本文介绍目前国内超声波热量表技术现状，分析国内户用超声波热量表近期研发的部分比较新颖和先进的设计思路，希望能对国内超声波热量表生产厂家和研发技术人员有一定的启发。

1、概述

    受国内供热计量改造政策推动，及国内超声波热量表自身的技术原因，我国超声波热量表经历了一个兴起、停滞到再繁荣的过程。近几年，为降低建筑采暖能耗，促进供热节能，国家采取了一系列的措施，包括在北方地区推进供热体制改革，改变传统的按建筑面积收取热费方式为按用热量收费，从而利用经济杠杆鼓励用户节能，推动了超声波热量表市场的扩大.

2、流量传感器结构改进

    国内超声波热量表流量传感器的结构改进主要集中在“减压损”，“防堵塞”、“减涡流”和“防结垢”，以适应国内较差供热水质。其次还包括了“提高检测精度”等方面工作。

    2.1减压损设计： 

    与机械式热量表相比，原理上讲：超声波热量表没有活动机械部件，通常压损要小于机械热量表。但是由于户用超声波表一方面管径较小，又要进行缩径，加上反射器的阻挡作用，导致增加阻力，也使压损未见得理想地减小。目前国内有几家企业分别采取了改变反射器形状、尺寸，以及改变反射方式、改变管段结构等设计达到减少压损的目的。

     2.2减涡流设计：

    由于水流经过阀门或受管径变化等因素影响时，会产生不同程度的涡流，一方面影响超声波信号的正常传输，另一方面使得管道内流态不均匀，从而对测量精度造成一定的影响。因此“供热计量技术规程”中提出，热量表在安装时采取水平或者垂直安装，减少进水涡流。

    2.3防堵塞设计：

    我国供热水质较差，管路被氧化、锈蚀，水中存在颗粒物与线状杂物等问题普遍存在，为防止水中杂质影响热量表的测量或杂物堵塞流量传感器，“供热计量技术规程”中提出，热量表在安装前必须清洗管道，并安装过滤器。

   2.4防结垢设计：

    从市场超声波热量表来看，为减少反射镜结垢，企业主要集中在对反射镜面采取抛光、镀钨、选用不易附着的高分子合成材料等措施，以减少镜面结垢。

    3、元器件选用与设计   

    在基本电子元器件选用上，国内超声波厂家选择较为一致，温度传感器采用Pt1000型配对铂电阻测温探头；微处理器选用以美国德州仪器（TI）生产的MSP430F系列芯片；计时芯片选用德国ACAM公司TDC-GP2芯片，目前GP2在逐渐被更新的GP21取代。

    3.1配对温度传感器： 

    目前国内各厂家温度传感器基本选用了Pt1000，与Pt100和Pt500相比，Pt1000温度传感器信噪比可提高2-10倍。

   3.2微处理器（MCU）：

    市面上产品的微处理器以德州仪器生产的MSP430F系列为主，该款微处理器待机功耗低，程序代码存储空间32k字节，可以满足热量表复杂的程序运算所需要庞大代码容量；同时运行速度更快，比8位机运行速度提高四倍，缩短了运算时间。同时该芯片集成了LCD液晶驱动电路，可以驱动4个公共端24个段位的液晶，不需要额外增加另外的液晶驱动电路，方便电路设计，减少制造成本。

    3.3换能器 ：

    换能器是超声波热量表最关键的部件之一，由压电陶瓷片和既能透声，又能保证密封、防水的外壳等组成；功能是一方面能将电信号转换成超声波信号在水中定向传播，另一方面又能将接收到的超声波信号转换为相应的电信号。换能器的性能好坏直接影响到热量表的计量精度，为了保证超声波流量计能有5—10年的使用寿命，国外厂家使用的换能器必须经过强制老化，在出厂前通常都会采取冷热交替方式加载后进行检测，确保长期测试性能不发生超差的变化。

随着供热改革的推进，国内热量表市场需求巨大。近几年来，超声波热量表技术进步很大，涌现了一大批比较优秀的设计，取得了一系列的成果，特别是有关流量传感器结构改进方面，在适应国内供热系统、水质等方面的一些设计，有的已经领先于国外户用热量表。 

     国内企业应当继续加大对超声波热量表的芯片、换能器的研发投入力度，掌握核心技术。同时生产企业应当严格品控管理，完善工艺方案，严把产品质量关，生产出更质量更高的产品。相信随着国内市场的成熟以及国内企业不断的科研投入及产品质量体系的健全，国产户用超声波热量表将取得更大的成果，甚至能完全替代国外产品。