概述
LSH10-1A型手持超声波多普勒流速仪是应用超声“多普勒效应”原理制成的超声测流仪。它没有旋浆、轴承等转动部件,用超声波技术探测流速,无摩擦、无惯性,测量点在机体前方,不破坏流场,具有测量精度高、量程宽,感应灵敏,测流线性,不惧泥沙,漂浮杂物,读数直观,小巧轻便,操作简易,不易损坏等特点。
一、技术特性
1. 测流范围:0.01~4.00m/s
测量准确度:±1.0%±1cm/s
2. 工作水深:0.1~30m
3. 测量方式:自动、手动
4. 测量间隔:自动方式:分0~120分钟选择值,以5分钟为Z小递增或递减间隔单位
手动方式:可单次或连续多次测量,间隔任意
5.测速历时:自动方式:60秒、100秒二种
手动方式:10~120秒,递增或递减键选择
6. 显示屏:128×64位汉字液晶显示
7.探头壳体耐密封压力:大于4.5个大气压
8.电源: DC12V ±10%,工作正常
9.功耗:测流速时:电流<600mA,功耗<7W;
待机时: 电流约15 mA;功耗<0.18W;
10. USB存储:本机可存储358组测量数据(例:如每半小时测量一次,可存储1个星期数据)
11. 时钟:带年月日时分
12. 整机体积和重量
探头尺寸:480×140×140mm,重量:2.5㎏
主机尺寸:209×110×40mm, 重量:0.5㎏
整套仪器外包装箱尺寸:59.5×19.5×35.5mm
13.测试方式:◆1 悬吊测量;
◆2 插杆测量。
二、仪器主要结构
手持超声波多普勒流速仪由水下探头、电缆和手持主机组成。探头内装有流速传感器和电子测量线路。流速信号经水下电路处理放大后经电缆送至水面主机进行处理、计算、显示、存储。
1.水下探头结构示意图见图1:
(1)导流罩,(2)主体壳体(3)(4)发射、接收超声换能器,(5)吊轴孔,(6)电缆插座孔,(7)尾翼,(8)尾翼盖。
图1 水下探头结构示意图
2.手持超声波多普勒流速仪示意图:
图2 手持超声波多普勒流速仪示意图
(2) 插杆测流示意图3
图3 插杆测流示意图
三、仪器测量原理
流速测量应用声学多普勒效应原理,当超声波入射到水中,水中存在着不均体(如悬浮物等)将对声波产生不规则散射,散射声波的一部分被接收换能器接收,由于水流存在,散射体与发射器、接收器之间有相对运动,据多普勒效应原理,接收到的反射信号频率有一定偏高,即多普勒频移。根据多普勒频移方程,频移的大小:
<1>
式中:△Fd ——多普勒频移
F0 ——发射超声波频率
C ——水中声速
V ——水的流速
θ——发射波束和接收波束相对于河水流方向的夹角
C >> V·cosθ
<1>式可简化为:
<2>
所以: <3>
超声波发射频率为常数,换能器夹角安装后固定不变,所以K为常数。由式<3>可见,流速V和多普勒频移△Fd,水的声速C成正比,只要检测出多普勒频移△Fd和水的声速C,即可计算出流速。在本仪器中,C由温度值换算得来。