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多普勒超声波流速仪流量计
8 `% s+ S0 ^: N& w! \3 o HR7600-2型
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, Q3 c" |! u K 陕西恒瑞测控系统有限公司
1 z* C5 n; w7 n% R 第一章 产品彩照及其简介 * x* @# i4 X* f5 m; _. R+ Z
多普勒超声波流速仪流量计产品根据超声多普勒效应原理测量流速，并可通过压力传感器测量水位和温 度传感器测得水体温度。壳体采用PVC 塑料，能够有效防水密封。 2 U" O& O6 n' z* {
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
. q: P# h- C9 |+ g( P( D7 Q ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
4 r" |, b4 H7 Q6 ]7 `4 \ ◆ 设备全部采用电子设计，宽电压供电、低功耗，无机械部件。具有测量 准确、稳定的优点，可靠性高，抗干扰性强。 # v, g) h+ A, B# P* g0 y3 S7 f: E
◆ 应用范围广泛。可以在纯净水到黄河水的各种水环境中应用。
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# Y4 u# g: P# h& u# f4 y4 m& u* y 第二章 产品原理 多普勒超声波流速仪流量计原理：当超声波声源和观察者做相对运动时，观察者接收到的 频率就会和超声波声源频率不同。因此，相对于超声波换能器的随水移动的小颗粒、 小气泡也会使换能器接收频率的改变，且随水中悬浮运动速度的增加而增加， 由此 测出多普勒频移
6 M! B; V3 G* ^0 i. ^) M ，也就测出了多普勒海流仪所处点水的流速。再乘以渠道的截面 积，得到流量信息。
8 r! i* }" F1 ?4 }8 a 因为多普勒流速测量要用到水中声音传播的速度，而声音在水中传播速度与 水温密切相关，因此设备内置了温度传感器用于温度测量，进而修正声速。 T* Z% ]' N/ M- d2 [: ]4 Y/ N
液位深度测量采用了压力传感器，测量流速传感器所处位置距离液面的距 ! ~/ b4 H H" L+ S3 l8 ~- c( m4 _
离。 5 I' P7 B& P' Q# w
第三章 产品技术指标 + g' }5 [% p$ x
3.1 测量指标 : }" T( ]+ |' W7 h
内容 范围 精度 $ C; M( G2 u, c9 s
流速范围（m/s） 0.021米/秒～6.00米/秒（～ 12.00米／秒可订制） ±1.0%±1cm/s
1 a+ ?3 q+ R/ l; q& U, @' r 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
) S9 i; q/ [0 H2 Y 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm 5 j2 P4 D O0 P0 o
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 2 \8 B5 F1 w& e3 Z; e
累计流量 0.1立方米～999999立方米 4 m! n" n. \5 u
3.2 性能参数
# {% E: m* D7 E% B 电气内容 范围 备注
: v% H. |: f2 f+ t7 \) j 工作电压（V） 7.5V～24VDC ; F# T& s/ A2 O$ E1 g3 M6 T8 _
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
2 a4 Q [6 U" s& `, y 工作水深（m） 0.1米～10米 $ V4 v9 _+ G! y+ c
数据更新周期（s） 6秒-60 秒 . ^: S2 \1 [% t% R0 T
3.3 其他 ! `- `' F+ k1 L( ^. J( Z) V
测量种类：点流速、液位、温度、流量 0 s7 Z5 T6 a; g0 x. F4 s
防护等级：IP68 & Z( G d& @8 L3 Q4 Z9 s) A" G; e
测量方式：在线式 , r. W- `7 I: L5 h" N3 _6 b, w
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 . b; l4 _8 c7 G& Y2 y
供电方式：电池、太阳能、市电
" Q# x/ q6 H3 A6 q, @; I 输出信号：Modbus RS485 + J6 m1 G6 }& c) x/ r# w
输出信号内容：点流速、水位、温度
* z' ^* s5 r& y3 h8 v; T+ R0 R, v' B 内容：瞬时流量 液体酸碱度要求：pH值6~8 液体压力要求：自然环境状态下，1个标准大气压 连续工作功耗：12V*65mA=12V*0.065A≈0.8W 1 Q; V! n: r! p; P' T5 r
第四章 安装说明 ( {" I2 \' P. ?
4.1 渠道内安装条件和位置 0 V0 C; }: G. P9 N
1.由于多普勒法流速测量受流体中气泡等因素影响较大的特性，传感器安装位 置需满足峰值流速时该处流体平稳的条件。自然水道，渠道多以距上游5倍于水 道、渠道宽度的位置，距下游3倍于水道、渠道宽度的位置为最低要求，对应20 倍，5倍宽度的位置为宜。
& f% p% j, \; [) ?# S b 2. 在河流、渠道上测量，只需最低液位超传感器以上10厘米，即可测量。 * B8 o/ ^' a& h: s! V) b+ E
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
! B% I% _; v, G/ g' z 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 : v" p) a: X9 f/ @
5.标配型号可测最大流速为6.0米／秒，可定制满足10.0米／秒的需求。
2 g* @: \" ?3 }' }7 y; D 6.若安装位置紊流现象严重，在缺少率定数据支持的情况下可能会对测量结果 产生较大误差。建议选取流体平稳流动位置（需考虑流量峰值，流体内固体杂质等 因素）部署传感器，也可咨询我司了解单波束多普勒剖面流量计（ADCP)的产品 特性。 ( w* o& r/ S; u$ j. R' W e: \) c; E' b
7.传感器垂直安装位置以避免渠底泥沙沉积物掩埋，水生植物缠绕和石头碰撞 等情况的原则下尽量靠近渠底，同时需考虑液位高度。距渠底10厘米至25厘米为 宜。 5 \, x! A8 o4 P8 n" O# r' w/ h4 ~
8.传感器需水平安装。
* F* y* \ g4 b: w 9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 * H" [9 F! R8 R
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" |. @) @3 \& ^' D3 f8 q. Z0 o 水流平稳的渠道
* x! T' `5 f" p& {. v 超声波多普勒流量计安装位置的上游要有渠道宽度20倍的直渠道，下游要有 渠道宽度5倍的直渠道。 4 b- v0 F( {3 E( B& o
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C6 h9 m0 i" e) k b/ ^ 传感器安装点上游和下游直渠道要求 + \! `3 m) K2 P g
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传感器安装点上游和下游直渠道要求 ( J0 C$ c& N% u2 Y' l: p
有些现场因为实际渠道条件限制，造成安装地点上游达不到20倍的直渠道， 下游达不到5倍的直渠道。最低要求是上游5倍的直渠道，下游3倍的直渠道。 8 ~' s: @0 l1 F1 j, N" ~9 _
如下图实例：因为在山区，多为弯渠，达不到标准的上游直渠道要求，在这 个点安装实际流速是0.90～0.95米/秒，测量出来的值是0.65～0.80米/秒。
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错误安装示例：传感器安装点上游直渠道达不到20倍的要求 + j7 Y V& z: B$ G
如果安装在闸门下游(最少要30倍以上的直渠道)，特别要注意观察水面情况， 是否平稳。 ) R, `9 P+ G7 J: N: i$ w7 i1 u# ]
如果传感器安装地点离开闸门的距离已经有30倍的渠道宽度，但是水面还是 不平稳，那就需要加大传感器距离闸门的距离，直到水流平稳为止。这个距离没有 限制，可能是60倍的渠道宽度，80倍的渠道宽，直到水流平稳为止。 7 s2 c& v7 `6 n% G! u5 J3 t
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. ]$ G z& R: N) W( D o 闸门现场水流情况 " T6 U! X: J- j5 X3 D: i; v
下图为实际安装位置，是距闸门50倍渠道宽度的位置水流才平稳，在下图中 红色圆圈位置安装。
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$ k6 I! m* \; e+ S1 n* i 确定安装高度 2 s8 m7 V9 p3 T* x
探头距渠底的理想高度为100mm—250mm，具体要根据渠道的最低水位确 2 |4 [9 U6 A& m" s& P( ~
定。
: T, F# Q' q( ? R$ D 传感器应尽量安装于靠近渠底，如果渠底有很多沉淀物、淤泥、水草或者有
x' Q) u. |# A 石头会滚动，可以抬高安装位置，避免被沉积物与水草覆盖探头，或者被石头冲击 探头，造成探头损坏。 & G2 K0 b& v5 U; r
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7 E; h9 g! n: t0 D/ ^$ c; O8 N3 b% j 最低水位比传感器高10厘米以上 9 {- B' ^' t0 U' p8 \ @. M/ r
水平安装位置的选择 1 l8 k2 C$ u) u4 n8 r N$ ^
20米以下宽度的渠道，如果是矩形渠道，是安装在整个渠道宽度的15-20%
9 s I9 K4 N" K7 @2 T# V4 a" Z 处。因为安装在这个位置，最接近整个渠道水平方向上的平均流速。
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: i/ I2 Y% [* F* X 矩形渠道安装位置要求 , r) s% s$ T1 ^: E. x, w/ f
梯形渠道安装：传感器安装在斜坡和底边交界处，又叫做“坡脚”处。同时要 满足：传感器低于最低水位以下10厘米。 - g. f, g, Q3 q& H
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梯形渠道安装位置要求 传感器要正对着水流方向 9 R. \6 j% H& c! n I1 r; t
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传感器水平安装要求
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传感器水平安装要求
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+ e9 s3 p0 O! P$ w: Q0 M 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
# |' w U; V+ U* Z+ a' F5 v% v ①管道内安装，只要最低水位超过传感器以上10厘米，管道内径＞300毫米就 可以测量。不要求满管，非满管状态下也可以测量。也要选择水流平稳的地方安 装，安装位置的上游要有管道内径20倍的直渠道，下游要有管道内径5倍的直渠 道。
$ M; d( q) k7 K; N9 q: n* S# j ②要选择水流平稳的地方安装，水流不平稳的地方，测量不稳定，误差会很 大。会出现两种情况，第一：数据上下波动大；第二：测量数据比实际偏小； ; P- Y" W8 C" y
③要考虑管道内沉积物和淤泥的情况，如果有淤泥，传感器要避开淤泥。 对于上游来的垃圾或者漂浮物，要在上游渠道上做格栅来过滤，格栅距离
; I5 y' s5 D7 M7 q 传感器要有管道内径5倍以上距离。 K7 [4 f# T2 A I6 n9 M
4.3 河道内安装条件和位置
- N" S0 ?, o& O- M7 v7 J) ? ①对于较宽的河道，比如：自然河流、大型水库的泄洪渠、大坝下的船舶航 道、水电站的泄洪道，从两个岸边到中间的流速相差很大，如果要测量流量就更加 复杂了，因为不同位置流速不一样，流量也不一样。 9 S: U! r1 Y; p4 l7 q& ]
在这种情况下，除了要满足渠道内安装的条件外，一般需要多个点采集流速 数据（或选用我司声学多普勒剖面流量计产品）。最少需要3个传感器，在河岸两 边和中间各装一个。 ' c7 T. r8 }/ L, v3 P
比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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对河道进行等宽划分
# @1 _+ ]( _ C. Z 在河道的两岸和中间各装一个传感器，然后全部接到在同一个主机上。
/ S3 k* W) |( ]: u; Z/ A4 N 安装3个传感器的示意图 为了提高测量精度，可以采用安装5个传感器来实现。
# L* p2 X/ A/ r5 `- s$ g) |( n: G: y' U- [
( W& \6 a7 l( i& V2 g5 u1 q
' b5 J$ r9 J- w7 h 安装5个传感器的示图 2 _4 v1 I: p! w* C! Y- ]
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 & _7 `- T p0 N, D' T2 O+ L$ [
③要确定现场测量点是否适合安装，有不少自然的河流，用支架安装很难， 为了安装传感器，甚至要动用挖土机来做堤坝阻挡水流，形成方便施工的场地，这 种情况下，就要考虑使用非接触式的河道流量计来测量了。
, t [) ]5 C6 |) q, E8 a 下面现场就是典型案例，四周没有可以安装支架的地方，最后动用大型机械 做水中的围挡来帮助施工。
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周围没有支撑物的开阔河道 r# R- S) E- P. R% i+ s6 u$ b
下图是有个矩形渠道，但是里面平时水很浅，并且不断有石头被水冲过来， 传感器很容易被损坏。
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水位很浅并且有石头流过的渠道 3 b2 P3 z8 c3 R, I0 p
4.4 渠道内现场安装支架及布线 ' T1 Z: j5 x9 m' [
特别提示：以0.20米/秒流速为标准，水流速度每增加一倍，对周围物体的破 坏力会增加50-64倍！ 6 F3 t% A* w3 {
①传感器在渠道内固定方式 以下安装，传感器后面的出线必须用PVC、PE或者镀锌管保护起来，不能让
4 ^# M$ B5 T2 x3 C5 B- E( K 电缆因为水流冲击而受力，也不能让电缆挂上垃圾等漂浮物。 $ h+ H- `$ l6 E
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
0 p- \% b' j; H, I 4.5 管道内现场安装支架及布线 & \* S' Q8 y) u
如果是管道内安装，可以不用断水，从管道顶部放支架下去固定。一般的管 道在2000毫米以内，可以居中安装，传感器用支架固定在管道底部。支架要做成 “L”型，传感器固定在“L”型支架的底部，深入管道内，传感器正对着水流方 向。
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0 C- n5 \+ i+ n$ _ 下图是在一个直径1000毫米的污水排放管道内安装，传感器电缆从竖的镀锌
) q, p: j- t6 ]) n- i2 y9 e 管内通向主机：
1 r6 D! F) V% S! ~- U3 G4 n7 Q 1000毫米污水排放管道安装实物图 ( B& A* n) X+ P- M' D: ~$ K3 N. Q
4.6 河道内现场安装支架及布线
7 p3 U; v/ n$ H 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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8 k' Z' U/ ^- U, m6 r 在河道内安装
6 Q+ _% `1 ~9 y3 ` ●传感器的出线必须要用PVC、PE、PR、镀锌管等来保护，避免水流长期冲击 造成电缆开裂、脱出，或者被异物碰撞后划伤或者割破。在保护管的保护下，线缆 沿着渠道底部或者渠道内壁由传感器下游方向引出水面。
9 [. ?4 O5 v5 O5 i# R P ●传感器背后出线处，因为在水中，会被水流长期冲击，需要做保护管，然后 固定起来。由保护管来承受水流的冲击力。如果由线缆来直接被水流冲击，可能会 造成断线、电缆外皮被磨烂等情况。
+ C8 o7 }# I( [: A0 s, w ●传感器所自带的一段通信电缆线内有通气导管，因此注意不得将其弯折。当 通信电缆线引出水面后，可接普通的电缆线，此时应使通气导管开口方向朝下，防 止水及异物进入通气管，或者堵塞通气管。 连接传感器上的485或者12VDC电源的电缆，485和12VDC的线缆必须分开7 e- }) W4 n) S/ `! i9 m
用两根2芯屏蔽电缆连接。
8 o+ ^ ?9 z8 p1 z8 m7 } ●不要人为拉扯、甩动电缆，也不要撞击传感器壳体。不要把连接电缆作为承 重线，用连接电缆来悬挂重物。电缆必须是固定在渠道的水泥壁上，不能晃动。 9 }- N8 A2 J- b, h" A3 c
●供电只能用电池供电，或者太阳能供电。如果使用220VAC等市电供电，要 用线性电源来转化为12VDC直流电，不能使用开关电源。
( P O4 u/ R! [3 O$ W6 Q4 | ●对于流速＞1.0米/秒的现场，安装支架强度要加强到现有支架强度的3倍以 上，保证激流不会冲走或者冲坏支架。并且要在水平方向上做斜撑，以支撑传感器 不会被水流冲击造成移动、抖动、飘移。
Q. [# S0 H8 c8 L' Q: h+ Z% e ●在需要延长电缆的情况下，导气电缆只要保证他不会进水，不会折弯，不会 被堵塞就可以，要考虑到天气湿度大情况，气温低凝露的情况。12VDC供电电缆 可以延长到200米，要使用0.75平方毫米的两芯电缆。485输出的电缆可以延长到 200米，要使用0.75平方毫米的两芯屏蔽电缆。 : P; i9 v8 A* R' g; `- D! I& G
4.7 安装步骤) _ W' t# Z, M" A$ t$ s0 B
①安装固定支架，确保在最大流速2倍的条件下还可以稳定可靠固定。 5 n- s; L4 d P* V
②传感器跟安装底座固定。
8 D3 o$ y" e+ C, ~ ③传感器电缆穿管布线，所有保护管都要固定好，在水中的保护管每0.5米最 少要有1个卡子固定。传感器背后出线口要做特别保护和固定，保证水流的冲击力 被保护管接收到，传感器出线不会受力。
6 j$ R- o# G+ B9 [ 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ 1 Y( S S; t2 d, r- y) s5 r% V! M
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 4 o0 X e7 t8 R6 K. M% y/ P" r
⑤如果跟实际流速接近，就可以把485的线跟现场的RTU或者其他接收设备连接。
4 z7 l( o* k0 |, `6 K ⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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