M35B-DP1超聲波多普勒技術
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水利儀器儀表 - 水文監測
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
