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多普勒超声波流速仪流量计
3 k1 z f) s3 {/ t* O; T( v, V R HR7600-2型 . h7 H Y, X( v `
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陕西恒瑞测控系统有限公司
2 [9 ?! ]3 @9 z- T. P) L2 Z: Q 第一章 产品彩照及其简介
; O; K, b. g6 d; C+ G 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。
. C7 R( _. E3 O" ` ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
8 t1 w1 v1 R! Q! z% n ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
$ ?$ s9 z. U: k8 O ◆ 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。 . a4 G' k7 j. Z- r
◆ 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
! w+ K5 C( R% C) ~0 Q! e ，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。 2 y2 ^* R# O- c* L( E Q6 N5 g& N* W
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。 ! X$ x; n& {3 {
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
* T2 f \$ Y4 _7 k6 a 离。 " p* [9 B) M% T. p: v; @, S: Q+ C
第三章 产品技术指标 3 p! R! n p7 b$ r* `& F
3.1 测量指标
' U' _( @1 k5 {/ b+ l 内容 范围 精度 ( J! A# ~) K9 N: { w! u' B; K5 G
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
2 d3 L' h) } e& q5 Y 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
* O. g' x" S$ H `3 c. |4 ~. T* m% B; [ 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
5 \& ~2 @ {& u: u/ R* J: g 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 ; h3 G/ m" ?) J5 m" V/ q6 h
累计流量 0.1立方米～999999立方米 ) }* z* D/ i7 k* ~
3.2 性能参数 5 M. l" w% O& p. N% ?# r) a. i0 [
电气内容 范围 备注 4 j; X& B2 i5 G& X$ }# P, ~+ w) s
工作电压（V） 7.5V～24VDC " R1 |* r' i4 M$ _6 s. T: x9 u5 O
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
- Y% H) M% |7 Z3 T3 |4 c8 H 工作水深（m） 0.1米～10米
. d6 m3 _; Q+ U8 ~$ n5 p 数据更新周期（s） 6秒-60 秒 * o9 m- D0 K. e* W J9 A% k0 d
3.3 其他 4 a# u9 n; I9 J7 _+ \( G
测量种类：点流速、液位、温度、流量 # s& Z" [6 r3 J
防护等级：IP68 2 w5 w: {: p( l
测量方式：在线式
: g! m6 h* ?$ g- g7 p$ S) Y q2 _- {* Y' \ 测量原理：声学多普勒法，速度面积法
& V) O5 L$ z2 a0 ` 供电方式：电池、太阳能、市电 + ]$ z/ N4 J5 p P+ E R
输出信号：Modbus RS485 9 W! ^' n) T' [* h
输出信号内容：点流速、水位、温度
1 z% h2 b( `7 h& E 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
) J, I5 J( Y9 ]4 H 第四章 安装说明 . z# S0 A C& `) n" r: H
4.1 渠道内安装条件和位置 $ c: h5 L' N& [7 K$ p) e
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。
( \3 E$ v) N0 ?/ P( p7 ^ 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。 6 l+ g& |4 j) I1 b5 P
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 * v0 \& c9 t+ s8 r! T
4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
+ h& f# C: S6 k+ y 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。 $ k6 l7 s9 v1 n) X1 a
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。 / V, V6 [1 t6 Y- r* O, U/ Y9 J
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。 / X; i; j* ]: y6 \" M% s
8.传感器需水平安装。 ( `' s$ ~$ y3 U5 B+ h+ [
9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 1 o( e1 Y/ D; S. d5 ]% B! m
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4 e. G0 x4 y. i# e' q6 [$ m 水流平稳的渠道
' O0 n* M$ L2 Z7 C% p7 P! Y: m) x2 ? 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。 , J* V, O$ h$ \% W3 {9 L4 n' ?6 Q
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
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7 n# U% v2 M3 h( E, Z 传感器安装点上游和下游直渠道要求
5 R: |9 s! q/ |- d* ?2 p, T 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。
3 E! ]( {4 |( |& y7 _. N1 d/ w 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
3 @" U8 F' [$ u4 u) e2 N) M 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。 6 {. M# d' J6 l, B- I0 l+ I
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。 9 L1 H2 k+ l& ^ p, Q3 Q% x8 u
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, v# o/ W& F& ~8 D1 W! m; Q 闸门现场水流情况
3 ~/ E7 l0 O$ e6 O9 ?& d" ^ 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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确定安装高度
, b- o" S: s/ W- w6 `1 H 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
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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
/ f3 \! L! S9 ^: `+ Z 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。 6 w9 N: |" e, ]/ u
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+ S( i3 _8 C% b7 |" v* l 最低水位比传感器高10厘米以上 0 e1 v# B3 M6 j6 d& J; J9 `) u% K
水平安装位置的选择 ( ]; Z. h+ d \' z/ j$ P6 c
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 N2 [& y+ \! Z% b# L
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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矩形渠道安装位置要求 , O; f. u7 `' p- j8 K1 Q
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。 - Q" d' a }% O( D3 O. A7 \
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& w3 c7 A5 M$ a% C 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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' o* V, m; }0 a2 e4 h! g 传感器水平安装要求 ) X: c% X3 q! e9 s6 f1 l- V
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' `- K \% I" {& v 传感器水平安装要求
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9 X% B8 F' {6 m3 i 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
* g# B3 J0 K( v) G" X# I9 b 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。
; O1 C- `$ @- v9 _# f: T 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；
; T1 `3 t, Y( Y4 K1 n. 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 : E/ w% f" [6 N' G
传感器要有管道内径5倍以上距离。
& l# q o* Q! g, M 4.3 河道内安装条件和位置
5 @. s S( U. L3 b) k. _. m7 U 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。 " ~+ X# X. b. S' N+ L& {
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。 8 `* b+ a& l# r ~
比如把一个30米的河道平均分为10等分。 * H* t* e' N9 L/ O2 o$ @1 P$ K
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1 W7 N) Q6 N( ~8 E( I 对河道进行等宽划分
0 s+ Z" S- k/ t& f! o! c 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。
# p# c9 v) P7 a( z0 D& P# S" z 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。 2 x! l. S2 k& @2 R4 G
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安装5个传感器的示图 4 K( v! X6 M& U8 \$ @3 P- R3 z
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 . q9 k( B B; d. K
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。 7 p, v9 p$ I* J, b0 t4 }3 ?
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。 9 C0 a- O. x; s* K* S$ D m! B
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周围没有支撑物的开阔河道
6 O( w+ r% b" P% R9 \- z( ^: d 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。 - v) g& t. Y3 S, a! I
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1 s; C" l G' }- S& f$ P; e+ E. L 水位很浅并且有石头流过的渠道 ( E0 ]9 w% M8 x% e$ R
4.4 渠道内现场安装支架及布线 % Q- j9 ]2 W! e# {/ ~: K; q
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！
4 o% g# k5 } r- l 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 / p4 U4 E; Y0 O- {, |$ k3 w+ u
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。
" x) m6 k( g; ^+ G 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
+ c/ F% t" ^4 R; x 4.5 管道内现场安装支架及布线
8 L; d4 i2 X5 i6 s) U7 x 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。 % Z: m! k. h$ [' ]! M3 O L" G
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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
( b4 Q! ]. {: m 管内通向主机：
; j. A9 }5 ?! ]( M. ^& n 1000毫米污水排放管道安装实物图
* m, d8 F: E3 o: U5 R0 j6 ?+ S d 4.6 河道内现场安装支架及布线
( i' G" f& {! W. Y. J 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 - W4 M# c" X1 V
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, L+ L3 }1 ~+ B* x* E+ [( d 在河道内安装 * N* E- t+ I6 r
●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。 8 H) t- l" l; w+ m( 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。 0 N/ H1 b, \, Y5 F5 G+ e
●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% x1 N; R% n9 ^2 x
用两根2芯屏蔽电缆连接。 9 M6 [0 }) u, t! A6 A" e$ M% T
●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。
+ z5 l% M4 L/ ]. l8 `7 E ●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。
* b n1 R& c, G0 @ ●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。
- J/ v2 W0 f, r/ Y ●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。
/ h" a: i& U# b9 j9 u 4.7 安装步骤( T8 \9 y. B. D- w* J6 Z5 A
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。 - v$ ^, w3 z V6 o: S. l* l
②传感器跟安装底座固定。 2 }& g1 q" c' \; i2 K
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。 , W/ V) N) d, M3 r+ D1 h9 @ Y4 ], t
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ " K- }* {, V1 U" z: V, H9 d0 R4 [
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 ( E1 P$ @" s" z3 j
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 M- E3 T2 p
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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