摘要
? ? ? ?傳感器和電動閥門是智能水表的“眼”和“手”。本文探討了如何為超聲波水表設(shè)計出合適的流量傳感器、測量管段以及配套的球閥。作為超聲波水表與水接觸的關(guān)鍵部件，它們不但要在性能和可靠性上滿足使用要求，而且必須選用確保水質(zhì)衛(wèi)生安全的材料，同時應和國際標準接軌。

引言
? ? ? ?隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的推進，近年來各大水表廠商和水務公司都開始積極擁抱物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，用“智慧水務”的理念對供水、用水的各個環(huán)節(jié)進行信息化、智能化的管理。而智能水表處于信息網(wǎng)絡(luò)的感知層，負擔著“傳感”和“執(zhí)行”兩大功能。傳感器負責采集流量、溫度、壓力等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而執(zhí)行器的動作則能夠?qū)α髁?、溫度、壓力等因素做出調(diào)節(jié)。這兩大功能對于智慧水務的運作都是不可缺少的。

超聲波流量傳感器及測量管段設(shè)計
? ? ? ? 超聲波流量測量的原理是通過測量超聲波在順流和逆流中傳播時因速度不同而產(chǎn)生的時間差，從而計算出流體的速度。超聲波通過傳感器發(fā)射和接收。理論上，發(fā)射型的傳感器工作頻率在其諧振頻率上可獲得最大的發(fā)射靈敏度，接收型的傳感器工作頻率在其反諧振頻率上可獲得最大的接收靈敏度。超聲波流量傳感器同時用于發(fā)射和接收，因此需要同時兼顧發(fā)射和接收靈敏度，并且對傳感器進行嚴格配對，才能得到較好的綜合性能。
? ? ? ? 除了傳感器本身的設(shè)計以外，測量管段作為水的載體和超聲波的傳播路徑，它的結(jié)構(gòu)和性能也對超聲波水表的性能起到了至關(guān)重要的影響。測量管段是與水接觸的部件，因此必須采用無毒、無污染的材料來制造，需符合GBT17219-1998《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護材料衛(wèi)生安全評價規(guī)范》。同時，它的耐久性也必須滿足國標和使用要求。

? ? ? ?表1對銅、不銹鋼和塑料這三種比較流行的管段材料進行了對比。其中，銅是一種非常常用的管材，它耐溫耐壓和抗沖擊的性能較好，適合用于供熱和制冷管道。但是銅管含有鉛、鉻等重金屬，因此不適合用作飲用水的輸送。而另一種通用管材——塑料，則沒有這個問題。除了衛(wèi)生無毒、易加工、不易結(jié)垢等優(yōu)點外，塑料管段通過一次注塑成型，避免了金屬制管段加工的復雜性以及多次機加工產(chǎn)生的尺寸差異，具有很好的一致性，因此非常適合用作超聲波水表的測量管段。但是如今市面上的塑料管材魚龍混雜，部分塑料的耐高溫和耐紫外線性能達不到要求，因此要充分考察材料的多種特性，選擇性能符合要求的塑料來制作測量管段。

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?	材質(zhì)	優(yōu)點	缺點	適用場合	?
?	銅	耐高壓高溫，抗沖擊	含重金屬，價格較高	供熱、制冷管道	?
?	不銹鋼	耐壓，耐腐蝕， 耐高溫，不易結(jié)垢	價格昂貴	腐蝕性液體、直飲水管道	?
?	塑料	易加工，衛(wèi)生無毒 不易結(jié)垢，價格適中	部分塑料的耐高溫和耐紫外線性能較差	自來水管道	?
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表1 幾種常用管材的對比