多普勒超声波流速仪流量计产品说明书

多普勒超声波流速仪流量计HR7600-2型

6 w+ \0 L4 V/ H* e& q- z& a

陕西恒瑞测控系统有限公司

; U8 }- D7 U8 R" v2 L/ b& g

第一章 产品彩照及其简介

+ \# B+ M8 {; C

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。

% ?; W+ M, b' p

◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。

# Q% Y2 Z( C; L

◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。

' C( e+ u6 X4 K

◆ 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。

" C* v' o- D9 V

◆ 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。

2 M6 u- q' n) v7 s$ B6 f, O% m6 s7 F9 W

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，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。

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。

/ Q* S+ } _7 |3 {3 e

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离。

第三章 产品技术指标

内容 范围 精度

+ }* U! A( _0 Q5 ] Q. }* ^1 q ]

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

水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）

6 _) D9 y) o0 Q6 d

水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm

瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒

& |- N- O2 L$ t* q! x" x6 J

累计流量 0.1立方米～999999立方米

3.2 性能参数

电气内容 范围 备 注

工作电压（V） 7.5V～24VDC 功耗（mA）

工作水深（m） 0.1米～10米

数据更新周期（s） 6秒-60 秒

3.3 其他

测量种类：点流速、液位、温度、流量

防护等级：IP68

测量方式：在线式

! x/ P, x& Z( L2 R

测量原理：声学多普勒法，速度面积法

供电方式：电池、太阳能、市电

输出信号：Modbus RS485

5 A6 U* Q8 n% h: T, H" C7 \4 F6 J1 f7 @

输出信号内容：点流速、水位、温度

) e6 Z8 C! s, Z' X+ A. 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

0 B6 P: ^9 ]) R& O8 E' W

第四章 安装说明

1 V: k( M* V" j0 P

4.1 渠道内安装条件和位置

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。

) A/ d" U0 t* R' m$ I1 C

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。

3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。

' l! S; D: B: C. R' ]" Y; K/ \3 q

4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。

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。

6 `* P( H0 q9 j" l/ K1 r# y/ ` y3 R

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。

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。

8.传感器需水平安装。

9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向

2 X- I. x8 c/ C& P, r+ y0 L

水流平稳的渠道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。

3 B1 y9 X# U' u: Y+ N

传感器安装点上游和下游直渠道要求

0 Q5 Z; ^: x! C* U2 F

9 _: u0 @# Q; I, x

- p& K l$ t9 _/ M6 {

传感器安装点上游和下游直渠道要求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。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。

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。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。

/ B! y0 q& Z$ a" B4 Y4 K) Q

' ^$ m: _1 k1 A8 n+ _

闸门现场水流情况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。

5 F2 x5 B7 ~: C

5 y1 v. o* N% W, Z& p. D3 d

确定安装高度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定。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。

) G w8 Q7 k( I

最低水位比传感器高10厘米以上水平安装位置的选择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%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。

矩形渠道安装位置要求梯形渠道安装：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。

( m. ]8 k/ p8 R0 n! a9 Q g( }3 I

梯形渠道安装位置要求 传感器要正对着水流方向

传感器水平安装要求

2 ]2 ?; Z1 A9 E# ^! E

传感器水平安装要求

4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置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。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；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，格栅距离传感器要有管道内径5倍以上距离。4.3 河道内安装条件和位置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。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。比如把一个30米的河道平均分为10等分。

6 A Z" R1 a5 E7 c/ L! D" j* O

对河道进行等宽划分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。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。

安装5个传感器的示图②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。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。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。

& J9 \! y( v1 W4 }. [

周围没有支撑物的开阔河道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。

e+ T% \, _0 [1 s: k

; _; U9 I" y6 v

水位很浅并且有石头流过的渠道4.4 渠道内现场安装支架及布线特别提示：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！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。在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。4.5 管道内现场安装支架及布线如果是管道内安装，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。

5 x4 x- a3 [, [ H

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管内通向主机：1000毫米污水排放管道安装实物图4.6 河道内现场安装支架及布线在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。

! F" V' ] v4 D! P$ r- H7 w

在河道内安装●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。●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。●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

5 t- @8 ^/ y8 \2 `* c% t" K/ V/ g

用两根2芯屏蔽电缆连接。

●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。

●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。

●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。

- X! B# B; y( B9 ?) ?+ g% m

●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。

1 q* z' C* |) B% m Z# v' z

4.7 安装步骤

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。

" r8 N. _ ]; x! W

②传感器跟安装底座固定。

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。

否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！

④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据

, o9 ?" H/ {6 o

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。

# K0 h2 I: U/ b

⑥清洁传感器上游存在的垃圾。

8 S- [8 N7 ~1 D- O9 D " s: l K8 Y4 ?3 Z