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多普勒超声波流速仪流量计
- r, U& R" k6 u2 l HR7600-2型
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9 H- d$ B2 e" Y1 _- k5 F 陕西恒瑞测控系统有限公司 & ]* d# E7 `7 [* {" G4 J( A- e
第一章 产品彩照及其简介 5 m& _6 ^+ N0 }- m& T# r
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。
& i$ M+ D- k" d ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
+ r/ f+ z/ X* \& h ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
$ B7 n2 S5 v# G X) n: \9 q ◆ 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。
% V4 L1 W5 G8 _( Q) p' X- 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。 9 U; f+ E, g- a! [( G
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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$ g7 @5 l" `6 h4 |: s! v2 G# d 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。 % F5 B5 X I- }3 e: h
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。
7 Y# ^+ ~: N I, Q0 J4 b# i- ~) g) S6 T; Y 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 . L$ G# e9 d( ~# y+ c6 E8 m2 _, x
离。 3 n, j- E, R) y- D: l
第三章 产品技术指标 3 n: d, e5 @0 X8 Y
3.1 测量指标 1 t; [5 w- Y& [4 Y8 c
内容 范围 精度
& k/ X2 H* x) i4 G7 j. J- D2 H& J 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 ( l% e4 l$ ^7 r+ ~7 W% H! v) F! g
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） - j8 e% k% Q' d4 L+ J% P6 \
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm 7 p5 t1 K" ^6 R! v$ C; v
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
& K0 p. [5 e. u9 G 累计流量 0.1立方米～999999立方米 0 e! p& r3 S& f9 D6 A- M
3.2 性能参数
' u u, [8 s0 R% v' ` 电气内容 范围 备注 . O6 D! a' Y8 ?* r c7 `( y
工作电压（V） 7.5V～24VDC
; y2 c: V9 a: Z3 I- x/ R4 d 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
0 u0 ~8 S% @ p; n# q 工作水深（m） 0.1米～10米 , c/ {0 K$ ~' t0 L$ C% A7 G
数据更新周期（s） 6秒-60 秒 " w6 Z; H% n8 m6 t: |$ G' ]
3.3 其他
' p/ G% ~& N# i 测量种类：点流速、液位、温度、流量
0 D8 m/ b5 N* L/ S- f4 q! n9 D 防护等级：IP68 9 [$ r# N$ @2 n s4 Q# s
测量方式：在线式
0 V7 X; O1 ?: q( l; G$ f" J 测量原理：声学多普勒法，速度面积法 - a& G7 x2 s& x- I, c* T' D
供电方式：电池、太阳能、市电
. g* }: Z/ F1 P7 p- r$ m3 a( P 输出信号：Modbus RS485 ' p" v. ~+ v) K' U
输出信号内容：点流速、水位、温度
6 Q! j& G2 ^. T! y+ G$ h 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 ; p* O! Q5 A8 f4 i
第四章 安装说明 5 q$ y# N- I" L s2 H
4.1 渠道内安装条件和位置
: w; E; C0 C$ 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。
) V* k* K% o0 q2 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。 ; C$ I( X9 m/ e8 v4 {" J$ Z
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 ; _" u5 A0 l5 N0 e n6 h1 }$ v
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 a! R, X% P4 c# Y0 t- }! _5 j) O
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。 1 \3 Z& [% g$ U
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。
1 t( I$ o8 e/ ^0 b% c 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。 & P+ A3 y4 d+ q: L8 `
8.传感器需水平安装。 ) B/ ]0 X/ y& V n5 J' E
9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 8 t' x2 V9 ` j6 A" n+ B
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/ F1 ^( y0 t. M: t8 M2 f- e 水流平稳的渠道 " n) M L4 V( S9 N2 K5 T" Z
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。 # z9 F P3 }# q1 N! k5 |; Y
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
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5 d2 l4 C3 v L0 L2 k8 [. l 传感器安装点上游和下游直渠道要求 ! K' [% T* G/ u$ X0 v
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。
' N: V. C# L C8 o2 e1 _8 i 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。 : j! F* Q* p1 G2 T9 R1 s1 T
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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
( ]1 v4 I- E, g' i" m" O 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。
" u6 m% M3 t5 E, r7 j( 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。 * p) s q1 y) q, G4 |
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闸门现场水流情况 . v4 L% N1 o* ~+ z& x
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。 9 x' v, i; F7 J% S' z3 n, }
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* s0 b( ^9 ?9 T( b! O! _. V& i% M 确定安装高度
$ p' a$ n: D! R$ l/ \ 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 # L" Z5 F* O* s! C& [
定。
* q \3 X" P0 N5 z. Y( W" ? 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 $ c8 S* Z, Z# M1 F
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。
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1 `% j0 H# y% H! O7 E 最低水位比传感器高10厘米以上
8 v$ Y+ Q( y1 R( f 水平安装位置的选择 ) W ^4 r f d) J
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% ; D. M2 r c% ~3 o. M5 Y
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。 A: w* B2 T8 ?( `1 A4 T! V) S7 S
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2 u+ K- ~: @& W( q 矩形渠道安装位置要求 ( h7 V+ v( C" L9 T0 V* k
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。 2 J4 [$ j' W- `5 |4 C' |1 T* ~ r
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4 b G7 k4 G: Z8 e" }- L/ P% A 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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传感器水平安装要求
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/ r" U2 s) Z' C( _* L# J* i! `+ K 传感器水平安装要求
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{, I, I( b2 z7 X 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 7 ^5 V6 g+ w; d* d
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。 - V6 J; y3 e' ~ Q) o
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； m. H9 h$ q; a& n. h
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
$ c( L; U& M2 O 传感器要有管道内径5倍以上距离。 - Z; P8 ^5 J& [: T
4.3 河道内安装条件和位置 ) {# Y1 r' L# q! H$ X t* ^
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。
- D8 n+ s' ~7 |9 ] 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。
) r; r2 ? ]- L3 T% a- V 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
9 n1 ?' G& U& h$ \3 p8 K- g: 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。 $ V( j- p+ @. n& n7 p8 h6 T9 A
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。 8 k9 f6 Q! C2 M! |
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: ]* o- ]$ H$ Y) i' j 安装5个传感器的示图 : W/ l3 M+ F: C. ?! z+ Y7 d8 P, f
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
+ h8 d' X$ M+ @4 l' N 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。 - P: d& A) [, f! ]/ U+ w
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 * l$ c9 H5 |: r
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。 w9 Y9 Z7 N, y. K( W, R# u
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* k: Y$ e% r9 j+ ]! R9 @7 ^ 水位很浅并且有石头流过的渠道 - }. k- i: Q/ s+ F3 K
4.4 渠道内现场安装支架及布线 / C6 h. Z- _4 t7 r( r
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！ 0 [5 `! e+ o2 W
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
2 @$ z8 \! D& T' c( B4 h) I! g 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。 7 o; [- N: t5 }' |; H
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 1 q4 ^4 S7 u3 e. G; \0 X1 l6 c5 B
4.5 管道内现场安装支架及布线
" P3 v/ A' g; L: H4 q 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。 ( B0 F& z6 f' P# ~& |2 J9 w
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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 $ {3 F- W" r0 G1 V$ K
管内通向主机：
; X4 g. e8 {( M$ t3 X4 B) y, M( r 1000毫米污水排放管道安装实物图 6 Q. |+ x+ J% _ r, a @
4.6 河道内现场安装支架及布线 , `3 g9 u6 n& n- |9 V
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 3 t" B. H0 g- y% d
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在河道内安装 ) s- d2 \4 J2 _; x& ?" V( D
●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。
; m3 u& \; v5 @. y ●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 v/ T& ^$ A3 \6 w0 {# s1 A ●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
' h5 M4 q; E' A3 I" M 用两根2芯屏蔽电缆连接。 ' o& ^' Y1 i! S/ { n6 V
●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。 ' y) R& h1 J4 y& e4 W4 A4 V& r4 S
●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。
+ _1 D6 e/ w& U5 ? ●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。 X6 K/ v/ A3 T3 Z# O& z( M a
●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。 / W D6 n9 C* u) n( ]1 E# ?
4.7 安装步骤
+ O# W% x0 D0 w% t/ H3 N 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。 - U: R: ~! h" [8 B/ a2 x
②传感器跟安装底座固定。 1 w$ M/ [* M ?( ~( j' }
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。 - ~/ Q2 D1 ~) M, G0 h
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ ( H7 @5 H3 c2 x# C j
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
! k7 S7 P! ~0 Y5 O' h/ p: H5 V; z 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。 0 j( ~" Z7 f e* |& \( z
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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