電子水表傳感與信號(hào)處理技術(shù)

摘 要：目前，電子水表在我國(guó)逐漸得到廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為水表產(chǎn)品未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。對(duì)于電子水表來(lái)講，其主要有兩項(xiàng)核心技術(shù)構(gòu)建，即信號(hào)處理技術(shù)和傳感技術(shù)。本文通過(guò)分析兩項(xiàng)技術(shù)的主要原理及工作特點(diǎn)，對(duì)未來(lái)兩項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)提出了筆者的看法。

關(guān)鍵詞：電子水表;傳感技術(shù);信號(hào)處理技術(shù)

市場(chǎng)上水表產(chǎn)品主要分為三種，即傳統(tǒng)的機(jī)械水表、上世紀(jì)末普遍應(yīng)用的帶電子裝置水表以及目前正在推廣應(yīng)用的電子水表。電子水表的產(chǎn)生得益于信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是傳感器和信號(hào)處理技術(shù)方面，集成電路等科學(xué)技術(shù)為配置兩項(xiàng)技術(shù)提供了重要支撐。通常電子水表又分為電磁水表、射流水表等多種類型，其在測(cè)量范圍、計(jì)量登記等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)水表，而且在硬件和軟件設(shè)置上，具有良好的抗壓力損失能力和非常方便的數(shù)據(jù)傳輸功能。

一、電子水表傳感技術(shù)概述

電子水表傳感技術(shù)又可稱為流量傳感技術(shù)，主要用于測(cè)量水流量，其工作原理是通過(guò)測(cè)算每秒鐘通過(guò)管道截面的水流量，來(lái)測(cè)算水的總量。流量傳感技術(shù)是區(qū)分電子水表類型的重要依據(jù)之一，一般可分為電磁類、超聲類、渦街類、射流類，每項(xiàng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造均有所不同，主要區(qū)別如下：

電磁流量傳感技術(shù)的結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，與被測(cè)水流的平均速度緊密相連，流動(dòng)狀態(tài)以及溫度、粘度、密度或水質(zhì)等不會(huì)影響其測(cè)量數(shù)值，因此，該項(xiàng)技術(shù)的量程進(jìn)度和范圍均比較高，其最關(guān)鍵的緩解是管內(nèi)材料以及勵(lì)磁方式選擇。

超聲流量傳感技術(shù)與電磁類的適用范圍基本相同，主要由前級(jí)信號(hào)處理電路和超聲波換能器等兩部分組成，具有不干擾水流、無(wú)壓力磨損、被測(cè)介質(zhì)范圍廣、測(cè)量方便范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，其最關(guān)鍵的是要正確處理好實(shí)際流量所需的流速面平均值與超聲方法測(cè)得的流速線平均值之間的關(guān)系。

渦街流量傳感技術(shù)與前兩種較為不同，其屬于流體振動(dòng)傳感技術(shù)的一種，主要具有的特點(diǎn)是可靠性和壽命長(zhǎng)、信號(hào)處理較為簡(jiǎn)單、不受流體的影響等，其關(guān)鍵在于合理設(shè)計(jì)好漩渦發(fā)生體以及抗干擾技術(shù)設(shè)置。

射流流量傳感技術(shù)是當(dāng)前較為先進(jìn)、新穎的一種流量傳感技術(shù)，其主要特點(diǎn)是用于測(cè)量微小流量，并且相對(duì)而言擁有更寬的測(cè)量范圍和量程，同時(shí)在信號(hào)檢測(cè)和獲取處理方面更為方便、靈敏度更高，是未來(lái)集成化制造的主要發(fā)展方向。

二、電子水表信號(hào)處理技術(shù)概述

信號(hào)處理技術(shù)主要是依托微計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的一項(xiàng)信息科學(xué)技術(shù)，其早已在其他領(lǐng)域應(yīng)用，在此不再贅述。下面主要介紹信號(hào)處理中如何防干擾的相關(guān)技術(shù)。

信號(hào)處理與防干擾永遠(yuǎn)是捆綁在一起的關(guān)聯(lián)技術(shù)，這是由于客觀存在的噪音或者振動(dòng)，因而，在實(shí)際中會(huì)采取各種技術(shù)盡量減少噪音或振動(dòng)的干擾。防干擾的主要舉措有三種，一是把噪音信號(hào)進(jìn)行消弱，這樣就能盡量抑制噪音的影響。其主要的方法是加入防噪音的物件，從而在噪音傳遞到水表時(shí)盡量予以削弱。第二種是切斷耦合通道。這與消弱噪音具有異曲同工之處，且采用的方法多數(shù)都是加入屏蔽或隔離物件，或者通過(guò)接地、去耦等措施處理，最大限度的減小噪音傳遞到水表內(nèi)部。兩種方式相當(dāng)于外圍上的堡壘。第三種是對(duì)內(nèi)部零件進(jìn)行處理，提高信號(hào)處理的抗干擾能力，即通過(guò)科學(xué)技術(shù)預(yù)先設(shè)定一定的數(shù)值，將部分噪音的數(shù)值排除在測(cè)量范圍之內(nèi)，從而達(dá)到屏蔽噪音的效果。

三、電子水表技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)電子水表肯定將得到廣泛的應(yīng)用，其自身也將伴隨著信息技術(shù)的第三次發(fā)展再次發(fā)生變化，尤其是測(cè)量技術(shù)方面，如消噪技術(shù)、勵(lì)磁技術(shù)、傳感技術(shù)等方面得到不斷的完善和提升。同時(shí)伴隨著智能化生活的普及和國(guó)家“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)電子水表實(shí)現(xiàn)手機(jī)操控、智能化應(yīng)用也將在用戶體驗(yàn)和消費(fèi)方面得到革命性的改變。比如，用戶可以隨時(shí)通過(guò)手機(jī)查詢水表走數(shù)、查詢水費(fèi)并且通過(guò)手機(jī)進(jìn)行繳費(fèi)等，這將有力促進(jìn)人們智能用水、科學(xué)用水，最大限度的實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水。當(dāng)然在其他領(lǐng)域也將為監(jiān)測(cè)被測(cè)介質(zhì)流量提供較為直觀和方便的應(yīng)用體驗(yàn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

電子水表是人類生產(chǎn)生活不可或缺的工具，其主要應(yīng)用領(lǐng)域（水表）中能夠有效促進(jìn)節(jié)約用水。伴隨著國(guó)家各項(xiàng)政策的出臺(tái)，電子水表將全面替代傳統(tǒng)水表，成為市場(chǎng)上和實(shí)際應(yīng)用中的主流，同時(shí)電子水表測(cè)量技術(shù)也將更加科學(xué)、準(zhǔn)確、有效，其在用戶體驗(yàn)方面也將更加智能化、便利化、科學(xué)化。

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