无磁水表采样频率自适应调整策略的研究与实现

张明志， 赵文龙， 娄嘉骏， 郝丰收

（1. 南昌航空大学 信息工程学院，南昌 330063； 2. 宁波水表(集团)股份有限公司，浙江 宁波 315032）

引言

无磁计量技术如今在智能水表中得到了广泛发展，采用无磁传输可有效克服磁干扰、高温失磁等问题，提高了水表的计量精度与可靠性[1-2]。速度式机械水表主要由表壳、叶轮、齿轮组、字轮组、指针组、密封装置等组成，无磁计量如果直接在叶轮上安装发讯片，则可去除齿轮组、子轮组、指针组等机械装置，从而减少叶轮转动阻力，可大大提高检测精度、降低始动流量，但相应的发讯片转速也会增快，导致采样频率高，系统功耗大。而智能水表一般采用电池供电，且由于成本和结构等因素影响，增加电池容量十分困难。因此一般的做法是保留齿轮系统降低发讯片转速，仍旧没有解决传统机械水表由于齿轮磨损导致测量准确度和重复性指标难以长期保持，仪表非线性特性校正困难等问题。本文提出采样频率自适应调整策略，研究可在去除齿轮系统前提下，主动根据管道内的流量值调整采样频率，以此设计叶轮式智能水表样机，并通过实验验证该策略的有效性。

1 无磁计量原理

无磁计量的基础原理是LC振荡，图1为示意图，电感L和电容C构成LC振荡电路，在Z点接入NMOS管T，在栅极利用MCU输入控制脉冲，在时间tp内，控制电平为高，此时管T导通，在电源VDD与地之间形成电流通路，电源向电感与电容之间注入能量，当管T栅极电压跳变为0时，晶体管截止，电路开始振荡，Z点将输出衰减的正弦曲线。……