外夹式超声波流量计

使用说明书

JXBS-USF-WJ

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第一章 产品简介

1.1 产品概述

超声流量计是指一种基于超声波在流动介质中传播速度等于被测介质的平均流速与声波在静止介质中速度的矢量和的原理开发的流量计。我司研制的这款外夹式超声波流量计，采用时差法，准确迅速的对管道内的流体进行测量。

1.2 产品原理

流量计采用时差方式的测量原理。它利用传感器发出的超声波在流动着的流体中的传播，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，在同一传播距离就有不同的传输时间，根据传输时间之差与被测流体流速之间的关系测出流体的流速。

流体的流速在管内的不同位置是不同的，其管中央的流速要比靠近管壁的流速快。流体在管道中的流速分布可以用流速截面分布图表示。通过对流量计的设置，并考虑流速的截面分布影响，从而可以计算出平均流速，再根据管道的截面积得出流体的体积流量。

图1.1产品原理图

注释：

V 流体速度

M 超声波反射次数

D 管径

  超声波信号和流体之间的夹角

下游传感器发射信号到上游的时间

上游传感器发射信号到下游的时间

1.3 产品特点

♦ 时差法测速时接收的是另一换能器发射的声波信号强，接收判别处理正确

♦ 时差法直接测量的是声脉冲在水中的传输时间，比较容易准确测量

♦ 时差法的声道和测流断面斜交，横过了整个断面，测流数据更准确

♦ 主机可安装于墙面、仪表箱、配电箱内，防护等级达到IP65，适用于大多数通用现场

♦ 换能器可以带水安装

♦ 适用各种河道、渠道、圆管、涵洞、非规则断面等45度角断面流速流量测量

♦ 每个声道独立的智能测量模块确保多声道测量的快速准确稳定

第二章 产品参数

2.1技术指标

2.2 产品外观图

图2.1产品外观图

2.3产品尺寸图

图2.2产品尺寸图

2.4 产品接线说明

第三章 产品安装

3.1 测量点选择

超声波流量表在所有流量表的安装中是最简单便捷的。只要选择一个合适的测量点、把测量点处的管道参数输入到流量表中，把传感器安装在管道上即可进行测量。

选择测量点时要求选择流体流场分布均匀的管段部分，以保证测量精度。安装时，应遵循以下原则：l

l选择充满流体的管段，如管路的垂直部分（流体最好向上流动）或充满流体的水平管段。l

l测量点要选择距上游10 倍直径（10D）、下游 5 倍直径（5D）以 内的均匀直管段，该范围内没有任何阀门、弯头、变径等干扰流场的装置。

l在水平管段上，传感器应安装在管的9 点、3 点钟位置，应避开 6 点、12 点的位置，以免管道底部沉淀物或管道上部的气泡、气穴引起信号的衰减。 要保证测量点处的温度在可工作范围以内。 l

l充分考虑管内壁结垢状况，尽量选择无结垢的管段进行测量，不能完全满足时，需把结垢考虑为衬里以求得到较好的测量精度。l

l选择管材均匀致密，易于超声波传输的管段。

3.2 安装间距

外夹式流量传感器安装间距是指两只传感器相对的两个端面之间的距离

3.3 安装方式

外夹式流量传感器安装方式共有三种。这三种方式分别称为V 法、 Z 法。

一般在小管径15~300mm时可先选用 V 法；V 法测不到信号或信号质量差时则选用 Z 法；管径在 300mm以上或测量铸铁管时应优先选用 Z 法。

3.3.1 V型

V 法在一般情况下是标准的安装方法，使用方便，测量准确。可测管径范围为15mm至大约300mm。安装流量传感器时，注意两传感器水平对齐，其中心线与管道轴线水平一致。

3.3.2 Z型

当管道很粗或由于液体中存在悬浮物、管内壁结垢太厚或衬里太厚，造成V 法安装的流量计信号弱，导致仪表不能正常工作时，要选用 Z 法安装。原因是：使用 Z 法时，超声波在管道中直接传输，没有折射（称为单声程），信号衰耗小。

实际安装流量计时，建议300mm以上的管道选用 Z 法。

3.4安装注意事项

在安装外夹式流量传感器之前，须把管道外表面欲安装的区域清理干净，除去锈迹、油漆，选择出管材致密部分进行传感器安装。在传感器的中心部分和管壁涂上足够的耦合剂，将耦合剂进行挤压，保证传感器和管壁之间无气泡存在，然后把外夹式传感器紧贴在管壁上捆绑好。

注意：

两个传感器应安装在管道管轴的水平方向上。两个传感器的安装方向应为同向平行，与介质流动方向一致。

在安装过程中，千万注意在传感器和管壁之间不应有气泡或粒子在传感器和管壁之间。对水平管，传感器应安装在3 点和 9 点的位置，避开管道顶端可能有气泡的部分。

如果受安装地点空间的限制而不能水平对称安装传感器，可在保证管内始终充满液体（管内上部无气泡）的条件下，垂直或有倾角地安装传感器。

第四章 设备使用

4.1界面显示

4.2使用流程

1. 安装：将传感器正确安装在待测管道上，确保传感器与管道之间没有空隙，且与管道密封良好。

2. 连接：将传感器与显示控制器通过电缆连接，确保连接牢固可靠。

3. 连接电源，页面显示瞬时流量与累计流量

4.3 产品详细操作与界面介绍

M00:产品主界面

最上方为产品状态栏，依次显示报警标志、空管警告、电池电量显示、水流方向、页面数

下方显示总流量与瞬时流量。总流量三位小数，单位为m³；瞬时流量三位小数，单位为m³/h。总流量单位可按下SW4在m³和GAL之间切换。

按SW4，进入密码界面，具体密码不公开，如有需求，请联系我司售后

M04：信号强度与电池电压

百分比显示信号强度，实时显示电池电压

M05：总传播时间和时间差

显示探头的传播时间与探头之间的时间差

M06：时间显示

时间显示，按下SW4，进入修改界面，右上角的M消失，此时按下SW3,可选择00~06分别对应秒分时日月年。再次按下SW4，保存修改；按下SW3，取消修改。

M07：绝对距离设置

此界面为设置两个外夹式超声波探头距离。按下SW4进入修改界面，SW1与SW2分别为数据加减键，SW3为取消修改键，再次按下SW4为保存修改

M08：安装方式

此界面根据3.3章节，设置安装方式，1为Z型安装方式；2为V型安装方式

M09：芯片UID与程序版本

芯片UID合计三页，按SW4进行翻页，左下角为页码，右下角为版本号

M11：通道号/管径/探头距离

显示通道号，管径与探头距离。按下SW4，可以修改管径。探头距离根据M07与M08的设置改变

M12：采样角度/采样时间

显示设备的采样角度与采样时间，出厂默认设置

M13,M14,M15：负累计流量，每日流量，每月流量

按SW4清零，断电清零。单位与M00设置的单位一致

M17：工作时间

正常工作时间与空管工作时间

M18：生产日期

设备生产日期

M24：设备地址

485设备地址，按下SW4进入修改界面，SW1与SW2分别为数据加减键，SW3为取消修改键，再次按下SW4为保存修改

M25：485数据发送校验波特率

在此界面按下SW4，设备会向外发送一条报文，串口助手选择合适的波特率即可看见。

M26：数据接受显示和波特率显示

显示上一条设备接收到的485报文，按下SW4进行翻页

M33：偏移系数

设备偏移系数，按SW4，进入密码界面，具体密码不公开，如有需求，请联系我司售后

M34：低流量删除值

当流速低于此界面设定值时，总流量不累加。按SW4，进入密码界面，具体密码不公开，如有需求，请联系我司售后

M36：静态零位设置

在静水状态下若有流量数值可通过此设置界面来调零，按SW4，进入密码界面，具体密码不公开，如有需求，请联系我司售后

M37：水流方向

按SW3切换0和1，0为正向，1为反向

M38：低流速报警值

瞬时流量低于此设置界面设置值时，会在M00界面最上方左侧显示报警标志。按下SW4进入修改界面，SW1与SW2分别为数据加减键，SW3为取消修改键，再次按下SW4为保存修改。

M39：高流速报警值

瞬时流量高于此设置界面设置值时，会在M00界面最上方左侧显示报警标志。按下SW4进入修改界面，SW1与SW2分别为数据加减键，SW3为取消修改键，再次按下SW4为保存修改。

第五章 通讯协议

5.1通讯基本参数=

5.2 数据帧格式定义

采用Modbus-RTU通讯规约，格式如下：

初始结构≥4字节的时间

地址码=1字节

功能码=1字节

数据区=N字节

错误校验=16位CRC码

结束结构≥4字节的时间

地址码：为变送器的功能指示，本变送器只用到功能码0x03(读取寄存器数据)。

数据区：数据区是具体地址，在通讯网络中是唯一的(出厂默认0x01)。

功能码：主机所发指令通讯数据，注意16bits数据高字节在前！

CRC码：二字节的校验码。

问询帧

应答帧

5.3通讯协议示例以及解释

5.3.1写寄存器地址0x13的清零功能：

问询帧

应答帧

此寄存器内写入任何值，都会使屏幕显示的累计流量清零

5.3.2写寄存器地址0x42的静水下偏移：

问询帧

应答帧

写入数值为8007（16进制），最高位8代表负号，因此转换为10进制后写入数值为-7