ●S：腔体的截面积 ●传送时间：T1，T2 ●上游→下游：T1 = L/（C+Ucosθ） ●下游→上游：T2 = L/（C-Ucosθ） ●气体流速：U =（L/2cosθ）（（1/T1）-（1/T2）） ●瞬时流量：Q = KSU
三、流量范围 四、准确度及最大允许误差 五、技术特点 1.特点1：提高计量精度 1)高精度修正 针对每个流量区域单独修正，实现全量程、高精度修正。 注：区别于膜式燃气表的3个流量点调齿修正，超声波表可通过红外端口多点修正，无需拆表； 2)超高灵敏度 超低始动流量点，细微空气流动也可以被检测和计量；
3)宽量程计量 a)同时满足提供0.016～6m3之间的精确计量； b)满足供暖计量与日常计量不同需要； c)燃气供暖计量的最佳解决方案。 4)全电子计量 a)金属结构，经久耐用； b)全电子计量，无磨损； c)关键电子元件寿命大于10年,稳定计量10年； d)采用反射式超声波传感器布置； e)传感器上方布置，不易灰尘沉积； f)利用整个腔体缓冲气流，无直管段要求 g)后置整流段金属，保持长久稳定
文献综述 题目超声波测距技术综述学生姓名 专业班级 学号 院（系）电气信息工程学院指导教师 完成时间2014 年06月01日
超声波测距技术综述 摘要 我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远等特点，同时它是一种非接触式的检测方式，不受光线、被测对象颜色等影响，因此经常被用于距离的测量。超声测距技术在工业现场、车辆导航、水声工程等领域都具有广泛的应用价值，目前已应用于物位测量、机器人自动导航以及空气中与水下的目标探测、识别、定位等场合。因此，深入研究超声波测距的理论和方法具有重要的实践意义。 关键词超声波超声波测距车辆导航物位测量
1 引言 1.1 超声波简介 一般认为，关于超声的研究最初起始于1876年F1Galton的气哨实验。当时Galton 在空气中产生的频率达300K Hz,这是人类首次有效产生的高频声。而科学技术的发展往往与一些偶然的历史事件相联系。对超声的研究起到极大推动作用的是,1912年豪华客轮Titanic号在首航中碰撞冰山后的沉没，这个当时震惊世界的悲剧促使科学家们提出用声学方法来预测冰山，在随后的第一次世界大战中，对超声的研究得以进一步的促进。 近些年来，随着超声技术研究的不断深入，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。再加上其具有的高精度、无损、非接触等优点，超声的应用变得越来越普及。目前已经广泛的应用在机械制造、电子冶金、航海、航空、宇航、石油化工、交通等工业领域。此外在材料科学、医学、生物科学等领域中也占据重要地位。 而我国，关于超声波的大规模研究始于1956年。迄今，在超声的各个领域都开展了研究和应用，其中有少数项目已接近或达到了国际水平。 1.2 超声波测距简介 超声测距指的是利用超声波的反射特性进行距离测量，是一种非接触式的检测方式。与其它方法相比，如电磁的或光学的方法，它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高。超声波测距仪，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控和移动机器人的研制上，也可在潮湿高温，多尘等恶劣环境下工作。例如：液位、厚度、管道长度等场合。 超声波测距作为一种典型的非接触测量方法，在很多场合，诸如工业自动控制，建筑工程测量，机器人视觉识别，倒车防撞雷达，海洋测量，物体识别等方面得到广泛的应用。超声波具有指向性强、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远的优点。与激光测距、红外线测距相比,超声波对外界光线、色彩和电磁场不敏感,更适于黑暗、
10米超声波测距仪设计实现 一、功能要求 设计一个超声波测距仪，可以测量测距仪与被测物体间的距离。要求测量范围0.1~10.00米，测量精度1cm，测量时与被测物体不接触，并将测量结果显示出来。 二、系统硬件电路 1．单片机系统及显示电路 单片机采用89C51或89S51。采用12MHz高精度晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测量误差。单片机用p1.0端口输出超声波换能器所需的40Hz方波信号，利用外中断0口监测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳极LED数码管，段码用74LS244驱动，位用PNP8550驱动。 2．超声波发射电路 主要由74LS04和超声波换能器T构成。这种推挽形式的方波信号可以提高发射强度。反相器并联提高驱动能力。上拉电阻R1、R2提高74LS04输出高电平的驱动能力。 3．超声波接收电路 CX20106A是接收38KHz超声波的芯片，可利用它做接收电路。 4．系统程序 超声波测距仪的软件主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。 主程序：
开始 系统初始化 发送超声波脉冲 等待反射超声波 计算距离 显示结果 丢系统初始化，设置T0为方式1，EA=1，P0，P2清0。为避免超声波发射器直接接传送到接收器，需要延时0.1ms。由于时钟的频率是12MHz，计数器每计一个数就是1us。如果按声速344m/s，则d=c*t/2=172T0 cm 超声波发生子程序：通过P1.0端口发送2个左右超声波脉冲信号，脉宽12us，同时T0计数。 超声波测距仪利用中断0检测返回的超声波，一旦接收到返回的信号，立即进入中断。中断后就立即关闭T0停止计时。如果计数器益出则测试不成功。 3方案设计和选择 根据本次设计的要求，方案的选择应力求实用性强，性价比高，使用简单。 3.1 超声波测距的基本原理 谐振频率高于20kHz的声波被称为超声波。超声波
最近做超声波测距，就是简单的测量引脚高电平的时间。 思路是这样的 1.使用8MHZ时钟，不分频 初始化Timerx_Init(235,1);//8Mhz的计数频率，计数到235为1cm距离 2. PA0高电平时，打开定时器，测量时间 while(PAin(0)) { TIM3->CR1|=0x01; //使能定时器3 } TIM3->CR1|=0x00; //关闭定时器3 S=temp/2 //测量距离为总路程一半 temp=0；//计数值清零 3.计数到235时，产生中断，进入中断函数。执行temp++操作 void TIM3_IRQHandler(void) { if(TIM3->SR&0X0001)//溢出中断 { temp++; } TIM3->SR&=~(1<<0);//清除中断标志位 } 4.得出距离值S 初学定时器，这样测距思路对吗 实际测试后，S值一直为0，为什么
超声波测距模块说明 1．模块引脚 从左到右（见图）模块引脚分别为：VCC、trig（控制端）、echo（接收端）、out（空脚）、GND 2．主要技术参数： 1：使用电压：DC5V 2：静态电流：小于2mA 3：电平输出：高电平VCC-0.2V 低<0.2V 4：感应角度：不大于15 度 5：探测距离：0.02m-5m 6：探测精度：3mm(既然探测精度精确到毫米，就是说数据可以显示到毫米级，也就是四位数了！) 板上接线方式：VCC、trig（控制端）、echo（接收端）、out（空脚）、GND。OUT 脚为防盗模块时的开关量输出脚，测距模块不用此脚！ 3．使用方法： （1）采用IO 触发测距，给TRIG 至少10us 的高电平信号（实际上25us 最佳);此处通过IO口给一个高电平就行了。（2）模块自动发送8 个40khz 的方波，自动检测是否有信号返回； （3）有信号通过ECHO 返回，ECHO 输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间．此处用定时
西南科技大学毕业设计（论文） 题目名称：超声波测距模块的设计 年级：■本科□专科 学生学号： 学生姓名：指导教师： 学生单位：技术职称： 学生专业：教师单位：信息工程学院 西南科技大学教务处制
超声波测距模块的设计 摘要：超声波测距应用十分广泛。论文在分析可行性、可靠性的基础上，参照工程设计方法，确立了结构化设计的思路。本文设计了一套超声波检测系统，该系统是一种基于AT89C51 单片机的超声波测距系统,它根据超声波在空气中传播的反射原理, 以超声波传感器为接口部件, 应用单片机技术和超声波在空气中的时间差来测量距离。该系统主要由主控制器模块、超声波发射模块、超声波接收模块和显示模块等四个模块构成。设计利用51单片机系统的I/O口，使超声波传感器发出40KHz的超声波，反射回来的超声波信号，经过放大和整形电路进入单片机，比较调试后确定其对应的距离，完成测距。可实现3米内测距，盲区7厘米，具有LCD显示功能。 关键词：超声波；超声波传感器；AT89C51单片机；LCD显示单元；测距仪
Design of Ultrasonic Distance measurement Abstract: The ultrasonic ranging application is extremely widespread. After the feasibility and reliability has been analysised, the structure design technique was established. This article introduces an ultrasonic distance measurement based on the AT89C51 single-chip computer, the system according to ultrasound in the air reflection principles of the dissemination. And it uses the ultrasound sensor as interface components for the application of the distance measure based by single-chip computer technology and the margin of time that ultrasound transmit in air, thereby the systems of design of ultrasonic test comes into being. The system primarily composed by the four modules : the controller module,ultrasonic launch module, ultrasound receiving module and display modular. The I/O ports of the 51 single-chip computer were used to cause the ultrasonic transducer to send out the 40kHz ultrasonic wave. The reflected signal enter the 51 after the enlargement and feedback circuit, and the system will complete the range finder by debugging the corresponding distance. This design can realize 3 meters in range finders, with the 7 centimeters blind spot, The system have the LCD demonstration. Keywords: ultrasonic, ultrasonic sensor, AT89C51 single-chip computer, LCD display unit, range finder
一、膜式燃气表的“G2.5”是什么意思？它的流量范围多大？ 膜式煤气表的型号是G2.5。“G”为煤气-英文Gas的字头，“2.5”为煤气表的规格，一般是该规格煤气表的公称流量。即流量为每小时2.5立方米（m3/h）。但它的最大流量）4 m3/h,最小流量(Qmin)0.025 m3/h。 是（Q max 二、试说明膜式燃气表的工作原理。 膜式燃气表是一种自动机械仪表，皮膜运动的推动力是依靠燃气表进出口处的气体压力差。它的源动力是由高于常压的被测气体进入皮膜的一侧内腔所产生的压强，推动皮膜向另一侧移动而产生推动力（也就是皮膜所牵动的皮膜转轴原地转动的扭距），当皮膜移动到另一侧的极限（也就是通常说的死点）的位置时，力矩不再产生能让皮膜返回来的力，这就需要第二个皮膜相继产生同样的力来带动第一个皮膜返回移动，同时第一个皮膜的出气口变成进气口，进气口变出气口。此时第一个皮膜可做返回运动，当第二个皮膜达到极限位置时，也可带动第二个皮膜产生返回的力。两个皮膜相互作用牵动的皮膜转轴做往复摆动，通过皮膜摆杆，皮膜摇杆及连杆去牵动一个共同的曲柄，当曲柄接收到的扭距相差一定的相位（90度）时，就能做到连续转动，并由曲柄带动转阀连续运动，并按一定的方式改变皮膜模腔所对应的进出气口的方向和带动计数装置，从而达到连续自动计量的目的。 三、说明“回转体积”的概念，它与计数装置是如何达到同步的？ 当膜式煤气表中的两个皮膜都作了一次往复运动，曲柄旋转一周时所通过出气口排出的气体体积量称做“回转体积”。一回转体积量的气体是通过曲柄的转动、再经过中间一些轴与齿轮去拨动计数装置的,就是这样传递出来的。计数装置上有小数位(升位)，一般是由个位、十位、百位组成，一回转体积和第一位小数位是不大可能相等或成整倍的，中间需要用齿轮或加有蜗轮付的变比来达到一致的，也就是说用不同齿的齿轮来调整回转体积与计数装置的进位来达到同步的。 四、皮膜的作用是什么？对它有哪些要求？ 在封闭的计量室里的皮膜一侧充进气体、另一侧排出气体并通过皮膜带动连杆汇交力系，将气体的回转量传到计数装置上，达到计量的目的。它是煤气表中的关键部件。对它要求：质地柔软，翻转省力；耐磨耐折；在使用的压力范围内，不伸长变形；不透气；耐煤气腐蚀等。 五、滑阀与阀座是做什么用的？对它有哪些要求？（气路分配系统）
目录 一、智能燃气表安装说明错误!未指定书签。 1.智能燃气表安装尺寸示意图错误!未指定书签。 2.智能燃气表安装注意事项错误!未指定书签。 3.智能燃气表安装术语错误!未指定书签。 4.智能燃气表使用注意事项错误!未指定书签。 二、智能燃气表常见故障及处理方法错误!未指定书签。 1.智能燃气表提示问题处理错误!未指定书签。 1.1液晶显示图错误!未指定书签。 1.2错误提示原因及解决措施错误!未指定书签。 2.智能燃气表使用常见问题错误!未指定书签。 一、智能燃气表安装说明 1.智能燃气表安装尺寸示意图 2.智能燃气表安装注意事项 ●燃气气质应符合《GB50028-2006城镇燃气设计规范》的要求，由具有资质的专业部门 按照《GB3836.15-2010爆炸性气体环境用电气设备第15部分：危险场所电气安装（煤矿除外）》的要求进行安装调试。 ●燃气表不得安装在卧室、浴室及易燃易爆区域，应安装在通风干燥的地方，远离明火至少1.5米， 避免阳光直射。如图所示： ●燃气表应直立安装并按壳体上标明的气体入口方向正确联接，施加给表接头的力矩应不能超过 80N·m，安装前，应先排除管道内的铁渣、灰尘和水等杂物。 ●在安装燃气表及其它配套设施时，请确保距离燃气表任一表面至少50cm的范围内，不得存在磁感应 强度大于20mT的磁场。 ●燃气表入口处的管道必须安装一个关闭气路的阀门（进气总阀）。燃气表安装好后，应检查联接处 的密封性，严禁用明火检漏。进入燃气表内的气体压力不得超过其规定的最大压力值。 ●智能燃气表安装前后需用空气进行气密性检漏，检测压力不得超过10kPa。严禁使用 明火。 3.智能燃气表安装术语 使用压力：实际使用时管道的压力（建议在0.5~10kpa范围内）。 最大工作压力：是燃气表密封性的安全限值，通常最高值为50kpa，一般不建议在这个压 力下长期使用。
电子信息系统综合设计报告 超声波测距仪
目录 摘要 (3) 第一章绪论 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 理论基础 (3) 1.3 系统概述 (4) 第二章方案论证 (4) 2.1 系统控制模块 (5) 2.2距离测量模块 (5) 2.3 温度测量模块 (5) 2.4 实时显示模块 (5) 2.5 蜂鸣报警模块 (6) 第三章硬件电路设计 (6) 3.1 超声波收发电路 (6) 3.2 温度测量电路 (7) 3.3 显示电路 (8) 3.4 蜂鸣器报警电路 (9) 第四章软件设计 (10) 第五章调试过程中遇到的问题及解决 (11) 5.1 画PCB及制作 (11) 5.2 焊接问题及解决 (11) 5.3 软件调试 (11) 实验总结 (13) 附件 (14) 元器件清单 (14) HC-SR04超声波测距模块说明书 (15) 电路原理图 (17) PCB图 (17) 程序 (18)
摘要 该系统是一个以单片机技术为核心,实现实时测量并显示距离的超声波测距系统。系统主要由超声波收发模块、温度补偿电路、LED显示电路、CPU处理电路、蜂鸣器报警电路等5部分组成。系统测量距离的原理是先通过单片机发出40KHz 方波串，然后检测超声波接收端是否接收到遇到障碍物反射的回波，同时测温装置检测环境温度。单片机利用收到回波所用的时间和温度补偿得到的声速计算出距离，显示当前距离与温度，按照不同阈值进行蜂鸣报警。由于超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制的特点，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在生产生活中得到广泛的应用，例如超声波探伤、液位测量、汽车倒车雷达等。 关键词：超声波测距温度测量单片机 LED数码管显示蜂鸣报警 第一章绪论 1.1设计要求 设计一个超声波测距仪，实现以下功能： (1)测量距离要求不低于2米； (2)测量精度±1cm； （3）超限蜂鸣器或语音报警。 1.2理论基础 一、超声波传感器基础知识 超声波传感器是利用晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的特性，实现对各种参量的测量。 超声波的传播速度与介质的密度和弹性特性有关，与环境条件也有关： 在气体中，超声波的传播速度与气体种类、压力及温度有关，在空气中传播速度为C=331.5+0.607t/0C (m/s) 式中，t为环境温度，单位为0C. 二、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。 三、超声波测距原理 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在空气中传播的距离较远，因而超声波