產品概述:
在灌區、渠道、小溪等的水利測驗工作中,流速、流量和流向的測量是很重要的工作,傳統的流量測驗方法主要有堰槽水位計算法,水泵計算法、水工結構法等,這些測驗方法測量精度差,施工成本高。為適應水利信息化發展和灌區量水在線計量,及時向各級部門提供及時準確的水利信息,根據多普勒效應進行測流的方案具有極大的優勢:
可實時反饋現場水體的流速、水位、水溫等數據;
可根據采集的流速、水位參數計算實時過水面積、實時流量;
可自定時段將流速、流量、流向、水位數據發送到指定平臺;
(一)主要技術指標
名稱 | 技術參數 |
超聲頻率 | 1MHz |
水位測量 | 內置靜壓式水位計 |
溫度測量 | 熱敏電阻 |
測量范圍(水深) | 0-13m |
測量精度 | ±0.3% |
流速測量范圍 | 0.02-6m/s |
流速分辨率 | 0.001m/s |
溫度測量范圍 | -25℃~75℃ |
溫度精度 | ±0.5℃ |
采集頻率 | 6-60min 可調 |
數據輸出 | 實時水位、流速、溫度等 |
通信協議 | Modbus協議 RS485接口 |
工作溫度 | -10℃~60℃ |
存貯溫度 | -20℃~70℃ |
防護等級 | IP68 |
工作電壓 | DC 7-15V |
功耗 | 小于0.5W |
(二)測量原理
多普勒效應是指當發射源與接收者之間有相對的徑向運動時,發射源所發射的信號頻率固定不變,接收者所收到的回波信號的頻率相對于發射源的頻率發生了變化,這個增加或減少的頻率稱為多普勒頻移。水中存在大量的微小粒子、浮游生物及氣泡等聲散射體,這些物質在一定程度上存在于看似非常清澈的水體中,它們隨著水的流動而運動。通過換能器在水中沿一定角度發射一定頻率的超聲波,根據回波信號的多普勒頻移計算水體的流速。
利用聲學多普勒效應進行測流的。CPU通過PWM控制器產生固定頻率的脈沖信號,通過換能器發出一定頻率的脈沖到水中,當該脈沖碰到水中的發射物體(如懸浮物質)后產生回波信號,該回波信號被聲學多普勒流速儀接收。懸浮物質會隨水流而漂移,從而產生多普勒效應(即回波信號額頻率與發射信號的頻率之間產生一個頻差),通過測量得到的多普勒頻移可得到相應點的流速。
V = △f*Vs/(2*cosα*fs)
S=f(H,W); Q = V *S;
V:水流速度; △f頻率改變量; Vs:當前水溫下的聲速;
α:聲波方向與水平面的夾角;fs:發射的超聲波的中心頻率
H:河水水位高度;W:河水的寬度;S:過水面積;Q:瞬時流量
(三)安裝與接線
3.1現場安裝示意圖:
供電系統配置:
立桿參數:常規高度 3m,厚度 3mm
太陽能板參數:
1)60W 太陽能板;
測量站采用抗沖擊性能好,帶安裝支架,便于安裝;
太陽能板采用單晶硅太陽能組件。蓄電池參數:
1)65AH 蓄電池
測量站采用鉛酸免維護可充電蓄電池;
標稱電壓 12V,標稱容量不低于 38AH;
采用免維護蓄電池,蓄電池技術標準符合國家有關規范。此供電系統可匹配現場設備在無太陽光下持續工作 15 天。
施工前準備:
若需要流量數據,需要在安裝施工前知曉設備安裝地點的渠道尺寸圖,以計算河道流量;斷面圖紙可查詢渠道建造圖紙或人工測繪。
3.2安裝注意事項:
①明渠安裝須選擇平直水道。原則上選取水道中心位置部署。安裝位置上游須有5倍于渠寬距離的平直水道,下游須有3倍于渠寬距離的平直水道。
②安裝位置選擇須盡量避免水草和雜物較多的位置。
③傳感器須與水流方向保持平行。換能器面向上游。傳感器水平固定。
④對流速較快的水道,須對線纜進行必要的保護,如加裝管和蛇皮管。
3.3 電氣連接
線纜為4芯雙絞線纜,線序定義:
l紅色線—電源線(7.5-24VDC)
l黑色線—地線(GND)
l綠色線—485A
l黃色線—485B
通電前應仔細檢查接線順序,避免因接線錯誤而造成不必要的損失。
接線說明:考慮到線纜長期浸泡在水中(包括海水)或暴露在空氣中,所有接線處均要求做防水處理,用戶線纜應具有一定的防腐蝕能力