多普勒超聲波明渠流量計(jì)的產(chǎn)品說明書/中偉測控

一、儀表簡介： 
多普勒超聲波明渠流量計(jì)的此流速、水位、溫度綜合測量儀是一套集成系統(tǒng)，采用超聲多普勒原理，在江河、溪流、明渠及大型管道中，測量水的流速與水位深度。儀器適于在排放污水和廢水、潔凈溪流、飲用水甚至海水中測量相關(guān)參數(shù)。儀器測量正向和逆向的流動狀態(tài)，并且可以編程計(jì)算管道和明渠中的流量以及總流量。 
二、工作原理： 
多普勒超聲波明渠流量計(jì)產(chǎn)品有三個功能：測平均流速、測水深、測水溫。 
1、水溫測量：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。 
2、水深測量（過水?dāng)嗝婷娣e）：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；水深測得后，通過渠道段斷面形狀可求得過水?dāng)嗝婷娣e。 
3、平均流速測量：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并做相應(yīng)的計(jì)算處理而獲得的：換能器1發(fā)射頻率為f1的超聲波信號，以一定角度由水下向水面發(fā)射，在碰到水中的懸浮顆粒或氣泡后，頻率發(fā)生偏移，并以f2的頻率反射到換能器 
4、這就是多譜勒將就，f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。設(shè)流體流速為v，超聲波聲速為c，多譜勒頻移fd正比于流體流速v。水中會有大量的雜質(zhì)顆粒與氣泡，每一個反射粒子對應(yīng)一個多譜勒頻移fd，通過換算可求得其流速，這些大量粒子的平均流速也即流體的平均流速。 
通過測得的平均流速及水位及斷面尺寸，可求得斷面流量。 
三、產(chǎn)品優(yōu)勢： 
多普勒超聲波明渠流量計(jì)與國外同類產(chǎn)品比較，在性能相同的前提下，除價(jià)格優(yōu)勢外，還有以下優(yōu)點(diǎn)：配套終端機(jī)（具有標(biāo)準(zhǔn)輸出接口），中文使用界面，微功耗，現(xiàn)地存儲容量大。 是代替現(xiàn)有的廣泛使用的水位式流量計(jì)及超聲波流量計(jì)的理想產(chǎn)品。 
多普勒超聲波明渠流量計(jì)與水位法流量計(jì)相比： 
1、無水頭損失、不需建設(shè)槽或堰 
不需率定水位流量關(guān)系曲線，對水位法無法測量的緩流渠道特別適用；不需工程建設(shè)，無工程費(fèi)用，安裝迅速簡便且不需斷流。 2、安裝簡單、不需水位井等輔助工程設(shè)施 
儀器探頭部分直接安裝于固定于渠道壁上的可拆卸簡易支架底部，并通過通信電纜與置于管理房（或微型工作間）的控制終端（具有控制、顯示、存儲功能）連接。 
3、功耗低、無需外接電源可連續(xù)野外工作 
控制終端自帶小型蓄電池可連續(xù)工作2個月，充電或置換備用電池后可連續(xù)工作，也可外接大蓄電池或民用電。 
4、現(xiàn)地顯示、存儲，存儲容量可達(dá)半年 
現(xiàn)場自動顯示zui后一次所測數(shù)據(jù)，也可通過終端機(jī)上的顯示控制按鈕進(jìn)行查詢歷史數(shù)據(jù)；10分鐘測量一次可存儲半年數(shù)據(jù)。 
5、同時(shí)測量流量、水位、流速、水溫 
水位精度可達(dá)1%、流速精度可達(dá)2% 
6、標(biāo)準(zhǔn)輸出接口 
可直接使用GPRS、GSM通信模快進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，可通過遠(yuǎn)程通信設(shè)備進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的定時(shí)傳輸及招測等，也可進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置（如測量時(shí)間間隔、定時(shí)傳輸時(shí)間間隔 
多普勒明渠超聲波流量計(jì)與超聲波時(shí)差法流量計(jì)相比： 
1、測量精度不受水位變化影響、不需要多組探頭 
超聲波時(shí)差法流量計(jì)在渠道水位變化較大時(shí)需在不同的高程間隔設(shè)置多組探頭，測量誤差隨水位變化而變化，其標(biāo)定測量精度一般是指某一理想水位狀態(tài)下的精度，當(dāng)水位變化時(shí)實(shí)際測量誤差將變大； 
2、功耗低，自帶電池（可充電）可工作二個月 
超聲波時(shí)差法流量計(jì)一般需交流供電； 
3、可作為便攜式流量計(jì)使用 
測量時(shí)只需將探頭水平逆水流放入渠底部即可； 
4、安裝簡單 
不需兩岸對方向，固定到位置即可； 
5、價(jià)格優(yōu)勢明顯 
是現(xiàn)有超聲波時(shí)差法流量計(jì)價(jià)格的1/6。 
可作為便攜式流量計(jì)使用。
測量時(shí)只需將探頭水平逆水流放入渠底部即可；
6、安裝簡單
不需兩岸對方向，固定到位置即可；
7、價(jià)格優(yōu)勢明顯
是現(xiàn)有超聲波時(shí)差法流量計(jì)價(jià)格的1/6～1/3。
四、使用條件：
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)水草等雜物過多而干擾儀器時(shí)，需對測量結(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)會將土塊沖刷干凈，但此時(shí)水體中會產(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)。
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修正系數(shù)或在同一位置的左右岸各設(shè)置1臺儀器或?qū)x器安裝于渠道中間位置。以上兩種辦法均會影響到儀器的測量精度。
含沙渠道的應(yīng)用
儀器分為A、B、C三種型號，以適應(yīng)不同含沙量的水質(zhì)：
含沙量選用型號6～25kg/m3 A型3～6 kg/m3 B型0～3 kg/m3 C型
五、總體安裝指導(dǎo):

上圖為安裝效果模擬圖
六、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zui低測流水位而定。當(dāng)渠道水深較高且具有一定的zui低水位時(shí)，為了安裝方便只要將探頭安裝于zui低水位以下0.5倍處即可。

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


探頭在梯形斷面渠道的安裝位置
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。

探頭應(yīng)*平行于水流方向
對于可*斷水的渠道，可將固定探頭的支架（固定支架可在當(dāng)?shù)囟ㄗ觯c探頭連接部分用不銹鋼板及螺栓）直接固定于渠底；對于不能*斷水且上游關(guān)閘后仍有較高水位不便水下作業(yè)的渠道，可將支架固定于渠臂上。固定于渠臂上的支架有兩種方式：簡易支架與組合支架。簡易支架主要為一根彎曲的鋼管或度鋅管，底部焊接一水平鋼板以固定探頭，豎立管通過鋼片橫翼固定于渠臂上；組合支架由底座與可拆卸部分組成，探頭安裝于可拆卸部分上，底座一次性固定安裝于測流斷面處（通過上游臨時(shí)關(guān)閘降低水位后，用膨脹螺栓固定于混凝土邊坡上），可拆卸部分通過水面上的螺栓與底座相連接固定，這樣便于今后對探頭的檢修與更換。


將探頭直接固定安裝于渠底

簡易支架現(xiàn)場效果圖


七、組合支架原理圖:
1、通信電纜的安裝：
通信電纜應(yīng)沿著渠底及渠壁由探頭下游方向引出水面，套PVC管進(jìn)行保護(hù)并沿程固定；當(dāng)用臂式支架固定探頭時(shí)，通信電纜線可沿支架的空心鋼管引出水面。
探頭所自帶的一段通信電纜線內(nèi)有通氣導(dǎo)管，因此注意不得將其彎折。當(dāng)通信電纜線引出水面后，可接普通的電纜線，此時(shí)應(yīng)使通氣導(dǎo)管開口方向朝下，并用透氣膠布進(jìn)行保護(hù)，防止水及異物進(jìn)入通氣管。
通信電纜線固定安裝好后，需與終端機(jī)通過“轉(zhuǎn)接線"相連接，“轉(zhuǎn)接線"的四芯電線分別為：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（對應(yīng)通信電纜線中的電線為：紅黑線合并為電源正，網(wǎng)線為電源負(fù)，其余兩根為R485數(shù)據(jù)線的A與B。）。
2、終端機(jī)的安裝：
終端機(jī)應(yīng)豎立固定于管理房或微型工作間內(nèi)，注意防水防潮。終端機(jī)與探頭所帶通信電纜通過“轉(zhuǎn)接線"連接；終端機(jī)與通訊儀或電腦連接時(shí)，需要使用“輸出輸入數(shù)據(jù)線"。“輸出輸入數(shù)據(jù)線"有R232與R485兩種模式，當(dāng)使用沒有串口的筆記本電腦去現(xiàn)場取數(shù)時(shí)，需自配R232轉(zhuǎn)USB的轉(zhuǎn)接頭。