摘要
       传感器和电动阀门是智能水表的“眼”和“手”。本文探讨了如何为超声波水表设计出合适的流量传感器、测量管段以及配套的球阀。作为超声波水表与水接触的关键部件，它们不但要在性能和可靠性上满足使用要求，而且必须选用确保水质卫生安全的材料，同时应和国际标准接轨。

引言
       随着“互联网+”战略的推进，近年来各大水表厂商和水务公司都开始积极拥抱物联网技术，用“智慧水务”的理念对供水、用水的各个环节进行信息化、智能化的管理。而智能水表处于信息网络的感知层，负担着“传感”和“执行”两大功能。传感器负责采集流量、温度、压力等基础数据，而执行器的动作则能够对流量、温度、压力等因素做出调节。这两大功能对于智慧水务的运作都是不可缺少的。

超声波流量传感器及测量管段设计
        超声波流量测量的原理是通过测量超声波在顺流和逆流中传播时因速度不同而产生的时间差，从而计算出流体的速度。超声波通过传感器发射和接收。理论上，发射型的传感器工作频率在其谐振频率上可获得最大的发射灵敏度，接收型的传感器工作频率在其反谐振频率上可获得最大的接收灵敏度。超声波流量传感器同时用于发射和接收，因此需要同时兼顾发射和接收灵敏度，并且对传感器进行严格配对，才能得到较好的综合性能。
        除了传感器本身的设计以外，测量管段作为水的载体和超声波的传播路径，它的结构和性能也对超声波水表的性能起到了至关重要的影响。测量管段是与水接触的部件，因此必须采用无毒、无污染的材料来制造，需符合GBT17219-1998《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》。同时，它的耐久性也必须满足国标和使用要求。

       表1对铜、不锈钢和塑料这三种比较流行的管段材料进行了对比。其中，铜是一种非常常用的管材，它耐温耐压和抗冲击的性能较好，适合用于供热和制冷管道。但是铜管含有铅、铬等重金属，因此不适合用作饮用水的输送。而另一种通用管材——塑料，则没有这个问题。除了卫生无毒、易加工、不易结垢等优点外，塑料管段通过一次注塑成型，避免了金属制管段加工的复杂性以及多次机加工产生的尺寸差异，具有很好的一致性，因此非常适合用作超声波水表的测量管段。但是如今市面上的塑料管材鱼龙混杂，部分塑料的耐高温和耐紫外线性能达不到要求，因此要充分考察材料的多种特性，选择性能符合要求的塑料来制作测量管段。

	材质	优点	缺点	适用场合
	铜	耐高压高温，抗冲击	含重金属，价格较高	供热、制冷管道
	不锈钢	耐压，耐腐蚀， 耐高温，不易结垢	价格昂贵	腐蚀性液体、直饮水管道
	塑料	易加工，卫生无毒 不易结垢，价格适中	部分塑料的耐高温和耐紫外线性能较差	自来水管道

表1 几种常用管材的对比