多普勒超聲波明渠流量計(jì)

一、產(chǎn)品原理

 產(chǎn)品有三個(gè)功能：測平均流速、測水深、測水溫。

其中水溫測量使用溫度探頭，溫度探頭不與水接觸，緊貼儀器外包裝材料頂部，需要置于水底一定時(shí)間后才能反映實(shí)際水溫。測水溫的目的是校正超聲波在水中的速度，并修正壓力傳感器所測得的水位值。

水深測量使用進(jìn)口高精度壓力傳感器，置于儀器底部，其探頭感應(yīng)部位與水直接接觸。

流速的測量是通過超聲波探頭（換能器）發(fā)射與接受超生波信號(hào)并做相應(yīng)的計(jì)算處理而獲得的：

通過測得的平均流速及水位及斷面尺寸，可求得斷面流量。

二、技術(shù)指標(biāo)

 ·流速：
          ·量程：  21mm/s到5000mm/s
          ·準(zhǔn)確度：測量流速的±2%
          ·分辨率：1mm/s

·溫度：

·量程：  0℃到60℃
           ·分辨率：0.2℃
    ·水位：
        ·量程：  0.1到5m

·分辨率：1 mm

·準(zhǔn)確度：測量水位的±1%

 ·電源：

內(nèi)部電池6V DC ，外接6VDC～28V DC

·接口：

  標(biāo)準(zhǔn)RS232、RS485

·數(shù)據(jù)儲(chǔ)存容量：

每10分鐘采集一條記錄，可以存儲(chǔ)超過6個(gè)月的數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)即便在掉電的情況下，也可以長期不丟失

·運(yùn)行溫度：

0℃到60℃水溫

  ·外殼材料：

pc塑料
        ·尺寸：

（230×83×30）mm（探頭）

（150×120×50）mm（終端機(jī)）

10m（通信電纜標(biāo)準(zhǔn)長度，可加長到100 m）

三、使用條件

1. 水質(zhì)要求：

含有一定微小雜質(zhì)或氣泡的水體，水中漂浮物不易過多。         

           ①當(dāng)水中漂浮物過多而又使用本儀器時(shí)，雜草或塑料袋等有可能覆蓋探頭而使之工作失效，這時(shí)需在儀器工作不正常時(shí)及時(shí)清除探頭上的覆蓋物。條件允許時(shí)可在上游設(shè)置攔污柵，但攔污柵距儀器距離不小于5倍水力半徑，以免水草等淤積于攔污柵前會(huì)造成流態(tài)不穩(wěn)，這時(shí)攔污柵前的雜物需定期清除。（當(dāng)水草等雜物過多而器時(shí)，需對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行處理，將其中的干擾數(shù)據(jù)去掉，具體可由軟件或人工來實(shí)現(xiàn)；如果干擾嚴(yán)重的話干擾數(shù)據(jù)的處理需要有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員來進(jìn)行。）

           ②當(dāng)水質(zhì)達(dá)到二級(jí)飲用水時(shí)，選擇有氣泡處（如跌水或閘門下游一定距離處）進(jìn)行測量。當(dāng)有氣泡處的流態(tài)不穩(wěn)定不符合測流流態(tài)要求且不能采取有效的輔助穩(wěn)流措施（如設(shè)置整流柵或穩(wěn)流蓋板）時(shí)，這時(shí)只能選擇流態(tài)平穩(wěn)段進(jìn)行測量并采用如下特殊手段：   

a．當(dāng)為灌溉用水時(shí)在測量處上游渠底放置一定量的土塊：流速較低時(shí)可保持相當(dāng)長的時(shí)間；當(dāng)流速變大時(shí)會(huì)將土塊沖刷干凈，但此時(shí)水體中會(huì)產(chǎn)生氣泡并可滿足測量要求。因此當(dāng)流速加大又變小后，需重新在上游渠底放置一定量的土塊。

b．在測量處上游一定位置設(shè)置跌水裝置以產(chǎn)生氣泡（如擋水格柵，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的水頭損失，并在流速加大時(shí)有可能在下游一定距離內(nèi)產(chǎn)生亂流。）。

1. 測流斷面的選擇（流態(tài)要求）：

測流斷面上游要求有10倍水力半徑的順直段，下游有5倍水力半徑的順直段，且斷面形狀規(guī)則穩(wěn)定，以保證安裝位置的水流流態(tài)均勻穩(wěn)定。

            如果安裝位置流態(tài)較差或順直段較短，一種辦法是在上游設(shè)置整流柵（或穩(wěn)流蓋板）來穩(wěn)定流態(tài)，此時(shí)應(yīng)注意當(dāng)水中雜草過多時(shí)會(huì)堵塞整流柵而起到相反的作用，解決的辦法是在雜草堵塞整流柵時(shí)及時(shí)清除或在上游增設(shè)攔污柵；另一種辦法是率定一個(gè)修正系數(shù)或在同一位置的左右岸各設(shè)置1臺(tái)儀器或?qū)x器安裝于渠道中間位置。以上兩種辦法均會(huì)影響到儀器的測量精度。

    3） 含沙渠道的應(yīng)用

         儀器分為A、B、C三種型號(hào)，以適應(yīng)不同含沙量的水質(zhì)：

四、儀器組成及部件名稱

                              儀器結(jié)構(gòu)圖

       各部件名稱如下：

1探頭    2終端機(jī)   3通信電纜   4輸出輸入數(shù)據(jù)線 

5轉(zhuǎn)接線  6充電器   

1.探頭：

探頭前端的兩個(gè)圓形裝置為超聲波發(fā)射與接收裝置，不得用硬物劃傷或沖撞，在安裝使用時(shí)才將其保護(hù)罩去掉；底部網(wǎng)狀圓孔內(nèi)置壓力傳感器，不得用細(xì)長硬物去接觸，在安裝使用時(shí)才將其保護(hù)貼膜揭掉；兩翼的四個(gè)孔為安裝孔，用M6不銹鋼螺絲與底座固定。

2.終端機(jī)：

1）終端機(jī)有三個(gè)接口：電源接口、傳感器接口、通訊接口

電源接口：

四芯插口，針1為＋6伏，針2為地，與充電器（220V-6V）或DCDC（12V-6V）連接可以給內(nèi)置電池充電；

傳感器接口：

六芯插口，針1是傳感器電源地，針4是數(shù)據(jù)A，針5是數(shù)據(jù)B，針6是傳感器電源正，通過轉(zhuǎn)接線與超聲波探頭電纜線連接；

通訊接口：注：

八芯插口（必須使用我們配備的數(shù)據(jù)線），在數(shù)據(jù)線梯形接口處：針5是地，針2是232的收，針3是232的發(fā)，通過輸出輸入數(shù)據(jù)線與電腦或通訊儀連接，可將終端機(jī)中存儲(chǔ)的測量數(shù)據(jù)傳輸出去或接收上位機(jī)的命令或?qū)ζ溥M(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

2）終端機(jī)的顯示屏可顯示當(dāng)時(shí)的實(shí)測數(shù)據(jù)及內(nèi)部的參數(shù)設(shè)置。

3）終端機(jī)的五個(gè)按鈕可使人工直接對(duì)終端機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置或下達(dá)采集命令。

3.通信電纜  

 通訊電纜為帶屏蔽網(wǎng)的四芯電纜，并且有一個(gè)通氣導(dǎo)管。其中紅黑線合并為電源正，屏蔽網(wǎng)線為電源負(fù)，其余兩根為數(shù)據(jù)線（R485的A與B）。               

4. 輸出輸入數(shù)據(jù)線 

  在讀取終端機(jī)中存儲(chǔ)的測量數(shù)據(jù)或設(shè)置終端機(jī)參數(shù)或向其發(fā)送命令時(shí)，通過該數(shù)據(jù)線將終端機(jī)與電腦或通訊儀相連接，有R232或R485兩種選擇。在采用現(xiàn)場取數(shù)方式讀取終端機(jī)中的測量數(shù)據(jù)時(shí)，只是在取數(shù)時(shí)才用到該數(shù)據(jù)線，因此可以若干臺(tái)終端機(jī)共用一根數(shù)據(jù)線；在采用無線通訊方式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，該數(shù)據(jù)線始終與終端機(jī)與通訊儀相連接。

5.轉(zhuǎn)接線 

連接超聲波探頭與終端機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)接線為四芯電線，分別為：黃色是電源正，蘭色為電源負(fù)，紅色是數(shù)據(jù)線A，黑色是數(shù)據(jù)線B（對(duì)應(yīng)探頭所帶通信電纜線中的電線為：紅黑線合并為電源正，屏蔽網(wǎng)線為電源負(fù)，其余兩根黃色為R485數(shù)據(jù)線的A，綠色為R485數(shù)據(jù)線B。注：另有一紅色通氣孔，請(qǐng)勿混淆）。

6.充電器

通過220V交流或太陽能蓄電池給終端機(jī)電池充電時(shí)用（有兩種型號(hào)可選：220V-6V或12V-6V）， 充電可在線24小時(shí)連續(xù)充電，也可一個(gè)月充電一次（充電14小時(shí)以上），具體采用何種方式視現(xiàn)場條件而定。

 五、現(xiàn)場安裝方式

       總體安裝圖如下圖  

1．探頭的安裝

      （1）安裝位置：

探頭應(yīng)安裝于具有固定斷面的渠道順直段下游，順直段長度是渠道水力半徑的5—10倍（順直段越長測量精度越高），且這一距離范圍內(nèi)不得有過流阻擋物（如水閘、堰等），以保證探頭前端水流流態(tài)的均勻穩(wěn)定。

探頭應(yīng)盡量安裝于靠近渠底，當(dāng)渠底有雜質(zhì)沉積及水草生長或滾動(dòng)的卵石時(shí)，可抬高安裝位置以避開渠底沉積物與水草覆蓋探頭或卵石沖撞探頭；探頭距渠底的具體高度為100mm—250mm，具體視渠道的測流水位而定。當(dāng)渠道水深較高且具有一定的水位時(shí)，為了安裝方便只要將探頭安裝于水位以下0.5倍處即可。

探頭在渠道橫斷面處的安裝位置一般如下（渠寬在20m以下）：對(duì)矩形斷面安裝于渠寬的0.15--0.2倍處；對(duì)梯形斷面則安裝于坡腳處；對(duì)于寬度較大的渠道，需安裝2臺(tái)或2臺(tái)以上的探頭，具體位置要視渠道寬度及橫斷面上的流態(tài)分布而定。

（2）安裝方法：

探頭安裝應(yīng)*水平于渠底（注意不是水平），同時(shí)保證與水流方向平行一致，探頭前端（沒有通信電纜的一端）逆水流方向并與水流方向夾角為180度，并且探頭前端不得有阻擋物干擾水流流態(tài)，通信電纜線從探頭的下游沿渠底及渠道邊坡引出水面或從安裝支架的鋼管內(nèi)引出水面。