SD347-CSB超声波水位计技术参数
文档版本：V1.0
编制日期：2024年6月
文档摘要
本文档为IP68超声波水位计产品技术说明书，系统阐述了该产品的技术规格、工作原理、功能特性、安装使用、维护保养及应用场景。
1. 技术参数：量程根据探头频率不同分为0.15~2m（100KHz）、0.25~5m（64KHz）、0.3~8m（49KHz）、0.4~12m（40KHz定制），精度±0.5%FS。工作电压10~28VDC，整机功耗≤50mA（不超过1W）。输出方式RS-485数字输出或4~20 mA模拟输出。防护等级IP68。工作温度-20~60°C。换能器螺纹NPT 2"或G2A。标配线长5米。
2. 工作原理：采用超声波脉冲回波测距原理，超声波信号由探头发出，经介质表面反射后折回，由同一探头接收，测量超声波发射到接收的时间差，结合温度补偿后的声速值，计算出物位距离。
3. 功能特性：IP68防护等级，完全密封设计，适用于潮湿现场；内置BLE蓝牙芯片，可通过手机APP调试设备或查看数据；支持RS-485（Modbus RTU协议）和4~20 mA两种输出方式；宽输入电压10~28VDC；低功耗≤1W。
4. 安装方式：通过螺纹固定安装，需根据量程和辐射半径制作安装支架。支持距离输出和物位输出两种模式。
5. 试剂消耗：无（非接触式物理测量，无需化学试剂）。
6. 维护保养：IP68完全密封，基本免维护。定期检查探头表面清洁度。
7. 应用范围：适用于下水道窨井液位监测、水库以及自然河道水位监测等环境。
1. 产品概述
1.1 文档说明
本文档为IP68超声波水位计产品技术说明书，旨在为产品的技术性能、安装使用及维护保养提供全面的技术参考。文档内容基于产品实际技术规格编制，适用于选型设计、系统集成及现场运维等环节的技术人员参考使用。
文档中涉及的技术参数和功能描述均以产品实际配置为准。
1.2 产品简介
本产品是一款针对潮湿现场设计的超声波水位计，采用完全密封方式，防护等级IP68。内部植入蓝牙芯片，可通过手机APP调试设备或查看数据。根据现场环境，多种量程范围可供选择。
产品采用超声波脉冲回波测距原理，通过探头发射超声波信号，经介质表面反射后折回，由同一探头接收，测量超声波发射到接收的时间差，结合温度补偿后的声速值，计算出物位距离。
1.3 产品特点
1. 宽输入电压：10VDC ~ 28VDC。
2. 两种输出方式可选：RS-485数字输出、4~20 mA模拟输出。
3. 可配置，内置BLE蓝牙，可通过手机APP实现参数读取及配置。
4. IP68防护等级，完全密封，适用于潮湿及水下环境。
2. 技术参数
2.1 基本测量参数
参数项 | 规格说明 |
量程 | 100KHz：0.15 ~ 2m；64KHz：0.25 ~ 5m；49KHz：0.3 ~ 8m；40KHz：0.4 ~ 12m（定制） |
精度 | ±0.5% FS |
检测限 | 受盲区限制，盲区范围内无法测量 |
响应时间 | 与测量距离和信号处理相关，通常为数秒 |
2.2 电气特性
参数项 | 规格说明 |
工作电压 | 10VDC ~ 28VDC |
整机功耗 | ≤50mA（不超过1W） |
2.3 输出方式
参数项 | 规格说明 |
数字量输出 | RS-485（可10VDC ~ 28VDC供电） |
模拟量输出 | 4 ~ 20 mA（10VDC时负载≤150R，28VDC时负载≤500R） |
2.4 工作环境条件
参数项 | 规格说明 |
工作温度 | -20 ~ 60 °C |
贮存温度 | -40 ~ 80 °C |
工作压力 | 1个标准大气压 |
防护等级 | IP68 |
2.5 机械特性
参数项 | 规格说明 |
换能器螺纹 | NPT 2"（100KHz/64KHz/49KHz）；G2A（40KHz） |
整机质量 | ≤1000g |
外壳材质 | ABS |
探头材质 | 普通型ABS；防腐型PTFE |
线长 | 标配5米（其他线长需定制） |
线外径 | 6.3mm（线芯4×0.3） |
换能器锐角度 | 100KHz（9°±5%）、64KHz（14°±5%）、49KHz（18.5°±5%）、40KHz（21.5°±5%） |
换能器半功率角 | 100KHz（3.8°±5%）、64KHz（6°±5%）、49KHz（7.8°±5%）、40KHz（9°±5%） |
3. 系统组成与工作原理
3.1 系统组成
本产品由以下主要部件构成：
1. 超声波换能器（探头）：用于发射和接收超声波信号，防护等级IP68，完全密封。
2. 内置电路模块：包含微处理器、信号处理电路、蓝牙模块、RS-485通信模块及4~20 mA输出模块。
3. 连接电缆：标配5米，线芯4×0.3mm。
3.2 测量原理
本产品采用超声波脉冲回波测距原理进行水位测量。
测量公式：L = v × t / 2
其中：
· L：超声波探头距被测介质表面的距离，单位m
· v：经温度补偿后的声速值，单位m/s
· t：测量范围内声波的运行时间，单位s
测量流程如下：
1. 超声波探头发出超声波信号。
2. 信号经液体或其他介质表面反射后折回。
3. 由同一个探头接收反射回波。
4. 测量超声波发射到接收的时间差t。
5. 结合经温度补偿后的声速v，计算出探头到介质表面的距离L。
4. 功能特性
4.1 IP68防护功能
产品采用完全密封方式，防护等级IP68，可长期浸没在水中工作，适用于下水道窨井、水库、河道等潮湿或水下环境。
4.2 蓝牙APP调试功能
产品内置BLE蓝牙芯片，可通过手机APP实现以下功能：
1. 参数读取及配置。
2. 实时数据查看。
3. 测量模式切换（距离模式/物位模式）。
4. 参考零点设置。
5. 4~20 mA量程设置。
4.3 模拟输出功能
产品提供4~20 mA模拟输出，根据供电电压的不同，带载能力不同：
· 10VDC供电时，负载≤150R。
· 28VDC供电时，负载≤500R。
量程低点对应4 mA，量程高点对应20 mA，可通过APP设置。
4.4 数字通信功能
产品配备RS-485数字通信接口，支持Modbus RTU协议，主从式半双工通讯。串口参数：1个起始位，8个数据位，1个停止位，无校验。波特率可选2400、4800、9600、19200（默认9600）。
4.5 距离/物位双模式
产品支持两种测量模式：
1. 距离输出模式：上传距离值（空高值），即探头到介质表面的距离。
2. 物位输出模式：输出液位值，液位值 = 参考零点 - 空高值。
5. 安装指南
5.1 安装要求
1. 根据现场环境选择相应量程。
2. 在安装位置辐射半径内，不能出现高于被测物的障碍物，如台阶、管网等。
3. 安装支架需根据螺纹大小以及辐射半径制作。
5.2 安装方式
1. 产品通过螺纹固定安装，螺纹规格NPT 2"或G2A。
2. 需根据量程和探头频率确定安装支架长度。
3. 以传感器为中心，辐射半径内不能有障碍物。
4. 出厂配有2个O型圈、1个螺母，将O型圈固定在支架板上两侧并旋好螺母即可。
5.3 电气接口
4~20 mA出线方式：
· 供电电源：红线（10VDC~28VDC），黑线（GND）
· 4~20 mA：黄（黄绿）线（mA+），蓝线（mA-）
RS-485通讯接线方式：
· 供电电源：红线（10VDC~28VDC），黑线（GND）
· 485通讯：蓝线（A），黄（黄绿）线（B）
5.4 参数配置
通过手机APP进行参数配置：
1. 下载APP并连接蓝牙（蓝牙名称：ULMM-IP68）。
2. 距离输出模式：传感器默认为距离模式输出，接好线即可使用。
3. 物位输出模式：在APP调试界面将"测量模式选择"改为"测量物位"，并设置参考零点。
4. 4~20 mA输出：量程高点必须≤参考零点设置的值，量程高点对应20mA，量程低点对应4mA。
6. 通信协议
6.1 串口参数
参数项 | 规格说明 |
硬件接口 | RS-485，主从式半双工通讯 |
数据帧 | 10位：1个起始位，8个数据位，1个停止位，无校验 |
波特率 | 2400 / 4800 / 9600 / 19200（默认9600） |
协议类型 | Modbus RTU |
支持功能码 | 03H（读寄存器）、06H（写单个寄存器） |
6.2 寄存器定义
寄存器名称 | 地址 | 说明 |
距离值 | 0x0000 | 读取当前测量距离值 |
温度值 | 0x0001 | 读取当前温度值 |
参考零点 | 0x0002 | 设置或读取参考零点 |
量程低点 | 0x0003 | 设置或读取4mA对应值 |
量程高点 | 0x0004 | 设置或读取20mA对应值 |
测量模式 | 0x0005 | 设置或读取测量模式（距离/物位） |
7. 维护与保养
7.1 日常维护
1. 本产品为IP68完全密封设计，基本免维护。
2. 定期检查探头表面是否附着污物，如有污物应及时清洁。
3. 检查电缆连接是否牢固，有无破损。
4. 检查密封件是否完好，确保防水性能。
7.2 维护周期建议
维护项目 | 建议周期 | 说明 |
探头表面检查 | 每月一次 | 检查是否有污物附着 |
探头表面清洁 | 根据工况 | 发现污物时及时清洁 |
电缆检查 | 每季度一次 | 检查电缆是否破损、连接是否牢固 |
密封检查 | 每半年一次 | 检查密封件是否完好 |
整机校验 | 每年一次 | 全面检查仪表测量精度和功能 |
8. 应用范围
本产品适用于以下领域的水位测量场景：
1. 下水道窨井液位监测：城市排水管网窨井液位的在线监测。
2. 水库水位监测：水库水位的连续在线监测。
3. 自然河道水位监测：河流、湖泊等自然水体的水位监测。
4. 城市内涝监测：城市低洼地区积水深度的监测。
5. 污水处理厂：各类水池液位监测。
6. 水利水文监测：水文站水位自动监测。
7. 工业废水池：工业废水收集池液位监测。
8. 环境监测：地表水水位的在线监测。
9. 注意事项
1. 在安装位置辐射半径内，不能出现高于被测物的障碍物，如台阶、管网等。
2. 安装支架需根据螺纹大小以及辐射半径制作，确保辐射半径内无障碍物。
3. 供电电压范围为10VDC~28VDC，请勿超出此范围。
4. 4~20 mA输出时，量程高点必须≤参考零点设置的值。
5. 产品为IP68防护等级，可长期浸没在水中，但电缆接头处需做好防水处理。
6. 当现场有多台设备时，手机距离传感器越近，蓝牙信号强度的绝对值越小。
7. 本产品应在技术规格规定的环境条件下使用，超出规定范围的使用可能导致测量精度下降或设备损坏。
10. 常见问题处理
问题现象 | 可能原因 | 处理建议 |
仪表无输出 | 电源故障或接线错误 | 检查电源连接和供电电压（10~28VDC） |
测量值异常 | 探头表面污物或安装位置不当 | 清洁探头表面，检查安装位置 |
蓝牙无法连接 | 距离过远或蓝牙未开启 | 靠近传感器，确认手机蓝牙已开启 |
4~20 mA输出不准确 | 量程设置不当或负载电阻不匹配 | 检查量程设置，确认负载电阻在允许范围内 |
RS-485通信异常 | 通信参数设置不当或线路故障 | 检查波特率、地址等参数，检查线路连接 |
测量值跳动 | 水面波动过大或障碍物干扰 | 检查安装位置，排除辐射半径内障碍物 |
测量值显示为0 | 测量模式设置错误 | 检查测量模式为距离还是物位，确认参考零点设置 |
数据更新缓慢 | 信号弱或环境干扰 | 检查探头表面清洁度，排除干扰源 |
本文档所含技术信息仅供参考，如有变更，以实际产品为准。
