原创 超声波流速流量使用说明书

2019-4-20 09:27 894 0 分类: 测试测量
一、产品和技术参数1.1测量流速原理:

采用多普勒频移物理原理来测量水流速度。

    什么是多普勒效应(多普勒频移):

    一个超声波发出的声波被另一个接收体接收并反射,如果该声源相对于接收体是移动的,接收体接收到的声波频率将会与声源的发射频率有差异。

    如果两个物体之间的相对距离是减少的,接收的频率会增加。

如果两个物体之间的相对距离是增加的,接收的频率就减小。

    这样的多普勒效应在日常生活中经常会发生,比如:当你听到迎面开来的一列火车气笛声或者一辆警车的警报声(一个声源),声音会显得频率较高;而当火车或者警车离你远去时,则听到的声音会变成较低的声音。

通过发射超声波的频率和接收超声波频率的不同,从而推算出具体的流速是多少。

1.2 产品简介

超声波多普勒流速仪是在管道、渠道或者河流内测量水的流速的设备,主要应用于以下范围:

·洪涝灾害监测

·污水排放

·天然的河溪

·市政给排水

·水量流失/渗入监测

·灌溉流程监测

·河口和潮汐的研究

·渔业/水利

·海岸侵蚀研究

·暗渠流程监测

·道路排水监测

·运河流程研究

·江河流程监测

 

可以根据需要提供电池供电系统,以便在供电不方便的地区提供电源。

可以根据需要提供GPRS或者NB-IOT无线传输套件,以便在后台服务器上查看现场检测到的数据。

1.3技术参数

     型号:GHR-1000DP

结构:分体式;

    测量种类:流速、水深、流量(水温测量是选配功能)

    用途:在线式测量

流速测量范围(水位要高于传感器顶部:5cm):

    正流速是+0.03m/s~+5.00m/s;

    负流速是-1.00m/s~-0.03m/s(选配项)

    可以订做其他流速范围。

流速测量分辨率:1mm/s;

流速测量精度:测量流速的±2~3% ;

水深测量范围:0.02~3.00m,0.02~10.00m(订货前要确认最大水深)

水深测量分辨率:1mm

水深测量精度:±0.5%;

温度范围:0~60ºC;分辨率:0.1ºC;水温测量精度:±1℃;

流量范围:无流量测量功能

工作电压:常规12~14VDC,最低工作电压是直流10.3V,最高是直流14.0V。

输出信号:RS485 MODBUS协议;

无线传输(选配件):GPRS型RTU无线传输器

传感器配套电缆长度:10米;

被测水道类型:管道,渠道,天然的溪流、河流;

液体酸碱度要求:PH值在6~8之间。

液体温度要求:0~60℃,非凝固

液体压力要求:自然环境状态下,1个标准大气压

提示:1.水凝固或者接近凝固状态下无法测量流速。        

      2.默认最大水深不能超过10米,如果要超过10米需要订货前明确告诉厂家。

1.4测量状态和接线

通电后20秒钟以后计算出数据,之后每10~15秒钟计算出一次测量数据。(这里的数据不是主动上传的,是被动上传的,需要上位机发送查询命令才能够得到测量出来的数据。)

超声波多普勒流速仪传感器常规工作供电范围是12VDC,供电电流60~70mA。

连续最大工作功耗:12V×60ma=12V×0.07A=0.84W。

电缆是四芯屏蔽线,电源两根线,485信号两根线。

    电源线红色正,白色负,蓝色是485A,黄色是485B。

1.5 产品安装底座

 

 

1.5.1  传感器跟安装底座

 

超声波多普勒流速仪传感器有一个不锈钢的安装底座,底座上的四个孔是用于跟地面固定,侧面的开口用于抱箍固定传感器用。

 

 

 

1.5.2  传感器安装底座实物图

 

 

1.5.3 安装底座结构图

二、产品安装2.1 安装地点的选择

    选择水流平稳处测量。

水流不平稳的地方,多数情况下是紊流,紊流条件下测量到的流速是跳动的,不稳定,误差会很大。

 

 

 

2.1.1 选择流速平稳的渠道段安装

2.2 对上游和下游渠道的要求

理想条件下,流量计安装地点的上游有渠道宽度10倍的直渠道,下游有5倍的直渠道。

 

 

 

2.2.1 上游直渠道和下游直渠道的要求

 

上游直渠道的长度越长越好,越长水流就越平稳,流速测量就越接近实际流速。并且这一段不能有任何阻挡物,比如:闸门、堰槽、挡水坝等,保证传感器前端水流流态平稳无紊流。

 

 

 

2.2.2 上游直渠道的长度越长越好

 

●举例:一条矩形渠道的宽度是2米,那么传感器安装地点的上游和下游的直渠道分别要有多少米长度呢?

上游直渠道长度要求:2米×10=20米;

下游直渠道长度要求:2米×5=10米;

 

 

 

2.2.3 宽度2米渠道的上游和下游直渠道要求

 

●举例:一条梯形渠道的上底边宽度是5米,下底边宽度是2米,高度是2米,那么渠道宽度应该怎么算?

 

 

2.2.4 梯形渠道宽度如何确定

按照汛期最高水位的宽度作为渠道的宽度,如果汛期水位超过梯形渠道最高处,那么以梯形渠道的上底边宽度为标准。

如果汛期最高水位宽度是4米,在安装地点上游要有40米的直渠道,下游要有20米的直渠道。

2.3 在闸门下游安装的要求

如果安装在闸门下游,特别要注意观察水面情况,是否平稳。

 

 

2.3.1 闸门下游

 

如果传感器安装地点离开闸门的距离已经有10倍的渠道宽度,但是水面还是不平稳,那就需要加大传感器距离闸门的距离,只到水流平稳为止。

因为闸门往下一定距离内,一般都有钢筋混凝土做的渠道,比较规整,很多现场为了安装方便,就选择离闸门下游比较近的距离来安装,这种地方一般水流湍急,都是乱流,测量出来的数据跟实际流速相差很大。

这种位置,不适合安装。

 

 

 

2.3.2 错误的安装点-在闸门出口处安装

2.4 安装高度的选择

首先要确定枯水期水位高度,传感器顶部最少要有5厘米的水。

传感器应尽量安装于靠近渠底,如果渠底有很多沉淀物、淤泥、水草或者有石头会滚动,可以抬高安装位置,避免被沉积物与水草覆盖探头,或者被石头冲击探头。

探头距渠底的理想高度为100mm—250mm,具体要根据渠道的最低水位确定。

 

 

 

2.4.1 传感器顶部最少要有5厘米的水

 

    当渠道最低水位也比较高,为了安装方便可以将探头安装于最低水位以下0.5倍处即可。

●举例:最低水位是1.00米,那么可以安装在从渠道底部往上0.50米处。

 

 

2.4.2 传感器安装在最低水位一半的位置

2.5 水平安装位置的选择

    20米以下宽度的渠道,如果是矩形渠道,是安装在整个渠道宽度的15-20%处。

    为什么安装在这个位置呢?

    因为安装在这个位置,最接近在这个高度上整个渠道水平方向上的平均流速。

 

 

2.5.1 传感器安装在整个渠道宽度的15~20%

 

对于梯形渠道,传感器安装在斜坡和底边交界处,又叫做“坡脚”处。

 

 

2.5.2 传感器安装在梯形渠道的“坡脚”

 

传感器要正对着水流方向,左右偏差不能超过±3°。

 

 

2.5.3 传感器要正对着水流过来的方向

 

    传感器跟水面要平行。

 

 

2.5.4 传感器要跟水面平行

2.6 圆形渠道内传感器安装

 

 

 

2.6.1  圆形管道

在圆形管道内,如果有沉积物,把传感器安装在沉积物以上避免沉积物覆盖在传感器上,对测量造成影响。

 

 

2.6.2  有沉积物管道的安装位置

在没有沉积物的管道内安装,可以直接安装在渠道底部。为了防止水流冲击变动传感器的安装位置,传感器底部有一个基座,专门用来固定在管道上。同时,传感器要装在靠近管道的出口,这样既便于安装,又利于维修和更换。

 

 

 

 

2.6.3  无沉积物管道的安装位置

2.7 矩形渠道内传感器安装

矩形渠道内安装,如果可以断水,让渠道底部露出来,可以在渠道底部做个水泥台,水泥台上固定好4根螺栓,流速仪的安装底座可以用螺母直接固定在螺栓上。

这样安装的优点是:不容易被盗取。

缺点:一旦要维护,要人下渠道去操作。在水位高的时候,可能无法操作。

 

 

 

2.7.1  在水库出水口的矩形渠道内安装

    

在有泥沙淤积的渠道内安装,要抬高安装位置,减少泥沙淤积对于测量造成的影响。

 

 

 

2.7.2  在矩形的农田灌溉渠道内安装-有泥沙淤泥,有水草

 

    对于不可以断水的渠道,可以使用以下的侧面支架安装。当传感器被淤泥覆盖,或者有大量垃圾覆盖,只要把整个支架跟岸边的固定支架的螺丝拧开,就可以把传感器提出水面清理。

 

2.7.3  矩形渠道传感器支架法安装

也可以在矩形渠道上架设测量用的小桥,把流速仪用支架固定在小桥上测量。

 

 

2.7.4 永泰县白云水库安装在测桥上

2.8 梯形渠道内传感器安装

如果可以断水,就可以像2.7.1图中一样安装。如果不可以断水,一般在岸边制作支架,从支架上向下伸出2根悬空杆子,杆子在安装传感器的部位交界,然后把传感器固定在交界处的平台上。

2根悬空的杆子跟立杆之间是通过转轴连接,保证可以上下转动,需要的时候可以把传感器拉出水面来进行维护和处理。

 

 

 

2.8.1 梯形渠道内安装示意图-悬空支架

 

 

 

2.8.2  福州市内河-悬空支架法安装

 

 

 

2.8.3 福州市内河-悬空支架法安装


    如果斜坡比较长,用悬空支架法安装,可能不太稳固,可以采用“有轨滑梯”法安装,从梯形渠道顶部铺设有轨滑梯到渠道底部,移动平台通过滑轨跟有轨滑梯固定,并且可以上下移动。传感器就固定在滑梯上。

这种方式特别方便平时的检查和维护。

 

 

 

2.8.4 梯形渠道内安装示意图-有轨滑梯

三、产品使用注意事项

1.  传感器和其他设备之间的通过电缆连接,应沿着渠道底部或者渠道内壁由传感器下游方向引出水面。

 

2.  电缆必须套管保护(PVC、PR、镀锌管等),不能让水流直接冲击电缆,套管要跟支架或者渠道壁固定。

 

3.  传感器所自带的一段通信电缆线内有通气导管,因此注意不得将其弯折。当通信电缆线引出水面后,可接普通的电缆线,此时应使通气导管开口方向朝下,防止水及异物进入通气管,或者堵塞通气管。

连接传感器上的485或者12VDC电源的电缆,必须使用0.5平方毫米以上的屏蔽电缆。

 

4.  在灌溉渠道内使用无线传输器,天线必须引出仪表箱外,同时要做好避雷措施,以免让天线变成雷电击打的目标。

 

5.  不要人为拉扯、甩动电缆,也不要撞击传感器壳体。

 

6.  不要把连接电缆作为承重线,用连接电缆来悬挂重物。电缆必须是固定在渠道的水泥壁上,不能晃动。

 

7. 供电只能用电池供电,或者太阳能供电。如果使用220VAC等市电供电,要用线性电源来转化为12VDC直流电,不能使用开关电源。

 

8. 对于流速>1.0米/秒的现场,安装支架强度要加强到现有支架的2倍以上,保证激流不会冲走或者冲坏支架。

 

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