探头前端的两个圆形装置为超声波发射与接收装置, 不得用硬物划伤或冲撞, 在安装使用时才将其保护罩去掉; 底部网状圆孔内置压力传感器, 不得用细长硬物去接触, 在安装使用时才将其保护贴膜揭掉; 两翼的四个孔为安装孔, 用M6不锈钢螺丝与底座固定.

二: 测量原理

产品有三个功能: 测平均流速, 测水深, 测水温.
2. 1 : 水温测量: 其中水温测量使用温度探头, 温度探头不与水接触, 紧贴仪器外包装材料顶部, 需要置于水底一定时间后才能反映实际水温. 测水温的目的是校正超声波在水中的速度, 并修正压力传感器所测得的水位值.
2 .2: 水深测量 (过水断面面积) : 水深测量使用进口高精度压力传感器, 置于仪器底部, 其探头感应部位与水直接接触; 水深测得后, 通过渠道段断面形状可求得过水断面面积.
2.3 平均流速测量: 流速的测量是通过超声波探头 (换能器) 发射与接受超生波信号并做相应的计算处理而获得的: 换能器 1 发射频率为 f1 的超声波信号, 以一定角度由水下向水面发射, 在碰到水中的悬浮颗粒或气泡后, 频率发生偏移, 并以 f2 的频率反射到换能器

2.4 这就是多谱勒将就. f2 与 f1 之差即为多谱勒频差 fd .设流体流速为 v ,超声波声速为 c ,多谱勒频移 fd 正比于流体流速 v .水中会有大量的杂质颗粒与气泡, 每一个反射粒子对应一个多谱勒频移 fd ,通过换算可求得其流速, 这些大量粒子的平均流速也即流体的平均流速.

通过测得的平均流速及水位及断面尺寸, 可求得断面流量.

三: 产品优势:

第一台国产化多普勒超声波明渠流量计, 与国外同类产品比较, 在性能相同的前提下, 除极具价格优势外, 还有以下优点: 配套终端机 (具有标准输出接口) ,中文使用界面, 微功耗, 现地存储容量大. 是代替现有的广泛使用的水位式流量计及超声波流量计的理想产品.
3.1: 与水位法流量计相比:
• 无水头损失, 不需建设槽或堰
不需率定水位流量关系曲线, 对水位法无法测量的缓流渠道特别适用; 不需工程建设, 无工程费用, 安装迅速简便且不需断流.
• 安装简单, 不需水位井等辅助工程设施
仪器探头部分直接安装于固定于渠道壁上的可拆卸简易支架底部, 并通过通信电缆与置于管理房 (或微型工作间) 的控制终端 (具有控制, 显示, 存储功能) 连接.
• 功耗低, 无需外接电源可连续野外工作
控制终端自带小型蓄电池可连续工作 2 个月, 充电或置换备用电池后可连续工作, 也可外接大蓄电池或民用电.
• 现地显示, 存储, 存储容量可达半年
现场自动显示最后一次所测数据, 也可通过终端机上的显示控制按钮进行查询历史数据; 10 分钟测量一次可存储半年数据.
• 同时测量流量, 水位, 流速, 水温
水位精度可达 1% ,流速精度可达 2%
• 标准输出接口
可直接使用 GPRS , GSM 通信模快进行数据远程传输, 可通过远程通信设备进行测量数据的定时传输及招测等, 也可进行远程参数设置 (如测量时间间隔, 定时传输时间间隔
3.2: 与超声波时差法流量计相比:
• 测量精度不受水位变化影响, 不需要多组探头
超声波时差法流量计在渠道水位变化较大时需在不同的高程间隔设置多组探头, 测量误差随水位变化而变化, 其标定测量精度一般是指某一理想水位状态下的精度, 当水位变化时实际测量误差将变大;
• 功耗低, 自带电池 (可充电) 可工作二个月
超声波时差法流量计一般需交流供电;
• 可作为便携式流量计使用
测量时只需将探头水平逆水流放入渠底部即可;
• 安装简单
不需两岸对方向, 固定到指定位置即可;
• 价格优势明显
是现有超声波时差法流量计价格的 1/6 ~ 1/3 .

四: 使用条件

4.1: 水质要求:
含有一定微小杂质或气泡的水体, 水中漂浮物不易过多.
• 当水中漂浮物过多而又使用本仪器时, 杂草或塑料袋等有可能覆盖探头而使之工作失效, 这时需在仪器工作不正常时及时清除探头上的覆盖物. 条件允许时可在上游设置拦污栅, 但拦污栅距仪器距离不小于 5 倍水力半径, 以免水草等淤积于拦污栅前会造成流态不稳, 这时拦污栅前的杂物需定期清除. ( 当水草等杂物过多而干扰仪器时, 需对测量结果进行处理, 将其中的干扰数据去掉, 具体可由软件或人工来实现; 如果干扰严重的话干扰数据的处理需要有经验的专业人员来进行) .
• 当水质达到二级饮用水时, 选择有气泡处 ( 如跌水或闸门下游一定距离处) 进行测量. 当有气泡处的流态不稳定不符合测流流态要求且不能采取有效的辅助稳流措施 (如设置整流栅或稳流盖板) 时, 这时只能选择流态平稳段进行测量并采用如下特殊手段:
a: 当为灌溉用水时在测量处上游渠底放置一定量的土块: 流速较低时可保持相当长的时间; 当流速变大时会将土块冲刷干净, 但此时水体中会产生气泡并可满足测量要求. 因此当流速加大又变小后, 需重新在上游渠底放置一定量的土块.
b: 在测量处上游一定位置设置跌水装置以产生气泡 ( 如挡水格栅, 此时会产生一定的水头损失, 并在流速加大时有可能在下游一定距离内产生乱流) .
4.2: 测流断面的选择 ( 流态要求) :
测流断面上游要求有 10 倍水力半径的顺直段, 下游有 5 倍水力半径的顺直段, 且断面形状规则稳定, 以保证安装位置的水流流态均匀稳定.
如果安装位置流态较差或顺直段较短, 一种办法是在上游设置整流栅 ( 或稳流盖板) 来稳定流态, 此时应注意当水中杂草过多时会堵塞整流栅而起到相反的作用, 解决的办法是在杂草堵塞整流栅时及时清除或在上游增设拦污栅; 另一种办法是率定一个修正系数或在同一位置的左右岸各设置 1 台仪器或将仪器安装于渠道中间位置. 以上两种办法均会影响到仪器的测量精度.
4.3: 含沙渠道的应用
仪器分为 A , B , C 三种型号, 以适应不同含沙量的水质:
含沙量 选用型号 6 ~ 25kg/ m3 A 型 3 ~ 6 kg/ m3 B 型 0 ~ 3 kg/ m3 C 型

五: 总体安装 指导

上图为安装效果模拟图

5. 1 .探头的安装
5.1.1 安装位置
探头应安装于具有固定断面的渠道顺直段下游, 顺直段长度最好是渠道水力半径的 5―10 倍 (顺直段越长测量精度越高) ,且这一距离范围内不得有过流阻挡物 (如水闸, 堰等) ,以保证探头前端水流流态的均匀稳定.

探头应尽量安装于靠近渠底, 当渠底有杂质沉积及水草生长或滚动的卵石时, 可抬高安装位置以避开渠底沉积物与水草覆盖探头或卵石冲撞探头; 探头距渠底的具体高度最好为 100mm―250mm ,具体视渠道的最低测流水位而定. 当渠道水深较高且具有一定的最低水位时, 为了安装方便只要将探头安装于最低水位以下 0.5 倍处即可.

探头在矩形断面渠道的安装位置

探头在渠道横断面处的安装位置一般如下 (渠宽在 20m 以下) : 对矩形断面安装于渠宽的 0.15-0.2 倍处; 对梯形断面则安装于坡脚处; 对于宽度较大的渠道, 需安装 2 台或 2 台以上的探头, 具体位置要视渠道宽度及横断面上的流态分布而定.

探头在梯形断面渠道的安装位置

5.1.2 安装方法
探头安装应完全水平于渠底 (注意不是水平) ,同时保证与水流方向平行一致, 探头前端 (没有通信电缆的一端) 逆水流方向并与水流方向夹角为 180 度, 并且探头前端不得有阻挡物干扰水流流态, 通信电缆线最好从探头的下游沿渠底及渠道边坡引出水面或从安装支架的钢管内引出水面.

探头应完全平行于水流方向

对于可完全断水的渠道, 可将固定探头的支架 (固定支架可在当地定做, 与探头连接部分最好用不锈钢板及螺栓) 直接固定于渠底; 对于不能完全断水且上游关闸后仍有较高水位不便水下作业的渠道, 可将支架固定于渠臂上. 固定于渠臂上的支架有两种方式: 简易支架与组合支架. 简易支架主要为一根弯曲的钢管或度锌管, 底部焊接一水平钢板以固定探头, 竖立管通过钢片横翼固定于渠臂上; 组合支架由底座与可拆卸部分组成, 探头安装于可拆卸部分上, 底座一次性固定安装于测流断面处 (通过上游临时关闸降低水位后, 用膨胀螺栓固定于混凝土边坡上) ,可拆卸部分通过水面上的螺栓与底座相连接固定, 这样便于今后对探头的检修与更换.

将探头直接固定安装于渠底

简易支架现场效果图

组合支架原理图

5.2: 通信电缆的安装
通信电缆应沿着渠底及渠壁由探头下游方向引出水面, 最好套 PVC 管进行保护并沿程固定; 当用臂式支架固定探头时, 通信电缆线可沿支架的空心钢管引出水面.
探头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, 并用透气胶布进行保护, 防止水及异物进入通气管.
通信电缆线固定安装好后, 需与终端机通过 转接线 相连接. 转接线 的四芯电线分别为: 黄色是电源正, 兰色为电源负, 红色是数据线 A ,黑色是数据线 B (对应通信电缆线中的电线为: 红黑线合并为电源正, 屏蔽网线为电源负, 其余两根为 R485 数据线的 A 与 B .) .
5. 3: 终端机的安装
终端机应竖立固定于管理房或微型工作间内, 注意防水防潮. 终端机与探头所带通信电缆通过 转接线 连接; 终端机与通讯仪或电脑连接时, 需要使用 输出输入数据线 . 输出输入数据线 有 R232 与 R485 两种模式, 当使用没有串口的笔记本电脑去现场取数时, 需自配 R232 转 USB 的转接头

六: 使用 说明

6.1: 使用流程

安装位置选择 → 探头安装方式确定 → 电缆线走线路及固定方式 → 做安装支架 → 安装探头及电缆线 → 固定终端机 → 连接转接线与通信电缆线 → 通过输出输入数据线连接终端机与数据协议 (使用无线通讯方式) → 连接无线通讯仪电源 → 连接终端机充电电源 (如果在线充电) → 按终端机采集按钮, 检查探头工作情况 → 设计终端机工作模式 → 检查通讯协议工作状况 → 安装无线监控软件 (无线通讯方式) 或笔记本取数软件及统计查询软件

6.2 监控软件
见随箱光盘
监控软件有两种: 现场监控软件与无线监控软件, 现场监控软件安装于笔记本上, 通过笔记本与流量计终端机的标准R232或R485输出输入接口直连来进行测量历史数据的读取及终端机工作参数的设定; 无线监控软件安装于上位管理机上, 通过无线通讯设备来进行实时测量数据的读取及终端机工作参数的设定.
监控软件主要具有如下功能:
• 测点管理: 增加或删改测点;
• 对各测点终端机参数进行设置;
• 读取并存储各测点测量数据;
• 对测量数据进行查询统计分析;
• 以电子地图方式显示测点位置并可在图上直接点击查询各测点实时测量值 (无线方式) .

七: 日常维护

7.1: 日常维护
7.1.1 探头维护
探头前端的两个圆形超声波收发装置应避免硬物撞击或划伤, 在不用时应使用软套保护, 当其上面附着异物时应用清水冲洗或软布轻察; 底部的压力传感器位于网状透水孔内, 其压力膜非常娇气, 不得用硬物去接触, 在仪器脱离水面不用时也应加以保护, 在透水孔周围附着异物时应小心除去.
7.1.2: 电池维护:

电池在无电源供电时应至少 1 个半月充放电一次.
7.1. 3 : 终端机维护

终端机应置于干燥处, 在现场条件较潮湿时应注意防潮, 可用塑料薄膜封装.
7.2: 注意事项
• 通信电缆线由于里面含有通气管, 所以不能弯折过度, 防止其折断;
• 通信电缆线里面的通气管与探头里面的电路板相通, 不能进水, 安装时应使通气管末端开口朝下, 防止潮气结水后沿管壁流入探头电路处;
• 通信电缆线由探头引出水面时应尽量外套 PVC 管保护并沿途固定或沿支架的管内走线, 使其避免直接受水力冲击而产生拉力, 特别是水草较多的渠道当电缆线上挂草时会产生很大的拉力并有可能将电缆线拉断;
• 探头前面的圆形超生波收发装置不能受到冲击及划伤;
• 探头安装好后要将其前面的超声波收发装置保护罩去掉, 并将底部网状圆孔处的保护贴膜揭掉;
• 终端机与探头的接线必须正确连接, 否则会导致仪器损坏;
• 仪器探头应避免在太阳下长时间暴晒, 以免温度太高而引起故障 (探头的温度不得超过 70 ℃.) .