超声波流量计说明书

一概述

§1.1 引言

欢迎您使用我公司研制生产的新一代JXUF系列超声波流量计/超声波热量计/流量变送器。

新一代JXUF系列超声波流量计/超声波热量计/流量变送器是在JXUF第七版及第十一版超声波流量计的基础上，集11年专业生产制造超声波流量计的技术与经验，采用TI的MSP430FG4618低功耗单片机，最新开发的高性能、低价格、可靠性好、功能强大的全新系列产品。新产品无论在测量精度、测量稳定性、通讯协议、使用方便性等方面都较原第7版超声波流量计有了很大的提高。同时实现了生产过程中元器件参数无调整化，生产工艺更简单更可靠，产品一致性好，从而保证每一台出厂产品都达到最佳性能。

在软件操作菜单上继续延用第七版超声波流量计友好的用户界面，只是个别菜单的功能做了改动或增加，保证了公司的老用户非常简单容易的掌握。

新一代JXUF系列超声波流量计/超声波热量计/变送器目前有四个不同式样的主板版本供用户选用，这四个版本分别称为第十二版、第十三版、第十四版和第十五版，简称为JXUF12，JXUF13，JXUF14，JXUF15。

本说明书适用于变送型(JXUF12主板)、模块型(JXUF13主板）、简易变送型(JXUF14主板）、固定分体式(JXUF13主板、JXUF15主板）、固定一体式(JXUF12主板、JXUF13主板或JXUF14主板）等型号的产品。并对产品的安装、操作及通讯进行详细介绍。

§1.2 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：

Tup ·Tdown MD V T

?=

sin2θ

×

F=900×π×D 2×V

其中 其中

q 为声束与液体流动方向的夹角 F 为瞬时流量（单位：立方米/小时） M 为声束在液体的直线传播次数 D 为管道的内径（单位：米） D 为管道内径 V 为流速（单位：米/秒） Tup 为声束在正方向上的传播时间 Tdown 为声束在逆方向上的传播时间

DT=Tup-Tdown 时差

§1.3 主板电气原理框图

§1.4 特点

新一代的JXUF 系列超声波流量计/超声波热量计/流量变送器继承了原有产品的优点

外，同时还具有以下特点：

(1) 每个周期采样次数提高到了128次(第七版流量计每个周期采集50次) ，测量结果更稳定，能够满足绝大多数清水和污水以及多种化学液体的流量测量需求，甚至含有大量悬浮物的纸浆也可以测量。

(2) 使用了电气隔离的直流电源供电，使主机可靠性和抗干扰性大大提高。在变频和高压条件下可以更稳定的工作。对于主机单独工作，又不具备24V 电源的应用场合，用户可以选用一市售功率为2W 左右的24V 电源适配器(或我公司提供的串口键盘操作显示器) 给主机供电。对于现场无电源的情况，用户可以选用15W 的太阳能电池板配接12V/30AH 铅酸电池组可以实现连续一周时间阴天的连续供电。

(3) 测量主机板上都带有标准的隔离RS-485接口，能够同时支持MODBUS ，M-BUS 两

种标准协议，并完全兼容原7版流量计协议以及汇中公司产的多种流量计水表协议。

(4) 测量主板上都带有一个串行扩展总线接口，用户可以选用各种功能扩展模块进行功能扩展。可扩展功能有4～20mA电流环输出、频率信号输出、大容量数据记录、热敏打印机等功能。

(5) 测量主板可以使用多种不同接口的键盘显示器进行操作及设参。一种是插接在主板并口上的并行键盘显示器，一种是挂接RS485上的串口键盘显示器。当使用挂接在RS485接口的键盘显示器时，测量主机(详见第四章并口及串口键盘显示及操作) 可以安装或者放置在测量现场。而RS485接口的键盘显示器可以安装在远至1KM之外仪表控制室中。具有抗干扰性强、工作可靠、节省传感器信号电缆等特点。同时带有RS485的串口键盘显示器还能够为现场主机提供工作电源。

(6) 主板(JXUF15除外) 都具有一个96段LCD数段式显示器。能够显示数十个常用测量数值及仪表参数。参数设置完成以后，主板可以单独工作，而不再需要键盘显示器。用户可以使用主板的按键翻查数段式显示器。

(7) 主板(JXUF14除外) 具有两路三线制PT100铂电阻输入电路，接入铂电阻就成为一个完整的超声波热量计。同时增加了温差灵敏度功能,防止长期低流速或者低温差时热量的无效累积。

(8) 主板(JXUF14除外) 具有三路模拟输入回路。可输入压力、液位等物理量，作为简易RTU使用。

(9) 软件操作窗口增加了一个故障计时器(位于菜单M+9) ，当仪表不能正常计量时，时间值就会增加。

(10) 具有多达8种不同的语言界面供选用。

(11) 主板可以适用任何类型的传感器，包括外缚式，插入式，π型管段式，标准管段式。一体式标准管段传感器的管道参数以及标定参数全部由生产厂家输入完成，用户不再需要输入任何参数，只要接通电源流量计就可以工作。

§1.5 性能参数

§1.6 用途

可广泛应用于石油化工、冶金、电力、水利、自来水公司、能源监测等几乎所有液体的在线计量与系统监测，实现各类流体的流速、流量、累积量的计量与检测及流量开关、流体辨别等功能。

二产品介绍

新一代JXUF超声波流量计/超声波热量计/超声波变送器由测量主板、功能扩展模块及远程显示操作终端等部分组成。用户可根据自身的需求选用合适的配置。最简易的配置只需一块测量主板和一付传感器就可以完成流量计量功能。

§2.1 变送型超声波流量计/热量计

JXUF变送型超声波流量计/热量计是将JXUF12主板封装在一个密封浸水型铸铝壳体内组成一个完整的现场主机，工作电源为单一直流24VDC(08年下半年更改为8-36VDC)，标准隔离RS485输出。现场测量主机（一次表）可以焊接在被测管道上或者是挂在测试井壁上。也可以通过带有RS485接口的键盘操作显示器（二次表）设置参数或连接到远至1KM 之外仪表控制室中。同时二次表（220VAC或24VDC）还能够同时为现场主机提供工作电源。具有造价低、抗干扰性好、工作可靠等特点。

§2.1.1 可选配件

⑴外缚式传感器（标准L1型、标准M1型、标准S1型、高温S1H型、高温M1H型）

⑵插入式传感器（标准插入B型、水泥插入B型）

⑶管段式传感器（π型管段式、标准管段式）

⑷远端二次操作仪表（壁挂式、盘装式）

⑸PT100三线制铂电阻（用于实现热量计量功能）

⑹管箍（用于铸铁、玻璃钢、PVC等不可以直接焊接被测管材的插入传感器安装）

⑺SEYV75-2型专用双绞屏蔽电缆

⑻电源及RS485四芯电缆

⑼本地测量主机支柱（用于将一次表焊接在被测管道上）

⑽超声波测厚仪（用于测量管道壁厚，减少人为误差，提高测量精度）

§2.1.2 接线图及外形尺寸图：

二次表尺寸及接线图(单位mm)

§2.2 经济型超声波流量变送器

JXUF经济型超声波流量计是将JXUF14主板（JXUF12、JXUF13主板的简化版）封装到一个密闭壳体中。工作电源为单一隔离24VDC，标准隔离RS485输出，只保留了流量测量功能，其它如模拟输入、模拟输出等功能需要通过板上的串行扩展接口外挂功能扩展板才能实现。JXUF14主板除适合做成低成本流量变送器外，还适合做为多通道超声波计的一个

通道板。

§2.2.1 可选配件

⑴外缚式传感器（标准L1型、标准M1型、标准S1型、高温S1H型、高温M1H型）

⑵插入式传感器（标准插入B型、水泥插入B型）

⑶管段式传感器（π型管段式、标准管段式）

⑷远端二次操作仪表（壁挂式、盘装式）

⑸管箍（用于铸铁、玻璃钢、PVC等不可以直接焊接被测管材的插入传感器安装）

⑹SEYV75-2型专用双绞屏蔽电缆

⑺电源及RS485四芯电缆

⑻超声波测厚仪（用于测量管道壁厚，减少人为误差，提高测量精度）

§2.2.2 主板尺寸图(92x36mm)：

§2.3 超声波流量/热量变送模块

JXUF型超声波流量/热量模块（JXUF13）是在我公司的第十一版超声波变送器模块的基础上研发的。将JXUF13主板装在一个标准的带轨道安装的塑料壳体内，不连接键盘操作显示器可独立工作，既可以作为单个独立的超声波流量计/热量计工作，也可以多个组合完成管网区域流量或热量计量，同时也可以多个模块组合成一台多声道超声波流量计/热量计，具有体积小、重量轻、价格低等特点，特别适合于系统集成商的配套工程使用，是水利及供热系统等联网监控项目的首选流量以及热量测量仪表。

可选配件

⑴外缚式传感器(标准L1型、标准M1型、标准S1型、高温S1H型、高温M1H型)

⑵插入式传感器(标准插入B型、水泥插入B型)

⑶管段式传感器(π型管段式、标准管段式)

⑷远端二次操作仪表(壁挂式、盘装式)

⑸PT100三线制铂电阻(用于实现热量计量功能)

⑹管箍(用于铸铁、玻璃钢、PVC等不可以直接焊接被测管材的插入传感器安装)

⑺SEYV75-2型专用双绞屏蔽电缆

§2.4 固定分体式超声波流量计/热量计

新一代JXUF型固定分体式超声波流量计/热量计是已广泛应用的第七版产品的升级替代产品，其外形尺寸不变，主板与一个20线并口键盘之间连接而实现现场的在线计量与操作。其中盘装表内装配JXUF13主板，壁挂主机内装配JXUF15主板，未来将依然是我公司的长线产品。

可选配件

⑴外缚式传感器(标准L1型、标准M1型、标准S1型、高温S1H型、高温M1H型)

⑵插入式传感器(标准B型、水泥B型)

⑶管段式传感器(π型、标准型)

⑷PT100三线制铂电阻

⑸SEYV75-2型专用双绞屏蔽电缆

⑹管箍(用于铸铁、玻璃钢、PVC等不可以直接焊接被测管材的插入传感器安装)

§2.5 一体管段式超声波流量计/热量计

JXUF型超声波流量计/热量计是根据用户的不同需求将JXUF12、JXUF13或JXUF14主板连接一个20线并口键盘显示器后封装到一个160×100×65mm的压铸铝壳中，实现现场的在线显示与操作。该款产品解决了外缚式和插入式传感器在安装过程中由于人为等原因造成被测管道参数不准确引起误差而造成测量精度下降的问题。具有精度高、量程比宽、

无压力损失、安装简单、无需设参等优点，是未来超声波流量计/热量计的发展方向。

§2.5.1 可选配件

（1）PT100三线制铂电阻（用于实现热量计量功能）

（2）超声波测厚仪（用于测量管道壁厚，减少人为误差，提高测量精度）

§2.5.2 法兰机械尺寸图及管道参数

法兰式机械尺寸图

法兰式机械尺寸图*材质不锈钢/碳钢

三本地显示及操作

§3.1 本地段式LCD显示及操作

新一代JXUF主板（除JXUF15外）上都有一个96段LCD显示器，最常用的8个窗口排在最前面，并且具有三角形指示器指向面膜上的说明字符，便于用户辨认。并具有自动循环显示功能。循环间隔为固定8秒时间。

本地段式LCD显示器只能用于显示目的，仪表的设置需要使用并口键盘显示器，或者使用RS485接口的串行键盘显示器才能进行。

显示样式如左图所示：

*

*

* Q值）。

* Array

* 表示存在需要修理的故障。

* 表示流体流动方向。

* 表示流量为零或未达到额定灵敏度。

* 表示瞬时流量(立方米/每小时)。

* 表示瞬时热量(吉焦耳/每小时)。

* 表示累积热量(千瓦时)。

*

对于JXUF12主板操作本地显示器有两套按键，每套有两个按键，两套按键两两并联，两个按键分别成为下移键和上移键。一套为普通按键，位于本地显示器的左上方。另一套为磁性按键，下移键位于本地LCD显示器的右面或右下角，而上移键则位于显示器的左面或者左上角，不需要打开机壳使用专用磁性棒即可进行翻页操作。

对于JXUF13主板则使用位于LCD显示器附近的单一轻触按键进行翻页操作。

对于JXUF14主板则只有一套磁性按键，下移键位于本地LCD显示器的右面或右下角，而上移键则位于显示器的左面或左上角，无需打开机壳使用专用磁性棒即可进行翻页操作。

对于JXUF15主板本地则没有LCD显示器.

本地LCD显示总共能够显示40个不同的窗口内容，分别称为窗口00至窗口39。具体内容请见下一节本地显示内容一览表。

本地LCD显示能够设置成两种显示方式，一种是固定显示方式，另一种是自动循环显示方式。在M3·(M3A)窗口中输入2~39的数字表示设置成自动循环显示方式。输入0，1表示固定显示方式。

上电时默认进入本地显示00窗口。使用上下键可以移动至其他本地显示窗口。

在本地窗口循环显示状态下，停止操作60秒之后，本地LCD显示会以8秒间隔自动从显示窗口00循环至M3.所定义的窗口。如此设计是为了当用户无法操作按键时，只要等待足够长的时间，照样能够读出多个窗口的内容。

本地LCD显示器在循环显示状态下，用户第一次按键，显示会进入上次用户按键所移动的窗口，再次按键则会进入该窗口的上一个或下一个窗口。例如用户使用上移或下移键移动到窗口L5后，停止按键超过了60秒，则自动循环显示状态启动，此时再次按键，显示就会再次回到窗口L5。

本地LCD显示器在循环显示状态下，按住下移键超过3秒钟，显示会直接进入窗口00。

§3.2 本地LCD显示器显示内容一览表

§3.3 本地显示状态代码及故障判断

通过查看本地LCD显示器第07号窗口，可以判断当前流量计的工作状态。

07号主窗口显示格式样式：FxG SS Q

SS 为00~99的数值，表示当前信号强度。正常范围50~99，越大越好；

Q的数值范围为0~9，表示当前信号质量，正常工作范围5~9，越大越好；

G 表示信号调整步骤。正常工作时为空格，调整信号过程中显示3、2、1等；

X 表示当前系统工作状态代码，含义分别如下

“-”表示正常工作，对应“R”状态，“1”表示信号太低错误

“2”信号差错误“3”管道空错误

“4”电路硬件错误“5”正在调整电路增益

“6”频率输出超量程错误

“7”电流环输出电流过量程错误（一般情形下需要设置最大量程）

“8”内部数据寄存器校验错误“9”主振频率或者时钟频率存在错误

“A”参数区存在校验错误“b”程序存储器数据校验错误

“C”温度测量电路可能存在错误“d”保留待用

“E”内部计时器溢出错误“F”模拟输入电路存在错误

如果工作状态代码同时存在多个，显示将以每秒更换一次的顺序循环显示。

四并口及串口键盘显示及操作

§4.1 并口键盘

并口键盘显示器是一个具有20线接口的简单键盘，用于显示流量计所测量的结果以及设置流量计参数之用途，正常情况下，每台固定分体式、一体式超声波流量计/热量计出厂时都随机配有并口键盘，以方便用户现场的在线操作与测量。

§4.2 串口键盘

串口键盘显示器是挂接在串口RS485上的一个键盘显示器。其作用及其操作完全和并口键盘显示器一样，同时可为主板提供所需的24VDC电源。

串口键盘显示器只能使用在单机环境下，而不能应用于超过两台JXUF的数据采集网络中，当用户既需要把JXUF连接于RS485网络中，又需要使用RS485串口键盘显示器显示测量结果，用户就需要使用我公司正在开发的网络型键盘显示器。

§4.3 按键功能

新一代JXUF系列超声波流量计/热量计设参时需连接并口或

(二次仪表) ，说明如下：

和用于进入上一级和下一级菜单，输入数字时

正负号键；

键（以后文字描述时，简称为M键）用于访问菜单，先键入

即可，其中“11”是管外径参数窗口地址码；

键，为回车键，也可称为确认键，用于“确认”已输入数字或所选择内容。另一个功能是在输入参数前按此键用于进入“修改”状态。

蜂鸣器发出的按键提示“吡吡”音，可使用77号窗口选择第15项关闭。

§4.4 窗口操作

新一代JXUF 系列超声波流量计/热量计采用了窗口化软件设计，所有输入参数、仪器设置和显示测量结果统一细分为100多个独立的窗口表示，使用者通过“访问”特定的窗口即可达到输入参数、修改设置或显示测量结果的目的，窗口采用两位数字（包括+、-号和·）编号，从00~99，然后是+0、+1、-0、-1、·0、·1等。窗口号码或称窗口地址码，表示特定的含义，例如11号窗口表示输入管道外径参数，25

例如欲输入或查看管道外径参数，窗口地址为

如当前窗

口为66即进入窗口6564回到窗口65

，

再又进入窗口66。

窗口地址码的安排是有一定规律的 (请见下一节“菜单分类”)，使用者并不需要一一记住，只需记住常用窗口的地址码以及不常用窗口的大体位置即可。使用时暂时进入大体相

键找到欲访问窗口。

总之，有机的结合使用快捷方法和移动方法，可以发现访问窗口的操作方法实际上既简单又方便。

窗口本身主要分为三种类型：

（1）数据型,例如M11，M12； （2）选择项型，例如M14；

（3）纯显示型，例如M01，M00。

进入11

号窗口，所显示的键，在屏幕第二行左端显示“

>”

>”和闪动的光标，表示进入可修改选择状态。使用者可使

14号窗口，

“1. 可在修改状态下行将显示“1.

须在47号窗口中选择“开锁”项，并输入原密码后，方能进行修改操作。

§4.5 菜单分类

JXUF系列超声波流量计的特色是全部使用窗口操作。

菜单按下列规律安排：

00~09 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、模拟输入当前量、当前工作状态、今日流量等。

10~29 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，显示安装距离、参数固化等。

30~38 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，可以选择工作单位系，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。

40~49 号窗口包括流量修正操作窗口和网络标识地址码（46号）、密码保护（47号）、线性度折线修正（48号）等。

50~89 号窗口包括定时输出、RS485输出、继电器输出、电流环输出、批量控制器、LCD 显示器、日期时间、频率信号输出、报警输出、模拟输入、日月年累积器、热量测量等功能的设置和操作。

90~94 号窗口为流量计检查窗口。90号窗口显示信号强度和信号质量Q值；91号窗口显示信号传输时间比；92号窗口显示通过测量估计的流体声速；93号窗口显示测量的信号传输总的时间和时间差；94号窗口显示雷诺数和仪器自动修正系数。

95 号窗口是进入此窗口就启动了流量计的循环显示功能顺序为M95→M00→M01→M02→M03→M04→M05→M06→M07→M08→M09→M90 →M95时间间隔为8秒。

+0~+9 号窗口是附加的一些次常用功能窗口，包括上断电时间记录、总工作时间、总上电次数等。甚至还包括一个单精度函数计算器。

还有一些窗口是有关硬件调试操作的，只用于厂家调试。详细的说明请见“操作使用”和“菜单窗口详解”章节。

§4.6 菜单一览表

红色字样表示新添加或改变功能（相对7版流量计），蓝色字样 表示热量测量有关菜单。

§4.7菜单窗口详解

阅读本节时请持实物一一对照，便于熟悉理解。

进入显示窗口的快捷方法是键入 键，然后键入两位数字表示的窗口号码

在相邻窗口之间移动，使用

或

键

瞬时流量/净累积量

显示瞬时流量和净累积流量。 如果累积器已关闭（见M34），所显示的净累积值为未关闭前的累积量值。净累积量等于正累积量与负累积量的代数和。

瞬时流量/瞬时流速

本窗口只用于显示瞬时流量和瞬时流速。

瞬时流量/正累积量

本窗口只用于显示瞬时流量和正累积器累积流量。 正累积器累积单位的选择参见窗口M32。

如果正累积器已关闭，显示的正累积量是未关闭前的累积量值。

瞬时流量

/负累积量

本窗口只用于显示瞬时流量和负累积器累积流量。 负累积器累积单位的选择方法参见窗口M32。 如果负累积器已关闭（见M36），则显示的是未关闭前的负累积量。

日期时间/瞬时流量

本窗口只用于显示当前日期时间和瞬时流量。 输入时间的方法参见窗口M60。

热量/净热

本窗口只用于显示瞬时热量和累积热量。具体热量测量方法详见“能量测量”部分。

显示温度输入T1、T2

显示PT100铂电阻的阻值以及对应的温度值。

模拟输入AI3、

AI4

本窗口显示模拟输入AI3、

AI4电流值及其对应的温度值、压力值或液位值。

系统错误代码

显示机器的工作状态及错误代码。错误代码可能同时有多个。

今日流量

显示今日流过的净累积流量。

管道外周长

本窗口用以输入管道外周长。如果已知的条件是外直径，则在11号窗口中输入管外径。

管外径

本窗口用于直接输入管道外径，也可以在M10窗口输入外周长。管外径的范围必须大于

10mm ，小于6000mm 。

注：管道外径和管道外周长输入其一即可。

管壁厚度

本窗口用于输入管壁厚度。如已知管内径，可跳过此窗口进入M13输入内径。

管内径

本窗口用于输入管道内径。如已输入了管道外径（或外周长）和管壁厚度，则可使用

（注：管壁厚度和管内径输入其一即可。）

管材

： 0.碳钢 5.PVC 、聚氯乙烯 1.不锈钢 6.铝 2.铸铁

7.石棉 3.球墨铸铁

8.玻璃钢 4.铜

9.其它