手持式超声波流量计说明书.docx

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手持式超声波流量计说明书

1.概述

§1.1引言

欢迎您选用性能优异、功能齐全、采用专利技术的手持式超声波流量计。

使用前请仔细阅读本说明书。

手持式超声波流量计采用低电压、多脉冲发射电路，测量精度、使用寿命及可靠性大幅提高；双平衡信号差分发射、接收电路，可有效抵御变频器、电视塔、高压线等强干扰源的干扰；内置可充电镍氢电池，可连续工作12小时以上；优化的智能信号自适应处理，用户无需任何电路调整。

超声波流量计大量的选用了世界著名半导体生产厂商，诸如：

Philips,Maxim,Ti,Winbond和Xilinx等。

先进的电路设计、最新器件的选用、优秀的硬件设计加上中英文用户界面友好的软件设计，使超声波流量计受到了广大用户的好评。

§1.2主要特点

*大屏幕液晶显示*非接触式测量

*内置数据记录器*内置可充电电池

*高精度测量*测量范围大

*体积小，重量轻*RS-232标准数据接口

§1.3工作原理

当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，其传播时间的变化正比于液体的流速。

零流量时，两个传感器发射和接收声波所需的时间完全相同（唯一可实际测量零流量的技术），液体流动时，逆流方向的声波传输时间大于顺流方向的声波传输时间。

其关系符合下面表达式：

其中：

θ：

声束与液体流动方向的夹角

M：

声束在液体中的直线传播次数

D：

管道内径

Tup：

声束在正方向上的传播时间

Tdown：

声束在逆方向上的传播时间

ΔT=Tup-Tdown

§1.4装箱单（标准配置）

开箱后请仔细核对以下配件，如有不附请及时与厂家联系。

名称

数量

主机

1个

中型传感器

2只

超声波专用信号电缆

2根

数据线

1根

电源适配器

1个

超声波专用耦合剂

1瓶

拉紧器

2根

卷尺

1个

说明书

1本

铝合金保护箱

1个

§1.5正面视图：

§1.6典型用途

超声波流量计采用非接触测量方式，测量范围大，没有活动机械部件，不受系统的压力和恶劣环境的影响，已成功应用于水、纯水、海水、污水、化工液体、河水、燃料油等流体的计量工作中。

标准传感器的上限温度为110ºC，超过此温度请与厂家或供应商联系。

§1.7数据的完整性和内置时钟

所有使用者输入的数据都被保存在机内存储器中，即使在机器掉电和电源关闭的状态下，数据也不会丢失。

设置密码可以防止参数被偷改和累积器的清零。

内置硬件时钟是流量累积数据计算所必备的配置。

只要电池电压大于1.5V就可以一直工作下去，如果电池失效或被移走，时钟将不再工作并且丢失正确的时间值。

使用者必须在电池更新后重新输入正确的时间值。

输入了错误的时间值只会影响到日期累积器，其他功能将不受影响。

§1.8产品的识别

每一台超声波流量计都具有唯一的、不可更改的ESN电子序列号用来对产品进行识别。

用户若需厂家进行产品维护、维修时请务必提供位于流量计61号窗口中的这个ESN电子序列号。

§1.9基本技术参数

线性度

0.5%

重复性

0.2%

准确度

示值的±1%，流速＞0.2m/s

响应时间

0-999秒,使用者任选

流速范围

±32m/s

测量口径

15-6000mm

累积器

7位正、负、净累积器

液体种类

各种能够传导超声波的单一均匀的液体

安全性

设置值的锁定，更改数据需解锁

显示

4×8中文或4×16英文

通信接口

RS-232,波特率75-57600,同时兼容富士超声波流量计，也应用户的要求兼容其它产品

传感器电缆

标准为5m×2，也可加长为10m×2

电源

3节AAA内置Ni-H电池，每次充满电可持续工作12小时，

AC100-240V的适配器

数据记录

内置数据记录仪，可记录2000行数据

手动累积器

7位，按键即可开始用于校准

外壳材料

阻燃ABS

外形尺寸

210×90×30mm

主机重量

500g包括电池

2.开始测量

§2.1内置电池

手持式超声波流量计内置的Ni-H电池，在充满电的情况下，可以连续工作12小时以上，外部的供电则需要充电器。

电池充电电路采用恒流恒压方式。

这种方式的特点是开始的时候充电速度快、在电池即将充满时充电缓慢。

在充电过程中，当绿灯亮时表示已经充足到电池容量的95%；红灯熄灭时，则表示电池已经充满电。

由于电池接近充饱和时，充电电流变得越来越小，所以就不会产生过充问题，这就是说充电过程可能持续很长，当全天候测量时充电器可以一直插着。

当电池充满电时，两端电压可达到4.25V，这个电压值可以在M07号窗口看到。

当电池电量将被耗尽时，电池两端电压会低于3V，使用者可以从该窗口的电压数上粗略地估计出流量计剩余工作时间。

本手持式流量计设置了一个电池剩余电压工作计时器。

它只是根据电池两端的电压进行计算的。

剩余工作时间只是粗略数，特别注意是在电池电压在3.70-3.90V时，仅供参考和提醒作用。

§2.2通电

按on键打开流量计的电源，按off键关闭流量计的电源。

当流量计接通电源后，首先运行自我诊断程序，对软硬件进行检测，如存在故障，则显示相应的错误信息。

如果没有错误的信息显示，流量计会直接进入常用的01号窗口（缩写为M01），显示流速、瞬时流量、正向累积流量值和信号强度、信号良度，流量计将以上次断电前输入的管道参数或者初次的设置参数为基础进行工作。

流量计的测量工作程序是在使用界面的后台进行的，就是说流量测量不会因为使用者要进行窗口浏览而停止，只有使用者进行新的管路测量改变参数时，流量计就会按照新的参数

工作。

当新的参数被输入时或是刚打开电源时，流量计会自动进入信号放大器增益调整状态。

通过这一步骤，流量计试图找到接收的超声波信号的最佳阈值。

使用者会在LCD显示器的右下角看到有数字1、2、3的过程提示。

当使用者对已安装好的传感器进行重新调整时，流量计也会自动进入信号调整状态。

所有输入的参数都会记录在NVRAM中，可以保持100年，直到它们被更改。

该流量计不管显示在哪一个窗口上，都不会停止进行流量测量和累积。

§2.3键盘

如右图所示，键盘采用了16+2键的方式。

键0--9和.是用于输入数字；

键▲/+是上箭头/加，使用者按此键可以进入上一级菜单，也可用来输入加数；

键▼/-是下箭头/减，使用者按此键可以进入下一级菜单，也可用来输入减数；

键◄是退格键，使用者按此键可以用于左退格或删除光标左面字符；

键ENT是确认键，使用者按此键可以用于对所输入的参数和选择进行确认；

键MENU用于访问菜单，无论在哪一个菜单窗口进入任何确定的菜单窗口，按此键然后再键入两位数字即可；

当指定菜单窗口时，键MENU常被缩写为“M”;

键ON用来打开电源。

键OFF用来关闭电源。

§2.4窗口操作

用户界面由约100个不同的菜单窗口构成：

M00,M01,M02…M99.

有两种方法可进入菜单窗口：

1.直接进入法：

使用者可以键入MENU，再继续键入2个数字键。

例如输入M11进入管道外径窗口，MENU11

2.通过按▲/+和▼/-键，每按一次▲/+键就会进入上一个菜单窗口。

例如，当前的窗口是M12，按▲/+键就会进入M11号窗口。

所有窗口分为三种类型：

（1）数据型：

如M11用来输入管道外径；

（2）选项型：

如M14用来选择管道材质；

（3）纯显示窗口：

如M00用来显示流速、流量等。

当访问数据型窗口，使用者可以直接按数字键输入想要输入的数字，例如，当前的窗口是M11，使用者欲输入管道外径参数为219.2345mm，按键顺序如下：

219.2345ENT。

访问选项型窗口，使用者第一步按ENT键进入选择模式，第二步再按▲/+或▼/-或数字键来选择想要输入的选项；最后再按ENT键来确认这一选项。

例如，M14号菜单对管道的材质做出选择，（如果是在别的菜单窗口时，就必须按MENU14先进入到M14号窗口），管道的材质不锈钢所对应的选项是“1不锈钢”，使用者第一步按ENT键进入选择模式，然后通过按▲/+或▼/-键将光标移到：

“1不锈钢”，或者直接按1键做出选择。

通常，必须按ENT键才能进入选择模式，如果在LCD显示器的最下一行显示为“上锁M47开锁”，意思是修改操作已被上锁，使用者必须先进入M47号菜单后输入密码解锁，然后才能进行修改操作。

§2.5快速输入管道参数步骤

为了使超声波流量计达到正确的测量，使用者必须按照下列的步骤输入下列参数进行设置：

•管道外径

•管道壁厚

•管道材质（不常用管道材料的声速需要输入）

•常用的管道材料的声速已经作为标准事先被写入软件中，所以使用者无需再输入。

•衬里材料和它的声速与厚度（如果有衬里）

•液体种类（非常规的液体需要知道它的声速）

•本流量计所配置的传感器,一般是标准中型外夹传感器，其它类型的传感器，使用者可根据实际情况定货时选择购买。

•打算采用何种方式安装传感器（V法和Z法是通常采用的两种方式）

•查看M25窗口所显示的传感器的安装距离

对于标准（常见的）管道材质和标准（常见的）液体的设置步骤如下：

（1）按MENU11键进入M11窗口输入被测管道的外径，按ENT键。

（2）按▼/-键进入M12窗口输入管道壁厚，按ENT键。

（3）按▼/-键进入M14窗口，按ENT键进入选择模式，按▲/+键或▼/-键向前或向后浏览找到被测管道的材料，按ENT键确认。

（4）按▼/-键进入M16窗口，按ENT键进入选择模式，按▲/+键或▼/-键向前或向后浏览找到被测管道的衬里材料，按ENT键确认，或者无衬里时选“无衬里”。

（5）按▼/-键进入M20窗口，按ENT键进入选择模式，按▲/+键或▼/-键向前或向后浏览找到被测液体，按ENT键确认。

（6）按▼/-键进入M23窗口，按ENT键进入选择模式，按▲/+键或▼/-键向前或向后浏览找到本流量计所配置的传感器，按ENT键确认。

（7）按▼/-键进入M24窗口，按ENT进入选择模式，按▲/+键或▼/-键向前或向后浏览找到你想要安装传感器的方式，按ENT键确认。

（8）按▼/-键进入M25窗口，按照所显示的距离将传感器安装在被测管道上，按ENT键进入M01查看测量结果。

初次使用者应该有一点耐心，不久你就会发现本仪器的使用界面其实非常容易掌握，只须按动几个键，就会进入你想要进行的窗口操作，而不需要多余的操作。

※使用中的小技巧：

当窗口显示在M00到M09时，按任意一个数字键x，即可直接进入M0x号窗口。

例如，当前的窗口是M01，按7键直接跳到M07号窗口。

当窗口显示在M00到M09时，按ENT键直接进入M90号窗口，再按ENT键就

会返回原窗口。

按.键就会进入M11号窗口。

当窗口显示在M25时，按ENT键就会进入M01号窗口。

§2.6传感器安装位置的选择

为了获得理想的测量结果，第一步要选择一个理想的测量点。

建议用户了解一些有关管道和泵系统的基本知识。

一个理想测量管段的定义是：

管道中的液体必须是满管而且要有足够的直管段长度。

管道可以是水平的或者垂直的。

下图示例为如何正确定位。

正确选择测量位置的原则：

安装传感器位置的管路要有足够长的直管段，当然越长越好，一般上游10倍管直径，

下游5倍管直径，离泵出口30倍管直径；同时保证这段管路里的液体一定是满管的。

.

确定被测管路的温度范围是在传感器的使用温度范围内，通常在室温状态下最佳。

把管道的锈蚀或结垢情况考虑进来，最好选择较新一点的管道测量，如果条件不具备就把锈蚀从管壁厚度中减去或者将结垢当作衬里来考虑。

有一些管道有塑料衬里，并且由于管道的制造工艺原因，在管道内壁与衬里之间有可能存在缝隙，这样就会阻挡超声波的传播，使测量变得非常困难，所以使用者要尽量避免在这样的管道上测量；如果避免不了，就必须使用我公司生产的插入式传感器，可以在管道不停流、带压的情况下打孔安装，解决收不到信号的难题。

§2.7传感器的安装

超声波流量计的传感器使用的是一对收发两用的压电陶瓷片，它们能够发射和接收穿过管道和液流的超声波信号，流量测量是通过测量发射和接收超声波的不同时间的差值来完成的。

由于这个差值非常小，所以传感器之间的距离和平行度会影响到测量精度，使用者应该特别认真仔细的安装传感器。

安装传感器的步骤：

选择有足够直管段长度位置，最好是新管道、无锈蚀、易于操作的地方。

清除管道上的杂物和锈蚀，最好使用角磨砂轮机打掉锈蚀。

在传感器的发射面上涂上足够多的耦合剂（如：

黄油、凡士林等），涂耦合剂的目的是排除传感器发射面与管道外表面之间的空气。

特别提醒：

应避免沙粒和杂物进入这中间。

水平方向的管道内壁上部有可能残存着一些气泡，在这样的管道上安装时应选择在与管道的侧面垂直相切的面上。

§2.7.1传感器的安装距离

传感器的安装距离是在M25号窗口中显示的数值，它是指两只传感器的内侧距离，要想准确测量，使用者应按照显示的距离数值安装传感器。

§2.7.2V方式安装传感器

V方式安装传感器是在常用的方法，一般建议在15-400mm的管道上使用，它有时被称为反射法。

§2.7.3Z方式安装传感器

一般Z方式是在200mm以上的管道上使用，它有时被称为直接法。

§2.7.4W方式安装传感器

W方式通常被用在50mm以下的小管上。

§2.7.5N方式安装传感器

极少用的方式。

§2.8检查安装

使用者在安装好传感器后要对下列项目进行检查：

收信号强度、信号良度Q值、时差、估测的液体声速、信号传输时间比等。

只有这样流量计才能稳定运行、测量准确。

§2.8.1信号强度

信号强度是指接收到的经过放大的超声波信号的幅度，用3位数表示：

[000]是指未检测到任何的信号；[999]是指接收到的信号最大。

尽管信号在500-999之间流量计都能工作，但是较强的信号强度就能得到好的测量结果，所以使用者应当将传感器接收到的信号调整到最大。

建议按下列方式操作来得到较大的信号强度：

（1）如果测得流量数值不稳定、信号强度低于700时，重新选择较好的测量位置。

（2）仔细地打磨管道的外表面，稍微多加一些耦合剂。

（3）轻微调整传感器的相对位置同时观察流量计的接收信号强度，停在信号最大的位置，同时也要检查传感器之间的距离是否满足M25窗口的显示要求。

§2.8.2信号质量（信号良度）

流量计的信号质量是用Q值来表示的。

Q值大意味着较高的信噪比（缩写SNR），当然

测量的数据也比较准确，Q值应该在600-900范围之间，越高越好。

Q值较低可能有下列几种原因：

（1）被附近的其他设备或装置干扰，如变频器的干扰就很强。

解决办法是：

重新选择安装位置、远离干扰源、做好屏蔽、不共用电源等。

（2）传感器与管道耦合不好，应该重新打磨、重涂一些耦合剂。

（3）被测管段比较难测量，需要重新选择测量点。

§2.8.3总的传输时间和时差

总的传输时间和检测到的时差被显示在菜单窗口M93号中，它们是参与计算管道流量的基本数据，所以流量将随着总的传输时间和时差变化而变化。

总的传输时间的变化范围应该很小。

当时差的上下波动范围超过了20%表示在传感器的安装方面存在问题，使用者应检查安装是否正确。

§2.8.4传输时间比

这个数值常被用来检查传感器安装的是否正确、输入的管道参数是否与实际的情况相符。

如果管道参数与传感器的安装正确，这个数值应该在100±3的范围内。

超标了使用者就应该检查下列项目：

•已输入的管道参数是否正确，与实际是否相符；

•传感器的安装距离是否如M25号窗口所示；

•传感器的安装方向是否正确；

•传感器的安装位置是否合适；被测管段是否变形；内部是否存在着干扰源；

•检查其它不符合测量要求的方面。

3.菜单窗口详解

§3.1菜单窗口简介

•M00-M09号窗口是显示窗口，能显示瞬时流量、正累积流量、负累积流量、净累积流量、瞬时流速、日期时间、电池剩余电压的粗略工作时间；

•M10-M29号窗口是初始参数操作窗口，在这些窗口中输入诸如管道外径、管壁厚度、流体种类、传感器类型、传感器安装方法等参数，安装距离等；

•M30-M38号窗口是流量单位选择和累积器选项操作窗口，在这些窗口中，可以选择工作单位，可选择流量计工作单位诸如立方米、公升等，可以打开或关闭各累积器或是对其进行“清零”操作；

•M40-M49号窗口设置阻尼时间、校零、修改密码；

•M50-M53号窗口设置测量数据记录操作；

•M60-M78号窗口时钟设置、显示软件版本、电子序列号、警告；

•M82号窗口浏览数据累积器；

•M90-M94号窗口为准确测量而设置的诊断数据；

•M97-M99号不设窗口显示，它们是进行窗口拷贝输出和管道参数输出的命令；

•M+0-M+8号窗口是附加的功能如：

计算器、总的工作时间、上、断电的时间、上、断电的时刻的流量；

有一些菜单窗口没有赋予功能如：

M88，也有一些菜单窗口在本版软件极少用而删除。

之所以这样编排菜单窗口顺序就是想与以前同系列产品的菜单窗口顺序互相一致，以方便已经使用本系列产品的用户。

§3.2菜单窗口详解

菜单窗口号码

功能

M00

显示正、负、净累积，信号强度，信号良度和工作状态。

M01

显示正累积，瞬时流量，流速，信号强度，信号良度和工作状态。

M02

显示负累积，瞬时流量，流速，信号强度，信号良度和工作状态。

M03

显示净累积，瞬时流量，流速，信号强度，信号良度和工作状态。

M04

显示日期时间，瞬时流量，信号强度，信号质量和工作状态。

M05

显示日期时间，流速，信号强度，信号良度和工作状态。

M06

显示收到的波形。

M07

显示电池两端剩余电压和估计剩余的工作时间。

M08

显示所有的工作状态，信号强度和信号良度。

M09

显示今天全天的净累积流量，流速，信号强度，信号良度和工作状态。

M10

输入被测管道的外周长。

M11

输入被测管道的外直径。

允许输入的数值范围是0-6000mm

M12

输入被测管道的管壁厚度。

M13

输入被测管道的内直径（管外径和壁厚输入正确后内径大小自动算出，可跳过此窗口）。

M14

选择被测管道的材质类型

下列管道材质时常用的，使用者不需要输入它们的声速：

0.碳钢1.不锈钢,2.铸铁3.球墨铸铁4.铜

5.PVC，塑料,6.铝,7.石棉8.玻璃钢9.其它

M15

用来输入不常见的材质制成管道的声速

M16

选择衬里材质类型，如果管道没有衬里请选择“0.无衬里”

常见的衬里材质如下，使用者不需要输入它们的声速：

1.环氧沥青2.橡胶3.灰浆4.聚丙烯

5.聚苯乙烯（Polystryol）6.聚苯乙烯（Polystyrene）

7.聚酯8.聚乙烯9.硬质橡胶胶木10.聚四氟乙烯11.其它

M17

用来输入不常见的材质制成衬里的声速。

M18

输入有衬里管道的衬里厚度。

M19

输入管道内壁的粗糙系数。

M20

选择流体类型

常见的流体如下，使用者不需要输入它们的声速：

M20

0.水1.海水2.煤油3.汽油4.燃料油5.原油6.丙烷（-45度）

7.0度丁烷8.其它,9.柴油,10.蓖麻油11.花生油

12.90号汽油13.93号汽油14.酒精15.125度高温水

M21

用来输入不常见流体的声速。

M22

用来输入不常见流体的粘度。

M23

选择本机配置的传感器

共有14种类型的传感器可供选择：

如果选择了用户自备的传感器，则需要输入传感器的4个参数

如果选择了π型管段式传感器，则需要输入传感器的3个参数

M24

选择传感器的安装方法

有4种方法可供选择：

0.V-方安装1.Z-方安装2.N-方安装3.W-方安装

M25

显示传感器的安装距离。

M26

将管道的参数存储道内部的NVRAM中。

M27

读取以前存储的管道参数。

M28

选择当收到的信号变差时是否保持上次的正确数据，出厂设置为“是”。

M29

输入一个数值000-999之间表示多少为信号质量差，出厂设置0。

M30

选择测量的单位制，出厂设置为“公制”，英制与公制转换不会影响累积的单位。

M31

选择流量单位，下列单位可供选择：

0.立方米缩写为（m3）

1.公升（l）

2.美制加仑（gal）

3.英制加仑（igl）

4.美制兆加仑（mgl）

5.立方英尺（ct）

6.美制桶液体桶（bal）

7.英制桶（ib）

8.油桶（ob）

时间单位有：

/天、/小时、/分钟、/秒，可以组合为36种流量单位

M32

选择累积流量的单位。

M33

选择累积倍乘因子。

倍乘因子的选择范围为0.001到10000

M34

净累积器开关。

M35

正累积器开关。

M36

负累积器开关。

M37

1.累积器清零

2.恢复出厂设置，按点键再按左箭头键完成，小心操作恢复出厂参数设置

M38

手动累积器，按任意键开始按任意键停止。

M39

选择显示语言中文或英文，此项操作使世界上超过20亿人可以看懂流量计的显示内容。

M40

阻尼系数，设置范围0-999秒。

0秒表示无阻尼，出厂设置是10秒。

M41

低流速切除值，避免无效计量。

M42

静态置零，使用时注意被测管道内液流完全停止。

M43

清除静态置零零点，恢复到出厂的原始零点。

M44

手工零点设置，通常情况下设置为零。

M45

标尺因子仪表系数，出厂设置系数为1。

没经过实流标定时系数是1。

M46

网络标识地址码，除了13（0DH,回车）,10（0AH,换行）,42（2AH）,38,65535之外的任何整数都可以。

每一台流量计都有一个联网用的地址码IDN,请参见通信章节的说明。

M47

系统锁，密码保护防止参数被更改。

M48

没有使用。

M49

联网通讯测试窗口。

M50

数据定时输出选项，内置数据记录器的开关。

M51

定时输出时间设置。

M52

输出数据流向控制，如果选择“缓存=>RS-232”，所有记录的数据全都被送至RS-232接口。

如果选择“存入机内缓存”，数据就被存入内置的记录器中。

清除内置缓存。

M53

缓存浏览器，它的作用如同一个文件编辑器，用.、◄、▲/+或▼/-键浏览缓存器。

当记录器是打开的时候，只要有新的数据存储，