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1、ICS07.060N93中华人民共和OBI家标准GB/T11828.4XXXX代替GB/T11828.4-2011水位测量仪器第4部分：超声波水位计InstrumentsforwaterlevelmeasurementPart4:Ultrasonicstagerecorder点击此处添加与国际标准一致性程度的标识（征求意见稿）XXXX-XX- XX 发布请将你们发现的有关专利的内容和支持性文件随意见一并返回XXXX-XX-XX实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会目次前言IIl1范围12规范性引用文件13术语和定义14产品分类及结构组成25技术要求25.1 外观25
2、.2 工作环境25.3 3测量范围35.4 分辨力35.5 盲区31.1 6发射角35.7 准确度35.8 重复性45.9 计时误差45.10 电源45.11 功耗45.12 绝缘电阻45.13 抗干扰45.14 防雷45.15 信号及接口45.16 数据传输45.17 基本功能55.18 防水密封性55.19 机械环境适应性55.20 20可靠性56试验条件和方法55.21 1试验要求56.2 主要试验设备66.3 3试验项目及方法67检验规则87.1 出厂检验87.2 型式检验98标志、使用说明书98.1标志98.2使用说明书109包装、运输、贮存109.1 包装109.2 运输109.3
3、 贮存1010安装10-Z.-a刖三本标准依据GB/T1.12009给出的规则起草。本标准代替了GB/T11828.4-2011水位测量仪器第4部分：超声波水位计，与GB/T11828.2-2011相比，主要技术内容变化如下：一一在第1章中，扩大了标准适用范围；一在第4章中，对超声波水位计的结构组成（见2005版的4.2）进行了细化（见4.2）；一一在第5章中，增加特殊工作环境要求（见5.2.2.2）；一在第5章中，增加发射角的相关要求（见5.6）；一一在第5章中，对产品的准确度（见2005版的5.2.4）进行了分级（见5.7.1）；一在第5章中，计时误差不再引用标准（见2005版5.2.6）
4、,直接给出具体参数（见5.9）；一一在第5章中，增加了功耗的相关要求（见5.11）；一在第5章中，对超声波水位计水上室外部分外壳防护等级（见2005版5.2.14）进行了修订（见5. 19.1）；一一在第5章中，对信号及接口要求（见2005版5.2.15）进行了细化（见5.20）；在第5章中，增加了自校准要求（见5.21.2）；一一增加了第10章安装方面应注意的相关要求。本部分由中华人民共和国水利部提出。本部分由中华人民共和国水利部归口。本部分主要起草单位：水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心、水利部南京水利水文自动化研究所、江苏南水科技有限公司。本部分主要起草人：张玉成、周亚平、
5、刘伟、裘劲松、于树利、苏南、范连志。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T11828.4-2011o水位测量仪器第4部分：超声波水位计1范围GB/T11828的本部分规定了超声波水位计的定义与产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志及使用说明书、包装、运输、贮存。本部分适用于测量江河、湖泊、水库、渠道等水体水位，以及城市水文领域测量水位的超声波水位计。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB/T9359水文仪
6、器基本环境试验条件及方法GB/T9969工业产品使用说明书总则GB/T17626.5-2008电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T17626.8-2006电磁兼容试验和测量技术工频场磁场抗扰度试验GB/T18185水文仪器可靠性技术要求GB/T19677水文仪器术语及符号GB/T27993水位测量仪器通用技术条件GB/T50095水文基本术语和符号标准SL427-2008水资源监控管理系统数据传输规约SL651-2014水文监测数据通信规约3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1超声波水位计ultrasonicstagerecorder将换能器安装在水下或水上某一已知高程
7、位置,通过记录换能器发射的声脉冲在换能器与水面之间的往返传播时间和声波传播速度来计算测量水位的仪器。3.1.1气介式超声波水位计airmediumultrasonicstagerecorder换能器安装在水上，以空气为超声波传播介质的超声波水位计（3.1）。液介式超声波水位计watermediumultrasonicstagerecorder换能器安装在水下，以水体为超声波传播介质的超声波水位计（3.1）。3.2声路acousticpath超声波在介质中定向传播时有效覆盖的区域。4产品分类及结构组成4.1 产品分类按照超声波传播介质的不同，可分为气介式超声波水位计和液介式超声波水位计。4.2
8、产品结构组成超声波水位计由超声波传感器、数据采集存储、显示记录、数据传输、电源等部分组成，数据采集存储、显示记录、数据传输、电源部分可根据需要选择配备。产品可以是测量传输一体化结构。5技术要求5.1外观仪器表面应清洁、无脱漆、无锈蚀。换能器粘结面应牢固，不应有脱落现象。仪器结构应便于安装、调整、使用和维修。5.2 工作环境1 .2.1气介式工作环境要求如下：a）一般地区：温度：T0C50C;相对湿度：95%（40时）：b）高寒地区：温度：-25C50C;相对湿度：W95%（40时）：c）高热高湿地区：温度：T0C60C;相对湿度：98%（40时）：d）高原地区：温度：-25C55C;相对湿度：
9、W95%（40时）：气压：不低于0.7个大气压。2 .2.2液介式5 .2.2.1水下工作环境水下工作环境要求如下：a）温度：（TC40；b）应能承受不小于1.5倍的工作水压力。6 .2.2.2水上工作环境水上工作环境要求如下：a）一般地区：温度：T0C50C;相对湿度：95%（40时）：b）高寒地区：温度：-25C50C;相对湿度：95%（40时）；c)高热高湿地区：温度：T(TC60；相对湿度：98%(40时)；d)高原地区：温度：-2555；相对湿度：95%(40时)；气压：不低于0.7个大气压。5.3 测量范围5 .3.1气介式测量范围可分为：Om2m、0m5m、0m10m、0m20m
10、06 .3.2液介式测量范围可分为：Onl5m、0m10m、0m20m、0m40m及以上。5.4 分辨力0.1cm、0.5cm、1.Ocm05.5 盲区5 .5.1气介式不大于0.8mO6 .5.2液介式不大于0.5mO5.6 发射角发射角应根据现场工况和测量范围进行选择，宜不大于8。5.7 准确度5.8 7.1水位测量准确度在IOnI测量范围内，以静水施测的结果为准，超声波水位计的准确度可以分级表示，允许最大误差见表1。当测量范围扩大时，其最大误差应不超出测量范围的0.2%。准确度等级及最大允许误差准确度等级最大允许误差(cm)适用分辨力(cm)适用测量范围(m)备注10.30.1Omlm、
11、Om2m、Om-5m21.00.1、0.5Omlm、Om2m、Om5m、OmIOm32.00.1、0.5、1.0Omlm、Om2m、Om5m、Om10m43.00.1、0.5、1.0Om5m、Om10m、Om20m测量范围0m20m时，其最大误差应不超出测量范围的0.2%。5. 7.2温度测量准确度若采用温度测量补偿声速方法，则温度测量最大误差应不大于0.505.8 重复性超声波水位计的重复性用实验标准差来表示，应小于最大允许误差的0.5倍。5.9 计时误差具有计时功能的超声波水位计，宜具有校时功能，计时误差应满足不大于IS/d的规定。5. 10电源供电电源可用直流或交流，应优先采用直流电源，
12、宜使用可充电电池，推荐12V,允许偏差-15%10%；交流电源为220V,允许偏差20%,频率50Hz。对于测量传输一体化结构的超声波水位计，直流电源寿命宜不小于3年。5.11 功耗5.11.1 超声波传感器工作电流应不大于100mA,上电至稳定工作宜不大于Imin。5.11.2 测量传输一体化超声波水位计5.11.2.1 静态值守电流（不含通信装置）a）自报式工作模式：应不大于3mA；c）查询-应答和兼容工作模式：应不大于15mA。5.11.2.2 工作电流（不含通信装置）应不大于IoOmA。5.12 绝缘电阻液介式换能器两信号线之间应不小于5MQ,机壳与交流电源线之间应不小于IOMQ。5.
13、13 抗干扰应具有较强的抗干扰性能，应能承受GB/T17626.8-2006表1中2级的试验。5.14 防雷应具有防雷击能力，应能承受GB/T17626.5-2008表1中3级的试验。5.15 信号及接口应满足GB/T19705的规定，可支持多种接口，串行接口宜使用RS485接口。5.16 数据传输5.16.1 超声波传感器至数据处理显示记录部分之间，若采用专用电缆连接，其最大传输距离应不小于100mP5.16.2 测量传输一体化超声波水位计宜采用数字移动通信信道，应符合相应公网标准。5.16.3 3应用于水利行业的超声波水位计，其数据传输宜符合SL651-2014或SL427-2008的规定
14、。5.17 基本功能5.17.1 应具备声速补偿、消除波浪影响功能。5.17.2 可具备自校准功能。5.17.3 应具备预置换能器安装高程、实时时间、测量周期等参数的功能。5.17.4 应具备自诊断功能，能提供工况、故障等信息。5.17.5 宜具备数据固态存储功能，数据存储容量可根据预置的测量周期确定，当存储数据存湎存储介质时，新采集的数据自动覆盖最早数据，并可在现场或远程进行数据读取。5.17.6 宜具备数据显示功能，显示方式可采用液晶显示屏、发光管显示器、通过数据线电脑显示、蓝牙手机显示等等。5.17.7 测量传输一体化结构的超声波水位计应具备自报工作模式、查询-应答工作模式或兼容工作模式
15、中任意一种工作模式。a）自报式当被测参数发生增减变化达到设定条件或达到设定时间间隔或有报警信号时,应自动进行数据的采集、存储，并通过规定的信道向中心站传输相应的参数或报警数据。当被测参数无变化时，应具有向中心站发送定时报的功能，报送当前状态和数据。d）查询-应答式响应查询指令发送数据。应支持现地和远程查询。e）兼容式同时具有自报式功能和查询一应答功能。应满足GB/T19705的规定，可支持多种接口，串行接口宜使用RS485接口。5.18 防水密封性5.18.1 超声波水位计水上室外部分设备外壳应能承受1P68防护等级的要求。5.18.2 液介式超声波水位计探头部分应能承受不小于1.5倍的工作水
16、压力。5.19 机械环境适应性在包装状态下，应能适应运输、装卸、搬运过程中可能出现的振动、自由跌落等情况。5.20 可靠性超声波水位计的可靠性特征量以平均无故障工作时间（MTBF）表示，即在满足仪器正常维护条件下,其平均无故障工作时间应大于16000h06试验方法6. 1试验要求6.11.1 试验环境条件应满足以下要求：a）温度：Oe40Cf）相对湿度：不大于95%。6.11.2 准确度、重复性测试应在专用水位试验台上进行试验，该专用水位试验台应能固定被测试超声波水位计的传感器,试验台或被测试水位应能在测量范围内升降,水位试验台宽度和深度应符合试验要求,底部和侧壁应光滑平整。6.11.3 液介
17、式水位计应在专用水位试验台上进行试验6.1.4测试时，声路应不受到干扰。6.1.5测试过程中不得对被测试的超声波水位计进行调整。6.2 主要试验设备a）专用水位试验台；b）高低温试验箱；C）磁场发生器；d）雷击浪涌发生器；e）万用表；f）功率计；g）兆欧表；h）振动试验台；i）跌落试验机。6.3 试验项目及方法6.3.1 外观目测。6. 3.2测量范围、分辨力、准确度7. 3.2.1水位测量准确度按6.2的规定，在测量范围内（一般最大可到Iom）,模拟水位升和降一个全程，比测点每米不少于2个，分别记录每个测试点的标准水位值和被测试超声波水位计的水位测量输出值，计算差值，取绝对值最大者。6. 3
18、.2.2温度测量准确度对于测温结果可输出的，在高低温试验箱内进行试验，在TOe50C之间，每隔I（TC选取一个测量点，用伯电阻温度计测量高低温试验箱内温度，作为标准温度值，计算被测超声波水位计测温输出值与标准温度值之差，取绝对值最大者。7. 3.3盲区根据5.5规定的盲区指标，模拟水位升降，测量换能器至水面的距离，当换能器至水面的距离至盲区时，记录被测试超声波水位计的水位测量输出值，计算水位测量误差。6. 3.4发射角根据5.6规定的发射角指标，模拟水位升降，测量换能器至水面的距离，当换能器至最大测量范围处I一般最大可到10m）,在发射角所涵盖区域最大边界处，设置模拟障碍物，该障碍物可干扰超声
19、波的反射。记录被测试超声波水位计的水位测量输出值，计算水位测量误差。按6.2的规定，在测量范围内（一般最大可到Ionl）,选择某一水位测点，在相同的工作条件下，保持水位测点不变，共进行6次测试，记录被测试超声波水位计的各次水位测量输出值并按下式计算。此试验应在不同水位测点上重复进行3次，取最大值。式中：Xi一第i次测量的结果；n一一每个水位测点上的测试次数，本标准n=6。X一一6次测量结果的算术平均值。6.3.6计时误差在室内对计时部分首先进行校时，之后进行不少于3d的不间断运行。6.3.7电压拉偏用调压器将工作状态下的额定电压拉偏至最大允许偏差值，进行6.3.2的试验。6.3.8功耗6.3.
20、8.1超声波传感器将万用表串接在受检传感器的电源输入端，测量其电流峰值。使用秒表，在传感器上电开始即刻计时，至传感器稳定显示水位数据止，测量此时段所用时间。6.3.8.2测量传输一体化超声波水位计在静态值守状态下，将万用表串接在受检样品的电源输入端，测量其静态值守电流峰值。然后，使受检样品处于工作状态（通信模块断电情况下），测量其工作电流峰值。6.3.9绝缘电阻用万用表测量液介式换能器两信号线之间的绝缘电阻,用500V兆欧表测量交流电源端子与机壳之间的绝缘电阻。6.3.10抗干扰按GB/T17626.8-2006第八章规定的方法进行试验。6.3.11防雷按GB/T17626.5-2008第八章
21、规定的方法进行试验。6. 3.12防水密封性将超声波水位计探头部分放入压力容器中，施加规定的水压力，保持30min,试验后探头应正常。6.3.13外壳防护等级按GB/T4208规定的方法进行试验。6.3.14信号接口与数据传输测试6.3.15.1目测检查其信号接口。6.3.15.2超声波传感器至数据处理显示记录部分之间，若采用专用电缆连接，用标准卷尺检测其电缆长度是否不小于100mo6.3.15.3对于测量传输一体化超声波水位计，若应用于水利行业，则按照SL651-2014或SL427-2008的规定进行规约符合性检测。6.3.15基本功能测试6.3.16.1模拟运行被测试超声波水位计，检查其
22、是否具备声速补偿、消除波浪影响功能；是否具备预置换能器安装高程、实时时间、测量周期等参数的功能；是否具备自诊断功能；是否能提供工况、故障等信息。对于具备自校准功能的超声波水位计，检查其是否具备自校准功能。6. 3.16.2对于测量传输体化超声波水位计，应根据其工作模式选择基本功能测试：a）随机自报采集水位数据100次，发送到中心站，检查接收到的数据和显示结果。g）定时自报按规定时序定时向中心站发送水位数据，检查定时自报的次数和时间，检查中心站接收的数据和显小结果。h）查询-应答中心站随机发出10次召测查询命令，均应能随时响应，实时采集水位并自动发送到中心站，检查查询次数和接收数据。6.3.16
23、工作环境、贮存环境按GB/T9359规定的方法进行试验。6.3.17机械环境适应性6.3.17.1振动在包装状态下，设置振动系统的扫频振动频率为IoHZ150HZIOHZ、扫频速度为1倍频程/min、加速度为2g,进行2个周期/单轴的振动试验。试验后包装箱不变形、不开裂，开箱后受试样品不应有变形、松脱及损伤，功能应正常。6. 3.17.2自由跌落在包装状态下，选取跌落高度为30Cnb以自由落体方式跌落在平整坚硬的混凝土面或钢面上，跌落次数为三次，试验后包装箱不变形、不开裂，开箱后受试样品不应有变形、松脱及损伤，功能应正常。7. 3.17.3可靠性可靠性试验可按GB/T18185的规定进行。7检
24、验规则7.1 出厂检验7.1.1 批量生产的超声波水位计，应逐台进行出厂检验。8. 1.2出厂检验应按6.3.1、6.3.2、6.3.3、6.3.5、6.3.7、6.3.12、6.3.14的规定逐项进行。9. 1.3每台超声波水位计检验合格后，应签发产品检验合格证后方可出厂。7.2型式检验7.2.1有下列情况之一时，应进行型式检验：a）新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定；i）正式批量生产后，如结构、材料、工艺等有较大改变，可能影响产品性能时；j）正常生产时，定期或积累一定产量后，应周期性进行一次检验；k）产品停产二年后恢复生产时；1）出厂检验结果与上次型式试验有较大差异时；m）国家质量技术监
25、督机构提出进行型式检验要求时。7.2.2型式检验应按本部分的规定进行全性能检验。7.2.3型式检验的样品应从经出厂检验合格的产品中随机抽取，一般数量为3台，少于3台时应全部检验。7.2.4可靠性试验不作为型式检验项目，可通过专项试验进行。7. 2.5在型式检验中，若有两台或两台以上不合格时，则判该批型式检验不合格；若有一台不合格时,则应加倍抽样进行不合格项目复检，其后仍有不合格时，则判该批型式检验不合格；若全部检验合格,剔除样品中不合格品后，该批型式检验产品应判为合格。8. 2.6经过型式检验的超声波水位计需要更换易损件时，应在更换后再进行出厂检验，合格后方能出厂。8标志、使用说明书8.1标志
26、8. 1.1产品标志超声波水位计应在其显著部位设有铭牌，并清晰标明以下内容：产品名称、型号；生产厂家及商标；一一出厂编号及日期。9. 1.2包装标志外包装箱的表面应标志以下内容： 仪器型号及名称； 制造厂名； 制造厂地址；一一仪器数量； 箱体尺寸（mm）；净重或毛重（kg）；运输作业安全标志； 生产许可证编号； 执行标准号等。应满足GB/T9969的规定。9包装、运输、贮存9.1 包装9.1.1 包装箱应经济、美观、坚实可靠。9.1.2 包装应有衬垫措施，保证箱内零、部件不互相碰撞、摩擦；若为分体式的超声波水位计，其传感器和主机应分箱或分格包装。9.1.3 包装箱间隙内应填入干燥、柔软材料，应
27、有防潮、防尘、防震等防护措施。9.1.4 包装时，周围环境及包装箱内应清洁、干燥。9.1.5 随同装箱的技术文件应有装箱单、产品合格证、使用说明书等。9.2 运输包装好的超声波水位计应能适应各种运输方式。9.3 贮存9. 3.1应贮存在干燥、通风、防晒和无化学物质侵蚀的室内环境中。10. 3.2应能在-4060温度、相对湿度不超过90%的环境中贮存。10安装10.1 气介式超声波水位计应垂直安装在待测水面之上，探头应与水面平行，设备及辅助设施应牢固。应保证探头的发射角内不能有障碍物，被测水面应相对平缓。10.2 液介式超声波水位计安装换能器时，应尽量满足能测量最低水位，但应注意不碰到水底淤泥，应尽可能将换能器表平面调整到水平向上，便于声波的垂直发射与接收。10.3 若采用有线传输，连接超声波水位计端的数据传输线缆应按要求将其密封好，防雨水进入，连接好的线缆应穿入悬臂钢管内部以起到保护的作用。10.4 安装方式应尽可能便于检修、维护或换装。
