多普勒超声波流量计

【多普勒流量计工作原理】

多普勒超声波流量计利用在静止检测点向移动源发射超声波所产生的多普勒频移现象。
超声波换能器向流体发射一固定频率Fa的连续超声波，经照射区域内液体中散射体悬浮颗粒或气泡产生散射，回波Fb的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出流体对检测点的运动速度。
 
多普勒超声波明渠流量计有三个功能：测平均流速、测水深、测水温，并可显示断面流量。
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。
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。
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，通过测得的平均流速及水位及断面尺寸，可求得断面流量。

多普勒超声波流量计广泛应用于城市给排水、江河水、海水及其他均质流体，可测量含有固体物质的污水，广泛适用于非满管道、河道、渠道的流速和流量的测量。

【技术指标】
◆ 流速：

  •量程：  0.02m/s到10m/s（最小水深8cm） 
  •准确度：测量流速的±2%。
  •分辨率：1mm/s。
◆ 温度：
  •量程：  0℃到60℃。
  •分辨率：0.2℃。
◆ 水位：
  •量程：  0.1到10m。 
  •分辨率：1 mm。
  •准确度：测量水位的±1%。
◆ 流量：
  •量程：  0.001m3/s到1000m3/s。
  •分辨率： 0.0002m3/s。
  •准确度：测量流量的±3%。
◆电源：
12V DC 或220VAC。
◆接口：
  标准RS232、RS485、4-20m A。
    •通讯协议：Modbus。

◆运行温度：
0℃到60℃水温。
◆外壳材料： 
工程ABS塑料/筑铝。
◆尺寸： 
（250×105×35）mm（探头）。
（230×180×65）mm（终端机）。
10m（通信电缆标准长度，可加长到100 m）。

【多普勒超声波流量计使用条件】

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。         
①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；干扰严重时干扰数据的处理需要有经验的专业人员来进行。）
②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，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。）。

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。

【多普勒超声波流量计安装方式】

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。