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2 Z" d3 z/ Q# z" X4 r* V. d 多普勒超声波流速仪流量计 : F( R- \$ t& o
HR7600-2型
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陕西恒瑞测控系统有限公司 ' V+ ?1 z' M; D" h
第一章 产品彩照及其简介
& q2 o; P# E3 m' q! ~ U( y 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。
4 f. G( b- H4 ] ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。 " h$ _! p) N7 u. P( L( F V* Z+ U7 Y
◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
$ Q7 g, ]% F& |8 I( e- }, M ◆ 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。 s$ l1 x- p8 q# G1 f# j
◆ 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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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
5 M, J: r9 D& P1 E e$ X" h$ y ，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。
: Z( m2 V; V5 b* ` 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。 8 n- B# S, K) o
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 : i: o/ A5 U. j9 Q% q. v1 C* u
离。
# y7 V) _6 H, ?4 ?: V. k 第三章 产品技术指标
6 H F% U& r3 N$ _ 3.1 测量指标 6 ^' x) s9 Z6 l1 y, v
内容 范围 精度 9 h, C' \& c8 Y! B& g2 U
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 ( m/ b" f6 S5 s$ R/ f" b
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） , K2 l6 X' r- y$ j; ]1 B
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm 2 i: G1 A! [% R. }9 c
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
- x0 }- m. C. j3 h 累计流量 0.1立方米～999999立方米
( B8 k; W ]+ B, \8 J. { 3.2 性能参数
% {, }, B3 W. t x) j 电气内容 范围 备注 - P6 {+ L' D+ k$ T
工作电压（V） 7.5V～24VDC
* d) S1 a. {, d; L. y! M 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 / A2 n7 Y9 i- l7 z( o6 }1 O4 B
工作水深（m） 0.1米～10米 - z" k0 x4 P+ @. {. g! r
数据更新周期（s） 6秒-60 秒 4 ~4 O. C3 m$ |& |3 P
3.3 其他
* e- h! |6 q4 ?6 l! D 测量种类：点流速、液位、温度、流量
* D" G1 `; B1 K0 q6 _* r! f 防护等级：IP68 * A, y1 [* s- t# ^: R+ u
测量方式：在线式
$ {; K+ x# n0 \. Q' X 测量原理：声学多普勒法，速度面积法
/ R3 C- C( F7 O 供电方式：电池、太阳能、市电 G! n; V5 {# o; Y4 h# T
输出信号：Modbus RS485 . X) K% k, _$ e% L
输出信号内容：点流速、水位、温度
5 T1 z7 Y, _. ]& }$ Q8 b* Y" w 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 v/ u0 c2 G4 |
第四章 安装说明 , u2 q# `: `! y; K/ ~6 Y
4.1 渠道内安装条件和位置 " w- Y$ l4 W8 _" r' C% f
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。
2 d! E# k. R2 s& H: O 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。
/ g: X0 S) g8 Q( @7 O8 h v 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
$ h* K3 l; F1 [9 Z# s9 u8 q' o 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
$ h6 g* ]$ O! M+ n) H: y3 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。 - @, A, E/ }) w+ ^3 e+ w% Z6 _
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。
! ^- |. s; b. g5 E 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。
. w1 A, s" f# y5 c 8.传感器需水平安装。 ( f+ I, F7 c4 x2 V1 P) 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
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水流平稳的渠道 0 d( z5 j- L. ]0 {4 U- A
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。 0 x: {7 k& S' A* Q9 }
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
/ c; l+ z$ |; I* }, 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。 6 m S( K. }2 V f: [& h* `* ]1 j
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 4 r5 v+ l. {0 t; n% z/ `* d1 A" ^
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。
7 P. ^7 D' ?& v2 k0 Z 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。 2 |8 U/ L: o8 I3 }8 d5 ^" L9 J2 U2 ]
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; C4 c6 g5 ^6 e" o/ U1 M* b 闸门现场水流情况 3 {- P" L3 q0 U4 a) e3 L. N
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。 $ v/ O$ e8 i6 z: E! I6 g
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; x+ ^; Z7 K$ I) \7 T* m$ G 确定安装高度 q. t- k5 S% W8 b7 m$ N; M, @
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 7 w5 C* Q1 b/ ^; S
定。
! E$ U6 U7 ~* H0 W a& _ 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
! L7 \: Z" t. L2 m 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。 + u) s' s+ _2 m5 w! h: v% G6 ?
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最低水位比传感器高10厘米以上 0 K- H* G6 ?0 T
水平安装位置的选择 5 T+ z" ]0 ^6 \3 C4 |. b2 B! @
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% ' H; `: c: ^7 B! ^. X9 X
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。 # v {* I# I/ \9 q! u' R3 \
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: R+ ]2 |& w: P# i' K. @ 矩形渠道安装位置要求 " I4 d: p3 y) @/ |# W7 \
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。 4 e3 v/ }$ O& L; A7 z: ?8 G8 z
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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
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s8 Z& I; Z z' b. @8 T$ l4 } 9 u( g& Q2 t$ }$ d; f5 S* p) w
传感器水平安装要求
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传感器水平安装要求 & X' ?2 b s; D+ `
+ z! M4 f/ Q. B9 _* T M" g
4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 : s, D% {; `/ g: E
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。 3 M0 N; S) B5 g' Y l H9 M! R
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； , t2 m- F$ p" X) l, u2 Y; h$ ^! L
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 & L: V8 ^4 ?6 z% C, [0 Y0 E
传感器要有管道内径5倍以上距离。 % I) P5 A% ~0 k, p
4.3 河道内安装条件和位置 A \4 A( Z5 ~6 e* c2 y& X7 W* C
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。
4 X3 x, |6 g$ o. f 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。
9 p7 s, ~9 n9 A$ p# @/ Q1 T 比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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. b- c3 |5 l- N; _% U 对河道进行等宽划分 * a7 ?; e7 ~0 j( y2 T7 a/ I: W- {
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。 . R9 K% a( h6 \: u
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。
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安装5个传感器的示图
; f( I; i. r( U" d" ?6 f# F ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 ( G+ p1 N, ?, V( N. W1 c+ ?5 S3 A0 S
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。
# c2 V8 @, W/ K5 R& A: S0 O 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。 P' N* \2 t( e
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周围没有支撑物的开阔河道 * S8 H0 K6 G& g! P2 T
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。 3 W; Q' A0 s! V3 N! E- M# E
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水位很浅并且有石头流过的渠道
" [5 ^3 X" b" m( ] w( ~! b+ _ 4.4 渠道内现场安装支架及布线
9 J5 _2 O' Y2 \ 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！ 7 ~% w$ K( L6 U- c& g! J: O+ |
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 . \. \- R% v* b* A' d4 d
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。 - z7 d1 z9 _" b& \& W
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 . |- m& s/ {, a- l3 m& z5 B1 t, R% U
4.5 管道内现场安装支架及布线 y* _& c j. n$ J5 ~8 h/ D/ M5 K' T
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。 9 H7 f* b2 A1 v, k# N
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! I- E0 C0 r1 l 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 & q4 _' ]$ A+ H
管内通向主机： p8 b6 u; S K% b! H% J% W
1000毫米污水排放管道安装实物图
8 O4 Y6 T9 @, C2 O 4.6 河道内现场安装支架及布线
5 [1 ?/ S$ {) f' R 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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) a4 Y- f9 d' m* k8 c 在河道内安装
3 G" ^5 s/ k* n) O$ z7 n) {. d% t ●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。
/ k# i7 k6 u, c' f+ J7 l! K6 {; j ●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。
- K$ m8 n/ o' t8 L; H) d0 r ●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0 f' o' u& [8 [5 e$ G# O6 _
用两根2芯屏蔽电缆连接。
: c" \( I9 g* v0 d% ? ●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。
8 ?( d& ?: u* g: ~) v% Q) ] ●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。
& c8 J4 F# |+ j0 H ●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。
1 X; Y1 t/ R' M5 R$ `7 [ ●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。
2 J, ?! f# L) r5 W5 f 4.7 安装步骤! w5 t2 |& \; ^" d7 M
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。
) ?3 h/ ?& K- J# i! | ②传感器跟安装底座固定。
$ a0 V# k5 T# f1 Z 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。
& C5 w$ k+ s* f( d0 S& F7 S 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ ; b4 L; d/ D# U* X) `/ M! `
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 # p% c1 w' A4 C. F3 n0 A3 q
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。 6 E6 ^# I+ H' P, ~; k8 Z
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 4 J8 f$ z' e' _
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