SD34F超声波泥水界面仪技术参数
文档版本：V1.0
编制日期：2024年6月
文档摘要
本文档为超声波泥水界面仪产品技术说明书，系统阐述了该产品的技术规格、工作原理、功能特性、安装接线、参数设置、维护保养及应用场景。
1. 技术参数：测量范围0.5~10 m，分辨率1 mm，精确度±1.0%FS，重复性±1.0%FS。电源AC 220V±10%或DC 24V，功率≤15W。模拟输出4~20 mA（负载750 Ω），两路继电器输出（220VAC/5A），可选配第三路清洗继电器。传感器防护等级IP68，材质316不锈钢/PVC，介质温度-20~60°C，介质压力≤10 bar。变送器支持轨道安装或螺栓安装。
2. 工作原理：采用超声波测量原理，传感器发出超声波遇到泥层后反射，通过测量发射波和反射波之间的时间差，计算出传感器到泥层的距离，结合传感器到池底的距离，得出泥层厚度。
3. 功能特性：LCD液晶显示，中文菜单操作；连续测量，维护量小；根据泥层自动调节发射功率；数字模型运算抗干扰设计；自清洗功能；4~20 mA电流输出、继电器输出等多种接口；历史数据记录与趋势显示。
4. 安装方式：变送器支持轨道安装或螺栓安装；传感器采用支架浸入式安装（池顶安装），传感器浸入被测液面下约0.5~1米处。
5. 参数设置：支持传感器距底面距离、池面盲区、池底盲区、滤波系数、发射脉冲数、清洗间隔/时间、继电器开通/关断值等参数设置。
6. 维护保养：定期清洗传感器发射面，检查电缆和外壳状况。变送器需检查工作环境和接线牢固性。
7. 应用范围：适用于给水厂沉淀池、洗矿场沉淀池、电力灰浆沉淀池、污水处理厂初沉池、二沉池、浓缩池等。
1. 产品概述
1.1 文档说明
本文档为超声波泥水界面仪产品技术说明书，旨在为产品的技术性能、安装使用、参数设置及维护保养提供全面的技术参考。文档内容基于产品实际技术规格编制，适用于选型设计、系统集成及现场运维等环节的技术人员参考使用。
文档中涉及的技术参数和功能描述均以产品实际配置为准。
1.2 产品简介
本产品是一款基于超声波测量原理的泥水界面仪，用于连续监测沉淀池中污泥层的高度位置。仪器可有效掌握污泥沉淀特性，对污泥的回流量进行精确控制。
产品由变送器和传感器两部分组成。变送器采用LCD液晶显示，中文菜单操作。传感器采用316不锈钢/PVC材质，防护等级IP68，可长期浸没在水中工作。仪器具备4~20 mA电流输出、继电器控制输出、自清洗功能、自动功率控制等功能，适用于各类沉淀池的泥水界面在线监测。
2. 技术参数
2.1 基本测量参数
参数项 | 规格说明 |
测量范围 | 0.5 ~ 10 m |
分辨率 | 1 mm |
精确度 | ±1.0% FS |
重复性 | ±1.0% FS |
检测限 | 与安装条件及介质特性相关，最小可检测距离受池面盲区限制（默认0.5 m） |
响应时间 | 与滤波系数设置相关，滤波系数越大响应越平稳但速度越慢 |
2.2 电气与通信参数
参数项 | 规格说明 |
供电电源 | AC 220V ± 10% 或 DC 24V |
额定功率 | ≤15 W |
模拟输出信号 | 4 ~ 20 mA，负载750 Ω（有源输出，无需外接电源） |
开关控制输出 | 2个继电器，220VAC / 5A；可选配第三路自动清洗继电器 |
传感器信号线缆 | 标配10米（可延长） |
2.3 工作环境条件
参数项 | 规格说明 |
变送器工作环境 | 室内或有防护装置位置，避免阳光直射、震动和雨淋 |
传感器介质温度 | -20 ~ 60 °C |
传感器介质压力 | ≤10 bar |
传感器防护等级 | IP68 |
2.4 机械与安装参数
参数项 | 规格说明 |
变送器安装方式 | 轨道安装 / 螺栓安装 |
传感器安装方式 | 支架浸入式安装（池顶安装） |
传感器材质 | 316不锈钢 / PVC |
传感器连接方式 | G3/4 外螺纹 |
传感器外形尺寸 | Φ63 × 75 mm |
传感器浸入深度 | 液面下约0.5 ~ 1米 |
3. 系统组成与工作原理
3.1 系统组成
本产品由以下主要部件构成：
1. 变送器：包含微处理器、LCD液晶显示屏、按键操作面板、信号处理电路、电源模块及输出接口。
2. 超声波传感器：采用316不锈钢/PVC材质，防护等级IP68，用于发射和接收超声波信号。
3. 安装附件：不锈钢支架底座、不锈钢管、PP-R连接管、支架紧固器等。
3.2 测量原理
本产品依据超声波测量原理工作。传感器发出超声波信号，信号在水中传播，遇到泥层后发生反射。传感器接收反射回来的超声波信号，通过测量发射波和反射波之间的时间差，计算出传感器到泥层的距离H。
传感器到池子底面的距离L由用户设置。泥层厚度d的计算公式为：
d = L - H
其中：
· d：泥层厚度
· L：传感器到池底的距离（用户设定）
· H：传感器到泥层的距离（实测）
仪器采用自动功率控制技术，可根据泥层状况自动调节发射功率，适应不同工况。同时采用数字模型运算和抗干扰设计，提高测量稳定性。
4. 功能特性
4.1 测量与显示功能
仪表支持以下测量与显示功能：
1. 泥层高度连续测量，实时显示泥位数值。
2. LCD液晶显示，中文菜单操作，界面清晰。
3. 显示单位可在m和mm之间切换。
4. 历史数据记录与趋势线显示，可显示192个历史数据点。
5. 数据记录间隔可在0~59分钟之间设置。
4.2 模拟输出功能
仪表提供4~20 mA模拟输出，负载750 Ω，为有源输出（无需外接电源）。4 mA和20 mA对应的泥位值可通过菜单自由设定。
4.3 继电器控制功能
仪表配备两路继电器输出（220VAC / 5A），用于泥位报警控制：
1. 继电器一：上限报警输出，可设置开通值和关断值。
2. 继电器二：下限报警输出，可设置开通值和关断值。
3. 可选配第三路继电器用于自动清洗控制。
4. 故障输出延时和故障输出形式可设置。
4.4 自清洗功能
仪表具备自动清洗功能，可定时对传感器进行清洗：
1. 清洗间隔：0~24小时可设置。
2. 清洗时间：每次清洗时间0~200秒可设置。
3. 通过第三路继电器（选配）控制清洗装置。
4.5 自动功率控制功能
仪器采用自动功率控制技术，可根据泥层状况自动调节发射功率，适应更多工况。上电初期可能有一两分钟没有测量结果，此时仪表在自动调节功率。
发射脉冲数可在0~9范围内设置。水池较浅（如小于2米）时，可通过减小此值来减小余震、提高分辨力；水池较深（如大于5米）时，可通过增加此值来增大功率。
4.6 历史记录功能
仪表内置数据记录功能：
1. 可记录历史数据192个点。
2. 数据记录间隔可在0~59分钟之间自由设置。
3. 支持显示历史趋势线，便于观察泥层变化趋势。
5. 安装与接线
5.1 变送器安装
变送器安装注意事项：
1. 避免变送器受阳光直射、避免发生震动、防止雨淋。
2. 应将变送器安装在稍高于操作者平视位置，便于操作和浏览面板。
3. 为变送器箱体的开启和维护留出足够的空间。
变送器有两种安装方式：
1. 轨道安装：将变送器安装在固定好的轨道上，将固定卡扣卡紧即可。
2. 螺栓安装：变送器背后有三个孔，上面的孔用于悬挂，下面两个孔用于螺栓固定。
5.2 传感器安装
传感器采用支架浸入式安装（池顶安装）：
安装步骤：
1. 在池顶部适当位置打入两个M8钢制膨胀螺栓固定底座。
2. 将传感器电缆依次穿过连接套管。
3. 将传感器的螺纹与连接套管的螺纹孔相接并拧紧，需做密封处理。
4. PP-R连接套管按顺序依次连接。
5. 将传感器放入被测液面下约0.5至1米处，通过快速紧固器将支架固定在适当位置。
6. 固定电缆，电缆在套管前要有防水弯，防止雨水和其他物质顺着电缆进入安装管。
注意：连接传感器与连接管时，请旋转连接管而不要旋转传感器，否则传感器的电缆有可能被损坏。
传感器安装位置要求：
1. 安装在工艺恰当位置，以保证获得具有代表性的测量结果。
2. 安装在易于触及的位置，以方便对传感器进行定期清洁维护。
3. 应避免安装在产生气泡聚集的位置，以防止干扰信号的产生。
4. 安装在有代表性、工艺面良好的取样点附近。
5.3 电气接线
仪表接线端子定义如下：
端子编号 | 功能说明 | 备注 |
1（mA+） | 4~20 mA 输出正 | 电流输出（有源） |
2（mA-） | 4~20 mA 输出负 | 电流输出（有源） |
3（GND） | 保护地 | 传感器屏蔽线 |
4（TR+） | 发射+ | 传感器红线 |
5（TR-） | 发射- | 传感器绿线 |
6（T） | 温度传感器 | 传感器黄线 |
7（NO1） | 继电器1 | 继电器输出一 |
8（COM1） | 继电器1 | 继电器输出一 |
9（NO2） | 继电器2 | 继电器输出二 |
10（COM2） | 继电器2 | 继电器输出二 |
11（NO3） | 继电器3 | 自动清洗（可选） |
12（COM3） | 继电器3 | 自动清洗（可选） |
13（L） | 交流电源输入L | AC 220V |
14（N） | 交流电源输入N | AC 220V |
15（PG） | 交流电源保护地 | 大地 |
电气连接顺序：
1. 传感器电缆连接。
2. 4~20 mA、继电器连接。
3. 220V交流电缆连接。
4. 确保接线正确后，安装变送器。
5. 将220V交流电缆与现场220V交流电源相连。
6. 操作说明
6.1 按键功能
按键 | 功能说明 |
MENU（模式键） | 选择工作模式 |
SET（设置键） | 执行工作和记忆设定数值 |
RUN（运行键） | 进入运行模式，退出设置模式 |
UP（上键） | 增加数字 |
DOWN（下键） | 减少数字 |
6.2 菜单结构
按变送器上MODE键并输入密码后进入菜单，菜单功能如下：
系统参数设置：
· 密码设置（0~1000，默认0000）
· 单位设置（m和mm，默认m）
· 传感器距底面距离（0~10 m）
· 滤波系数（1~200，默认10~30）
· 池面盲区（0.3~10 m，默认0.5 m）
· 池底盲区（0~10 m，默认0.5 m）
· 4 mA对应的泥位（0~10 m）
· 20 mA对应的泥位（0~10 m）
· 时间设置（年-月-日-时-分）
· 数据记录间隔（0~59分钟）
· 显示历史趋势线（192个数据点）
· 版本信息
继电器设置：
· 继电器一开通设置（上限报警输出）
· 继电器一关断设置（上限报警关闭）
· 继电器二开通设置（下限报警输出）
· 继电器二关断设置（下限报警关闭）
· 故障输出延时
· 故障输出设置
校准和测试：
· 4 mA校准（可调范围0~2000）
· 20 mA校准（可调范围0~2000）
· 12 mA输出（测试校准结果）
· 继电器一测试
· 继电器二测试
· 清洗继电器测试
其他参数设置：
· 清洗间隔设置（0~24小时）
· 清洗时间设置（0~200秒）
· 发射脉冲数设置（0~9，一般选择5）
7. 参数设置
7.1 系统参数设置
7.1.1 传感器距底面距离
仪表测量的直接结果是传感器到泥面的距离，而用户需要的是泥层的高度。传感器距底面距离需要用户根据实际安装情况设置。一般来说传感器要没入水中一些，池底有时也不会很平坦，需要根据实际波形进行微调。
7.1.2 池面盲区和池底盲区
池面盲区：超声波发射之后由于惯性还有一小段余震，池面盲区就是为了消除余震设置的。一般池面盲区设在300~500 mm或更大。
池底盲区：底面信号有可能会被误认为是泥层信号，特别是泥层比较薄的时候。设置此项是为了屏蔽地面信号的影响。
实际测量时，仪表只分析池面盲区和池底盲区之间的信号，回波在此之间仪表才认为是有效信号。
7.1.3 滤波系数
滤波系数的设置目的是为了获得较平稳的信号，不会因工艺中某些短时间的波动而造成测量数据不稳定的变化。滤波系数为平均值滤波的次数，此值越大，信号越稳定。一般而言泥层高度变化比较缓慢，建议正常运行时此值≥50，调试时可设置为2以加快速度。
7.1.4 发射脉冲数
仪表自动调整发射功率。水池比较浅（如小于2米）时，可通过减小此值来减小余震、提高分辨力；水池比较深（如大于5米）时，可通过增加此值来增大功率。一般情况下默认为5，不需要调整。
7.2 继电器设置
1. 继电器一开通设置：当泥位大于等于此值时，上限报警输出。
2. 继电器一关断设置：当泥位小于等于此值时，上限报警关闭。
3. 继电器二开通设置：当泥位大于等于此值时，下限报警输出。
4. 继电器二关断设置：当泥位小于等于此值时，下限报警关闭。
5. 故障输出延时：出现故障后等待多长时间报警。
6. 故障输出设置：故障输出形式。
7.3 校准与测试
1. 4 mA校准：可调范围0~2000。
2. 20 mA校准：可调范围0~2000。
3. 12 mA输出：用于测试前两项校准结果。
4. 继电器一测试、继电器二测试、清洗继电器测试。
7.4 其他参数设置
1. 清洗间隔设置：0~24小时。
2. 清洗时间设置：0~200秒。
3. 发射脉冲数设置：0~9，一般选择5。
7.5 常规设置流程
泥水界面仪安装完成后，请按照如下顺序进行设置即可正常工作，其他菜单可以使用默认的出厂设置，也可以根据实际情况进行相应设置：
1. 设置传感器距底面距离。
2. 设置池面盲区和池底盲区（通过波形图调整）。
3. 设置滤波系数（正常运行建议≥50）。
4. 设置4 mA和20 mA对应的泥位值。
5. 设置继电器开通和关断值。
6. 根据需要设置清洗参数。
8. 维护与保养
8.1 变送器维护
变送器根据使用的要求，安装位置和工作情况比较复杂，为了使变送器正常工作，维护人员需要对变送器进行定期维护：
1. 安装在室外的变送器请检查安装箱体是否有漏水等现象。
2. 检查变送器的工作环境，如果温度超出工作稳定范围，请采取相应措施，否则变送器可能损坏或降低使用寿命。
3. 变送器的外壳是塑料外壳，不要用坚硬物体刮擦，请使用软布和柔和的清洁剂清洁外壳，注意不要让湿气进入变送器内部。
4. 检查变送器显示数据是否正常。
5. 检查变送器接线端子上的接线是否牢固，注意在拆卸接线盖前将220V交流电源断开。
8.2 传感器维护
为了获得较好的测量效果，传感器需要进行定期维护：
1. 用清水清洗传感器的发射面。如果仍有杂物残留，请用软布进行擦洗。
2. 检查传感器的电缆，正常工作时电缆不应绷紧，否则容易使电缆内部电线断裂，引起传感器不能正常工作。
3. 检查传感器的外壳是否因腐蚀或其他原因受到损坏。
4. 检查传感器支架内是否有积水现象，以免腐蚀电缆。
8.3 维护周期建议
维护项目 | 建议周期 | 说明 |
传感器发射面清洗 | 每月一次或根据水质情况 | 用清水清洗，杂物残留用软布擦洗 |
传感器电缆检查 | 每季度一次 | 检查电缆是否绷紧、有无破损 |
传感器外壳检查 | 每季度一次 | 检查是否因腐蚀或其他原因损坏 |
支架积水检查 | 每季度一次 | 检查支架内是否有积水 |
变送器工作环境检查 | 每季度一次 | 检查温度、湿度、箱体密封性 |
接线检查 | 每半年一次 | 检查接线端子是否牢固 |
整机校验 | 每年一次 | 全面检查仪表测量精度和功能 |
9. 应用范围
本产品适用于以下领域的泥水界面在线测量场景：
1. 给水厂：沉淀池泥水界面监测。
2. 污水处理厂：初沉池、二沉池、浓缩池的泥层高度监测。
3. 洗矿场：沉淀池泥水界面监测。
4. 电力行业：灰浆沉淀池泥层高度监测。
5. 工业废水处理：各类工业沉淀池的泥水界面监测。
6. 采矿行业：矿浆沉淀过程中的泥层高度监测。
7. 化工行业：化工沉淀池的泥水界面监测。
10. 注意事项
1. 仪器应选择安装在室内或有防护装置的位置，周围不得放置易燃易爆的物品。
2. 仪器安装位置应选择便于用户及安装维护人员阅读仪器铭牌，便于使用、维护及检修的地方。
3. 所有电力和管道连接必须符合国家和地方标准。仪表电源前端必须安装绝缘开关或者电路切断开关。
4. 为了安全和避免外部信号对仪器造成干扰，仪表电源线应接在相应规格、带有地线标志、符合电器标准的插座内，且地线须确保良好接地。
5. 连接传感器与连接管时，请旋转连接管而不要旋转传感器，否则传感器的电缆有可能被损坏。
6. 传感器安装时应避免安装在产生气泡聚集的位置，以防止干扰信号的产生。
7. 仪器采用了自动功率控制技术适应更多工况，上电初期可能有一两分钟没有结果，此时仪表在自动调节功率，属正常现象。
8. 池底不可能非常平，传感器安装也不可能完全垂直于池底，以及池层的不同都会影响到测量，池底盲区的设置是必要的。
9. 滤波系数在正常运行时建议≥50，调试时可设置为2以加快速度。
10. 仪表输出为有源输出，不需要外接电源。
11. 本产品应在技术规格规定的环境条件下使用，超出规定范围的使用可能导致测量精度下降或设备损坏。
11. 常见问题处理
问题现象 | 可能原因 | 处理建议 |
LCD无显示或显示闪烁 | 显示板供电问题 | 检查电源连接、电源线缆、主板和显示板的连接电缆 |
接收到的电流值不正确 | 4~20 mA设定问题 | 检查4 mA和20 mA设定值，或重新校准4~20 mA值 |
没有电流输出 | 电流输出模块问题 | 检查电流输出接线是否正确（注意：输出为有源输出） |
测量显示结果为满量程 | 传感器粘污、损坏或池面盲区设置不当 | 清洗传感器，检查池面盲区设置 |
测量显示结果波动较大 | 传感器接线错误或滤波系数过小 | 检查传感器接线，增大滤波系数（建议≥50） |
gain显示为99% | 传感器表面有气泡或其他附着物 | 晃动传感器支架，观察gain值是否下降 |
上电后长时间无测量结果 | 仪表在自动调节功率 | 等待1~2分钟，属正常现象 |
测量结果不准确 | 传感器距底面距离设置不当或盲区设置不当 | 检查并调整传感器距底面距离和盲区参数 |
本文档所含技术信息仅供参考，如有变更，以实际产品为准。
