电子水表传感与信号处理技术

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  摘 要:目前,电子水表在我国逐渐得到广泛应用,已经成为水表产品未来发展的主要趋势。对于电子水表来讲,其主要有两项核心技术构建,即信号处理技术和传感技术。本文通过分析两项技术的主要原理及工作特点,对未来两项技术的发展趋势提出了笔者的看法。
  关键词:电子水表;传感技术;信号处理技术
  市场上水表产品主要分为三种,即传统的机械水表、上世纪末普遍应用的带电子装置水表以及目前正在推广应用的电子水表。电子水表的产生得益于信息科学技术的快速发展,尤其是传感器和信号处理技术方面,集成电路等科学技术为配置两项技术提供了重要支撑。通常电子水表又分为电磁水表、射流水表等多种类型,其在测量范围、计量登记等方面明显优于传统水表,而且在硬件和软件设置上,具有良好的抗压力损失能力和非常方便的数据传输功能。
  一、电子水表传感技术概述
  电子水表传感技术又可称为流量传感技术,主要用于测量水流量,其工作原理是通过测算每秒钟通过管道截面的水流量,来测算水的总量。流量传感技术是区分电子水表类型的重要依据之一,一般可分为电磁类、超声类、涡街类、射流类,每项技术的结构构造均有所不同,主要区别如下:
  电磁流量传感技术的结构相对较为简单,与被测水流的平均速度紧密相连,流动状态以及温度、粘度、密度或水质等不会影响其测量数值,因此,该项技术的量程进度和范围均比较高,其最关键的缓解是管内材料以及励磁方式选择。
  超声流量传感技术与电磁类的适用范围基本相同,主要由前级信号处理电路和超声波换能器等两部分组成,具有不干扰水流、无压力磨损、被测介质范围广、测量方便范围广等优点,其最关键的是要正确处理好实际流量所需的流速面平均值与超声方法测得的流速线平均值之间的关系。
  涡街流量传感技术与前两种较为不同,其属于流体振动传感技术的一种,主要具有的特点是可靠性和寿命长、信号处理较为简单、不受流体的影响等,其关键在于合理设计好漩涡发生体以及抗干扰技术设置。
  射流流量传感技术是当前较为先进、新颖的一种流量传感技术,其主要特点是用于测量微小流量,并且相对而言拥有更宽的测量范围和量程,同时在信号检测和获取处理方面更为方便、灵敏度更高,是未来集成化制造的主要发展方向。
  二、电子水表信号处理技术概述
  信号处理技术主要是依托微计算机进行处理的一项信息科学技术,其早已在其他领域应用,在此不再赘述。下面主要介绍信号处理中如何防干扰的相关技术。
  信号处理与防干扰永远是捆绑在一起的关联技术,这是由于客观存在的噪音或者振动,因而,在实际中会采取各种技术尽量减少噪音或振动的干扰。防干扰的主要举措有三种,一是把噪音信号进行消弱,这样就能尽量抑制噪音的影响。其主要的方法是加入防噪音的物件,从而在噪音传递到水表时尽量予以削弱。第二种是切断耦合通道。这与消弱噪音具有异曲同工之处,且采用的方法多数都是加入屏蔽或隔离物件,或者通过接地、去耦等措施处理,最大限度的减小噪音传递到水表内部。两种方式相当于外围上的堡垒。第三种是对内部零件进行处理,提高信号处理的抗干扰能力,即通过科学技术预先设定一定的数值,将部分噪音的数值排除在测量范围之内,从而达到屏蔽噪音的效果。
  三、电子水表技术发展趋势
  未来电子水表肯定将得到广泛的应用,其自身也将伴随着信息技术的第三次发展再次发生变化,尤其是测量技术方面,如消噪技术、励磁技术、传感技术等方面得到不断的完善和提升。同时伴随着智能化生活的普及和国家“互联网+”技术的发展,未来电子水表实现手机操控、智能化应用也将在用户体验和消费方面得到革命性的改变。比如,用户可以随时通过手机查询水表走数、查询水费并且通过手机进行缴费等,这将有力促进人们智能用水、科学用水,最大限度的实现节约用水。当然在其他领域也将为监测被测介质流量提供较为直观和方便的应用体验。
  四、结束语
  电子水表是人类生产生活不可或缺的工具,其主要应用领域(水表)中能够有效促进节约用水。伴随着国家各项政策的出台,电子水表将全面替代传统水表,成为市场上和实际应用中的主流,同时电子水表测量技术也将更加科学、准确、有效,其在用户体验方面也将更加智能化、便利化、科学化。
  参考文献:
  [1]姚灵. 小口径电子水表技术现状及发展趋势[J]. 上海计量测试, 2010,04:2-6.
  [2]王宗辉,张世豪,姚灵. 智能水表技术及发展趋势[J]. 仪表技术, 2014,06:45-48.
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