SD346超声波多普勒流量计技术参数
文档版本：V1.0
编制日期：2024年6月
适用型号：DY-SURR-12S
文档摘要
本文档为超声波多普勒流量计产品技术说明书，系统阐述了该产品的技术规格、工作原理、功能特性、安装使用、维护保养及应用场景。
1. 技术参数：流速测量范围0.03~5.00 m/s，分辨率1 mm/s，精度±2~4%。水深测量0.02~10.00 m，分辨率2 mm，精度±0.5%。温度范围0~60°C。供电DC 12V电池供电，功耗3.5W。输出RS-485（电池供电）或4~20 mA（外供电）。传感器防护等级IP68。分体式结构，传感器和主机间电缆长度10米。
2. 工作原理：采用多普勒频移原理，传感器有两个换能器（一个发射、一个接收）。当传感器正对水流方向时，根据接收频率与发射频率的差异计算出水流流速和方向。
3. 功能特性：可测量流速、流量、水深、水温四项参数；RS-485输出流速、瞬时流量、累积流量、水位、温度；4~20 mA输出瞬时流量；配套低功耗GPRS无线数据采集和传输软件；支持管道、渠道、河道等多种水道类型。
4. 安装方式：分体式结构，传感器安装于渠道、管道或河道底部，需正对水流方向。传感器以上水深需≥20 cm。管道内径需≥500 mm。
5. 试剂消耗：无（物理测量，无需化学试剂）。
6. 维护保养：定期检查传感器表面清洁度，清除附着物。检查电缆保护管完好性。
7. 应用范围：适用于农田水利灌溉渠道、自然河道、城市排水管道、涵洞等场景的流速、流量在线监测。
1. 产品概述
1.1 文档说明
本文档为超声波多普勒流量计产品技术说明书，旨在为产品的技术性能、安装使用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
本产品是一款在自然水域或者渠道、管道中测量水的流速、流量的传感器，采用分体式结构，由传感器和主机两部分组成，中间用电缆连接。
产品可在渠道、河道中测量水的流速、流量（水位需比传感器高20厘米以上）；也可在管道、暗渠中测量（管道内径需≥500毫米，水位需比传感器高20厘米以上）。适用于农田水利灌溉、河道流量监测、城市排水管网等场景。
2. 技术参数
2.1 基本测量参数
参数项 | 规格说明 |
测量种类 | 流速、流量、水深、水温 |
流速测量范围 | 0.03 ~ 5.00 m/s（标配，可定制其他范围） |
流速测量分辨率 | 1 mm/s |
流速测量精度 | 测量流速的 ±2 ~ 4% |
水深测量范围 | 0.02 ~ 10.00 m |
水深测量分辨率 | 2 mm |
水深测量精度 | ±0.5% |
温度测量范围 | 0 ~ 60 °C |
温度测量分辨率 | 0.1 °C |
流量范围 | 10 升/秒 ~ 99999999 立方米/小时 |
响应时间 | 通电后60秒出数据，之后每15~20秒出一个数据 |
检测限 | 流速最低可检测 0.03 m/s |
2.2 电气特性
参数项 | 规格说明 |
供电方式 | 电池供电或太阳能供电，DC 12V |
供电电压 | 11 ~ 14 VDC |
供电电流 | 250 mA |
连续工作功耗 | 约 3.5 W |
2.3 输出信号
参数项 | 规格说明 |
电池供电输出 | RS-485 |
RS-485输出内容 | 流速、瞬时流量、累积流量、水位、温度 |
外供电输出 | 4 ~ 20 mA |
4~20 mA输出内容 | 瞬时流量 |
2.4 工作环境条件
参数项 | 规格说明 |
液体温度要求 | 0 ~ 50 °C |
液体酸碱度要求 | pH值在6 ~ 8之间，对传感器无腐蚀性 |
液体压力要求 | 自然环境状态下，1个标准大气压 |
传感器耐压 | 标配100 KPa（约10米水深），可定制最大1000 KPa（约100米水深） |
防护等级（传感器） | IP68 |
固体含量要求 | 不大于 20 kg/m³ |
流速上限 | ≤ 5.0 m/s |
2.5 机械特性
参数项 | 规格说明 |
结构形式 | 分体式（传感器+主机） |
传感器和主机间电缆长度 | 10 米 |
被测水道类型 | 管道、渠道、天然的溪流、河流 |
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. 传感器：包含两个换能器（一个发射、一个接收），内置压力传感器用于水深测量，防护等级IP68。
2. 主机：包含微处理器、显示模块、按键操作面板、信号处理电路、电源模块及输出接口。
3. 连接电缆：标配10米，含导气管。
4. 配套软件：低功耗GPRS无线数据采集和传输软件、综合管理系统。
3.2 测量原理
本产品采用多普勒频移原理进行流速测量。
传感器有两个换能器，一个发射超声波，一个接收回波。
当传感器正对着水流方向（逆流测量）时：
1. 水流静止时，接收频率与发射频率相同。
2. 流速越快，接收频率越高（高于发射频率）。
3. 流速越慢，接收频率越低（但仍高于发射频率）。
当传感器顺着水流方向测量时：
1. 水流静止时，接收频率与发射频率相同。
2. 流速越快，接收频率越低（低于发射频率）。
3. 流速越慢，接收频率越高（但仍低于发射频率）。
通过硬件和软件计算出接收频率与发射频率的差值（多普勒频移），即可计算出水流流速和水流方向。
水深测量采用压力传感器原理，通过测量水压计算出水深。
4. 功能特性
4.1 多参数测量功能
产品可同时测量以下四项参数：
1. 流速（m/s）
2. 瞬时流量（m³/h）
3. 水深（m）
4. 水温（°C）
4.2 模拟输出功能
外供电模式下，产品提供4~20 mA模拟输出，输出内容为瞬时流量值。
4.3 数字通信功能
电池供电模式下，产品通过RS-485接口输出以下数据：
1. 流速
2. 瞬时流量
3. 累积流量
4. 水位
5. 温度
4.4 数据采集系统
产品配套以下软件系统：
1. 低功耗GPRS无线数据采集和传输软件：用于现场数据的无线传输。
2. 综合管理系统：用于服务器端的数据管理。
4.5 低功耗设计
产品采用电池供电或太阳能供电，功耗约3.5W，适用于野外无市电环境下的长期在线监测。
5. 安装指南
5.1 渠道内安装
安装条件：
1. 最低水位超过传感器以上20厘米。
2. 传感器耐压标配100 KPa（10米水深）。
3. 适用于固体含量不大于20 kg/m³的水质，流速≤5.0 m/s。
4. 选择水流平稳的地方安装。
5. 安装位置上游需有渠道宽度20倍的直渠道，下游需有渠道宽度5倍的直渠道。
安装高度：
1. 探头距渠底的理想高度为100~250 mm。
2. 如有淤泥或沉积物，可适当抬高安装位置。
水平安装位置：
1. 20米以下宽度的矩形渠道：安装在整个渠道宽度的15~20%处。
2. 梯形渠道：传感器安装在斜坡和底边交界处（坡脚处）。
5.2 管道或涵洞内安装
安装条件：
1. 最低水位超过传感器以上20厘米。
2. 管道内径＞500毫米。
3. 不要求满管，非满管状态下也可测量。
4. 安装位置上游需有管道内径20倍的直管道，下游需有管道内径5倍的直管道。
5.3 河道内安装
对于较宽的河道，不同位置流速差异较大，一般需要多个传感器采集流速数据：
1. 最少需要3个传感器（河岸两边和中间各装一个）。
2. 为提高测量精度，可采用5个传感器。
5.4 安装注意事项
1. 传感器要正对着水流方向。
2. 传感器与安装底座固定前，需包上2毫米厚度的软橡胶套隔开金属。
3. 传感器的出线必须用PVC、PE或镀锌管等保护，避免水流冲击造成电缆损坏。
4. 传感器所带通信电缆内有通气导管，不得弯折。
5. 对于流速＞1.0 m/s的现场，安装支架强度需加强到3倍以上。
6. 供电只能用电池供电或太阳能供电，如使用220VAC需用线性电源转化为12VDC。
6. 维护与保养
6.1 日常维护
1. 定期检查传感器表面是否附着污物、水草等，如有应及时清除。
2. 检查电缆保护管是否完好，有无破损。
3. 检查安装支架是否牢固，有无松动或腐蚀。
4. 定期检查通气导管是否畅通，防止堵塞。
5. 定期使用便携式流速仪比对测量数据，确保精度。
6.2 维护周期建议
维护项目 | 建议周期 | 说明 |
传感器表面检查 | 每月一次 | 检查是否有污物、水草附着 |
传感器表面清洁 | 根据工况 | 发现附着物时及时清除 |
电缆及保护管检查 | 每季度一次 | 检查是否破损、固定是否牢固 |
安装支架检查 | 每季度一次 | 检查是否牢固、有无腐蚀 |
通气导管检查 | 每半年一次 | 确保畅通，防止进水 |
数据比对校验 | 每年一次 | 使用便携式流速仪比对 |
7. 应用范围
本产品适用于以下领域的流速、流量在线监测场景：
1. 农田水利灌溉：灌溉渠道的流速、流量监测。
2. 自然河道监测：河流流速、流量的在线监测。
3. 城市排水管道：污水管道、雨水管道的流量监测。
4. 涵洞流量监测：公路、铁路涵洞的水流监测。
5. 水库泄洪监测：水库泄洪道的流速、流量监测。
6. 水电站监测：水电站引水渠道的流量监测。
7. 污水处理厂：污水处理厂进出水管道的流量监测。
8. 工业废水排放：工业企业废水排放口的流量监测。
9. 环境监测：地表水流量在线监测。
8. 注意事项
1. 传感器要正对着水流方向安装，否则会影响测量精度。
2. 最低水位必须比传感器高20厘米以上，否则无法正常测量。
3. 管道内安装时，管道内径需≥500毫米。
4. 选择水流平稳的地方安装，紊流条件下测量误差会很大。
5. 安装位置上游需有渠道宽度20倍的直渠道，下游需有5倍的直渠道。
6. 传感器的出线必须用保护管保护，避免水流冲击造成电缆损坏。
7. 传感器所带通信电缆内有通气导管，不得弯折。
8. 供电只能用电池供电或太阳能供电，如使用220VAC需用线性电源转化为12VDC，不能使用开关电源。
9. 对于流速＞1.0 m/s的现场，安装支架强度需加强到3倍以上。
10. 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。
9. 常见问题处理
问题现象 | 可能原因 | 处理建议 |
无数据输出 | 电源故障或接线错误 | 检查供电电压（11~14VDC），检查接线正负极 |
流速数据跳动 | 水流不平稳（紊流）或安装位置不当 | 选择水流平稳处安装，检查传感器是否正对水流 |
测量值比实际偏小 | 安装位置上游直渠道不足或传感器被遮挡 | 检查上游直渠道长度，清除传感器前障碍物 |
测量值为负值 | 传感器方向装反 | 检查传感器是否正对着水流方向 |
水深数据异常 | 压力传感器膜片被堵塞 | 清洁传感器底部压力感应区域 |
通信异常 | RS-485接线错误或参数设置不当 | 检查485接线，确认通信参数 |
4~20 mA输出不准确 | 参数校正偏移 | 重新进行4 mA和20 mA校正 |
数据更新缓慢 | 信号弱或环境干扰 | 检查传感器表面清洁度，排除干扰源 |
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