| 标准编号 | GB/T 11828.4-2025 (GB/T11828.4-2025) | | 中文名称 | 水位测量仪器 第4部分：超声波水位计 | | 英文名称 | Instruments for stage measurement - Part 4: Ultrasonic stage recorder | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N93 | | 国际标准分类 | 07.060 | | 字数估计 | 18,114 | | 发布日期 | 2025-02-28 | | 实施日期 | 2025-09-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 11828.4-2025: 水位测量仪器 第4部分：超声波水位计
ICS 07.060
CCSN93
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 11828.4-2011
水位测量仪器 第4部分:超声波水位计
2025-02-28发布
2025-09-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 产品分类与组成 2
4.1 分类 2
4.2 组成 2
5 技术要求 2
5.1 外观 2
5.2 测量范围 2
5.3 分辨力 2
5.4 准确度 3
5.5 重复性 3
5.6 盲区 3
5.7 计时误差 3
5.8 电源 3
5.9 稳定时间 3
5.10 功耗 3
5.11 绝缘电阻 4
5.12 抗干扰 4
5.13 防雷 4
5.14 信号及接口 4
5.15 数据传输 4
5.16 功能 4
5.17 防水密封性 4
5.18 耐腐蚀性 4
5.19 工作环境 4
5.20 机械环境适应性 5
5.21 可靠性 5
6 试验方法 5
6.1 试验条件 5
6.2 主要试验设备 5
6.3 测定 6
7 检验规则 8
7.1 出厂检验 8
7.2 型式检验 8
8 标志和使用说明书 9
8.1 标志 9
8.2 使用说明书 9
9 包装、运输、贮存 9
9.1 包装 9
9.2 运输 10
9.3 贮存 10
附录A(资料性) 安装 11
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件是GB/T 11828《水位测量仪器》的第4部分。GB/T 11828已经发布了以下部分:
---第1部分:浮子式水位计;
---第2部分:压力式水位计;
---第3部分:地下水位计;
---第4部分:超声波水位计;
---第5部分:电子水尺;
---第6部分:遥测水位计。
本文件代替GB/T 1828.4-2011《水位测量仪器 第4部分:超声波水位计》,与GB/T 1828.4-
2011相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
---增加了盲区和发射角的定义(见3.5和3.6);
---细化了超声波水位计的结构组成(见4.2,2011年版的4.2);
---更改了准确度要求,进行了分级(见5.4,2011年版的5.2.4);
---增加了功耗的相关要求(见5.10);
---细化了信号及接口要求(见5.14,2011年版的5.2.15);
---增加了自校准要求(见5.16.2);
---更改了超声波水位计水上室外部分外壳防护等级要求(见5.17,2011年版的5.2.14);
---更改了工作环境要求(见5.19,2011年版的5.1)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中华人民共和国水利部提出并归口。
本文件起草单位: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、唐山现代工控技术有限公司。
本文件主要起草人:张玉成、周亚平、刘伟、裘劲松、于树利、苏南、范连志。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:
---2011年首次发布为GB/T 11828.4-2011;
---本次为第一次修订。
引 言
水位是水文监测的基本要素,是开展水利工程建设、防汛抗旱、水资源管理等工作的重要依据。现
代水利高质量发展对水位测量仪器的自动化、智能化和准确度水平提出了更高的要求,因此对水位测量
仪器进行标准化是促进水位测量仪器研制生产、检验和使用水平的基础性工作。
GB/T 11828《水位测量仪器》根据仪器的工作原理,拟由六个部分构成。
---第1部分:浮子式水位计。目的在于规定浮子式水位计产品技术要求、检验规则和方法。
---第2部分:压力式水位计。目的在于规定压力式水位计产品技术要求、检验规则和方法。
---第3部分:地下水位计。目的在于规定用于监测地下水位的水位计的产品技术要求、检验规则
和方法。
---第4部分:超声波水位计。目的在于规定超声波水位计产品技术要求、检验规则和方法。
---第5部分:电子水尺。目的在于规定电子水尺产品技术要求、检验规则和方法。
---第6部分:遥测水位计。目的在于规定遥测水位计产品技术要求、检验规则和方法。
水位测量仪器 第4部分:超声波水位计
1 范围
本文件规定了超声波水位计的产品分类、组成、技术要求、检验规则、标志和使用说明书等,描述了
试验方法。
本文件适用于测量江河、湖泊、水库、渠道等水体水位的超声波水位计。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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/T 4208 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 9359-2016 水文仪器基本环境试验条件及方法
GB/T 9969 工业产品使用说明书 总则
GB/T 17626.5-2019 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验
GB/T 17626.8-2006 电磁兼容 试验和测量技术 工频场磁场抗扰度试验
GB/T 18185 水文仪器可靠性技术要求
GB/T 50095-2014 水文基本术语和符号标准
3 术语和定义
GB/T 50095-2014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
将超声波换能器安装在水下或水上某一已知高程位置,通过记录换能器发射的声脉冲在换能器与
水面之间的最短往返传播时间和声波传播速度计算被测量水位的仪器。
[来源:GB/T 50095-2014,11.4.2.4]
3.2
超声波换能器安装在水面以上,以空气为超声波传播介质的超声波水位计。
[来源:GB/T 50095-2014,11.4.2.4(1)]
3.3
超声波换能器安装在水面以下,以水体为超声波传播介质的超声波水位计。
3.4
声路 acousticpath
超声波在介质中定向传播时有效覆盖的区域。
3.5
盲区 blankingdistance
距超声波换能器一定距离内的区域,在此区域内,不能提供有效的水位测量数据。
3.6
发射角 emissionangle
超声波水位计通过超声波的发射、反射及接收处理得到准确的水位数据所需要的发射角度。
示例:示意图见图1。
图1 15°发射角的示意图
4 产品分类与组成
4.1 分类
按超声波传播介质,超声波水位计可分为气介式超声波水位计和水介式超声波水位计。
4.2 组成
超声波水位计宜由超声波换能器、超声波发收控制处理、数据存储、显示、传输及电源等部分组
成,数据存储、显示、传输部分可根据需要选择配备。产品可采用一体化结构。
5 技术要求
5.1 外观
超声波水位计表面应清洁、无脱漆、无锈蚀。换能器黏结面不应有脱落现象。
5.2 测量范围
5.2.1 气介式
测量范围可分为0m~1m、0m~2m、0m~5m、0m~10m、0m~20m。
5.2.2 水介式
测量范围可分为0m~1m、0m~5m、0m~10m、0m~20m、0m~40m。
5.3 分辨力
分辨力可分为0.1cm、0.5cm、1.0cm。
5.4 准确度
测量范围不大于10m时,以静水施测结果为准,超声波水位计的准确度可分级表示,最大允许误
差应符合表1的规定。测量范围大于10m时,最大允许误差应不大于测量范围的0.2%。
表1 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
1 ±0.3 0.1 0~1、0~2、0~5
2 ±1.0 0.1、0.5 0~1、0~2、0~5、0~10
3 ±2.0 0.1、0.5、1.0 0~1、0~2、0~5、0~10、0~20、0~40
5.5 重复性
重复性用实验标准差表示,应小于最大允许误差绝对值的0.5倍。
5.6 盲区
气介式应不大于0.8m;水介式应不大于0.5m。
5.7 计时误差
具有计时功能的超声波水位计,计时误差应不大于±1s/d,且应具有校时功能。
5.8 电源
5.8.1 可采用直流或交流电源供电,宜采用可充电直流电源。供电电压应满足下列要求:
a) 直流供电电压应允许偏差-15%~10%;
b) 交流电源电压应为220V,应允许电压偏差±20%;频率应为50Hz。
5.8.2 对于一体化结构的超声波水位计,电池使用寿命宜不小于3年。
5.9 稳定时间
上电至仪器稳定正常工作时间宜不大于1min。
5.10 功耗
5.10.1 超声波水位计工作功耗(不含通信装置和显示器)应不大于1.2W。
5.10.2 一体化超声波水位计功耗要求如下。
a) 工作功耗(不含通信装置和显示器)应不大于1.5W。
b) 静态值守功耗(不含通信装置和显示器)要求如下:
1) 自报式工作模式:应不大于0.036W;
2) 查询-应答和兼容工作模式应不大于0.18W。
注1:自报式---当被测水位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,自动采集、存储数
据,并通过规定的信道向中心站传输相应的水位或报警数据。当被测水位无变化时,具有向中心站发送定时
报的功能,报送当前状态和数据。
注2:查询-应答式---支持现地和远程查询。
注3:兼容式---同时具有自报式功能和查询-应答功能。
5.11 绝缘电阻
换能器两信号线之间绝缘电阻应不小于5MΩ,电源线与机壳间绝缘电阻应不小于10MΩ。
5.12 抗干扰
超声波水位计应具有较强的抗干扰性能,应能在GB/T 17626.8-2006表1中2级的试验级别下正
常工作。
5.13 防雷
超声波水位计应具有防雷击能力,应能在GB/T 17626.5-2019表1中3级的试验后正常工作。
5.14 信号及接口
超声波水位计可支持多种接口,宜采用RS485或SDI-12串行接口,MODBUS-RTU协议或SDI-12
协议。
5.15 数据传输
5.15.1 超声波换能器至数据处理显示记录部分之间,采用专用电缆连接时,最大传输距离应不小于
100m。水介式超声波水位计的水下电缆应采用无接头耐水压的通信防水电缆。
5.15.2 一体化超声波水位计宜采用数字移动通信信道,应符合相应通信网络要求。
5.16 功能
5.16.1 应具备声速补偿、消除波浪影响功能。
5.16.2 宜具备自校准功能。
5.16.3 宜具备数据显示功能,显示方式可采用液晶显示屏、发光管显示器或外接显示设备等。
5.16.4 应具备自诊断功能,能提供故障等信息。
5.16.5 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,当存储数据存满时,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。
5.16.6 一体化结构的超声波水位计还应满足以下要求:
a) 具备预置换能器安装高程、时间、测量周期等参数的功能,能提供工况等信息;
b) 具备自报工作模式、查询-应答工作模式或兼容工作模式中任意一种工作模式。
5.17 防水密封性
超声波水位计水上室外设备外壳应能承受GB/T 4208中IP68防护等级的要求;水介式超声波水
位计换能器应能承受不小于1.5倍的工作水压力。
5.18 耐腐蚀性
超声波水位计应具有抗盐雾腐蚀的能力,应能经受48h的中性盐雾试验。
5.19 工作环境
5.19.1 气介式
工作环境应满足以下其中之一的要求:
a) 温度:-10℃~50℃,相对湿度:≤95%(40℃时);
b) 温度:-25℃~55℃,相对湿度:≤95%(40℃时);
c) 温度:-10℃~60℃,相对湿度:≤98%(40℃时)。
5.19.2 水介式
5.19.2.1 水下部分
水下部分工作环境应满足以下要求:
a) 温度:0℃~40℃(接触的水不结冰);
b) 传感器表面无淤泥覆盖。
5.19.2.2 水上部分
水上部分工作环境的要求应满足5.19.1的规定。
5.20 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。试验后包装箱
应不变形、不开裂,开箱后受试产品不应有变形、松脱及损伤,功能应正常。
5.21 可靠性
在满足正常维护条件下,其平均无故障工作时间应大于16000h。
6 试验方法
6.1 试验条件
6.1.1 试验环境条件应符合以下要求:
a) 温度:0℃~40℃;
b) 相对湿度:不大于95%。
6.1.2 准确度、重复性测试应在专用水位试验台上试验,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。
6.1.3 测试时,声路不应受到干扰。
6.1.4 测试过程中不应对被测试的超声波水位计进行调整。
6.2 主要试验设备
主要试验设备应包括:
a) 专用水位试验台;
b) 高低温试验箱;
c) 工频磁场发生器;
d) 雷击浪涌发生器;
e) 兆欧表;
f) 万用表;
g) 功率计;
h) 振动试验台;
i) 跌落试验台。
6.3 测定
6.3.1 外观
目测检查仪器外表面。
6.3.2 测量范围、分辨力、准确度
在测量范围内(最大宜为10m),模拟水位升和降的全程,比测点每米不应少于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。
6.3.3 重复性
在测量范围内(最大宜为10m),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,至
少进行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公式(1)计算。此试验应在不同
水位测点上重复3次,取最大值。
s=
i=1
(xi-x)2
n-1
(1)
式中:
s ---实验标准差;
xi---第i次测量的结果;
n ---每个水位测点上的测试次数(n≥6);
x ---n次测量结果的算术平均值。
6.3.4 盲区
根据5.6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,判定盲区。
6.3.5 计时误差
在室内应首先对计时部分进行校时,之后进行不少于3d的不间断运行。
6.3.6 电源
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,参照6.3.2进行试验。
6.3.7 稳定时间
使用秒表,在超声波水位计上电开始即刻计时,至稳定显示水位数据止,测量此时段所用时间。
6.3.8 功耗
6.3.8.1 超声波水位计
将万用表串接在受检样品的电源输入端,测量电流峰值。
6.3.8.2 一体化超声波水位计
将万用表串接在受检样品的电源输入端,在静态值守状态下,测量静态值守电流峰值,计算功耗。
然后,使受检样品处于工作状态,通信模块和彩显断电,测量工作电流峰值,计算功耗。
6.3.9 绝缘电阻
用万用表测量水介式换能器两信号线间的绝缘电阻,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
抗干扰应按GB/T 17626.8-2006第8章规定的方法进行试验。
6.3.11 防雷
防雷应按GB/T 17626.5-2019第8章规定的方法进行试验。
6.3.12 信号接口与数据传输
信号接口与数据传输测试要求如下:
a) 模拟量接口试验,用万用表测量接口的输出电压或电流,应在其规定范围内;数字量接口试
验,根据接口通信协议,用计算机或带此接口的专用设备进行测试;
b) 超声波换能器与数据处理显示记录部分采用专用电缆连接时,测量电缆长度。
6.3.13 功能
功能测试应符合下列要求。
a) 模拟运行被测超声波水位计,检查其是否具备声速补偿、消除波浪影响功能;检查是否具备预
置换能器安装高程、实时时间、测量周期等参数的功能;检查是否具备自诊断功能;检查是否能
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。
b) 对于一体化超声波水位计,功能测试根据下列工作模式确定:
1) 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;
2) 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示结果;
3) 查询-应答:中心站随机发出10次召测查询命令,均应随时响应,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。
6.3.14 防水密封性
6.3.14.1 将超声波水位计换能器放入压力容器中,施加1.5倍的工作水压力,保持30min,试验后超声
波水位计应正常工作。
6.3.14.2 按GB/T 4208规定的方法进行外壳防护等级试验。
6.3.15 耐腐蚀性
按GB/T 9359-2016中5.4规定的盐雾试验方法进行试验。
6.3.16 工作环境、贮存环境
工作环境、贮存环境应按GB/T 9359-2016中5.1、5.2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10Hz-150Hz-10Hz、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。
6.3.17.2 自由跌落
在包装状态下,选取跌落高度为30cm,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3次。
6.3.18 可靠性
可靠性试验可按GB/T 18185的规定执行。
7 检验规则
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。
7.1.2 出厂检验应按5.1、5.3、5.5~5.8、5.17、5.18的要求和其对应的试验方法逐项进行。
7.1.3 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 要求
型式检验应按本文件规定的全部试验项目(可靠性除外)进行全性能检验。有下列情况之一时,应
进行型式检验:
a) 新产品提交技术(定型)鉴定或产品科技成果(项目)鉴定前;
b) 新产品试生产、产品停产后复产、产品转产或转厂;
c) 产品结构、材料、工艺有重大改变;
d) 正常生产时,定期或积累一定产量后;
e) 出厂检验结果与上一次型式检验有较大差异时;
f) 国家质量监督机构提出进行型式检验要求时;
g) 根据合同规定双方有约定时。
7.2.2 抽样规则
型式检验的样品应从经出厂检验的合格产品中随机抽样,应不少于3台;若产品总数不足3台,应
全数检验。
7.2.3 判定规则
判定规则如下:
a) 型式检验中有两台以上(包括两台)产品不合格时,应判该批产品不合格;
b) 有一台不合格时,应加倍抽取产品样品进行检验,若仍有不合格时,判该批产品为不合格;若全
部检验合格,则除去第一批抽样不合格的产品,该批产品应判为合格。
8 标志和使用说明书
8.1 标志
8.1.1 产品标志
超声波水位计应在显著部位设有铭牌,并清晰标识以下内容:
a) 产品型号及名称,可有二维码;
b) 生产单位名称及商标;
c) 生产日期及出厂编号。
8.1.2 包装标志
在包装箱的适当位置应标有显著、牢固的包装标志,包括以下内容:
a) 产品型号及名称;
b) 产品数量;
c) 箱体尺寸(mm);
d) 净重或毛重(kg);
e) 运输作业安全标志;
f) 到站(港)及收货单位;
g) 发站(港)及发货单位;
h) 产品符合的标准编号。
8.2 使用说明书
使用说明书应满足GB/T 9969的规定,应明确写明接口定义和通信协议,以及主要技术参数(测量
范围、分辨力、准确度、盲区、发射角等)、安装方法以及常见故障的处理方法,安装的相关注意事项宜参
考附录A。
9 包装、运输、贮存
9.1 包装
9.1.1 包装箱应牢固,应做到结构合理、紧凑、防护可靠,在正常储运、装卸条件下,应保证产品不致因
包装不善而引起产品损坏、散失等。
9.1.2 包装应有保证箱......
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