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多普勒超声波流速仪流量计 7 ^6 b0 g. [' B' f
HR7600-2型
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# e$ B+ g X3 L1 E4 P 陕西恒瑞测控系统有限公司 . J) W* s* L) X# e5 Y: I
第一章 产品彩照及其简介
8 P5 |! k5 d7 A2 T+ T& A 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。
7 ]! B }! X" v* N1 V3 K, E. X" ? ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。 4 e/ S8 {0 A! G. b" p+ _( a
◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 - l; T; A" p/ T6 @& o Y h& U
◆ 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。 7 R8 v# D. i$ I) {; h
◆ 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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5 J0 F/ I7 h4 ^9 P/ q; i( @6 m 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$ {: J- \% E+ Q$ 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。
# P# F: x. p0 f8 |8 x: I 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。
% B; v' x: T% V; C6 @( E# Z! w 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 6 |, `2 q, w) ?" S5 G, K
离。 ; O7 _5 ?0 e2 F0 N. t" p, r
第三章 产品技术指标 + Q4 t6 P2 l. s* P; ], n% M
3.1 测量指标 6 x; ~) n. b: h) P3 q
内容 范围 精度
/ e/ z+ c1 e( ?! 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
# v9 T( \# A- { 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
3 O$ }5 T4 @5 i, T0 n7 f1 d6 W 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm 5 C8 F J/ C+ H: }. P0 w$ u
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
, R( N g$ ?3 v3 n0 N' C 累计流量 0.1立方米～999999立方米 " t, X# l* I) r& K- A1 E
3.2 性能参数
9 a* t/ Y7 l7 W9 B 电气内容 范围 备注 / D; h1 G* H+ q6 Y0 c
工作电压（V） 7.5V～24VDC ! Q& K+ p+ P, l& G3 O$ Z9 ?; |
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 ) K: I0 c$ d" ~
工作水深（m） 0.1米～10米
) R! U0 H5 T- N- U. g" A 数据更新周期（s） 6秒-60 秒
$ \6 x* E: C, L6 P; p, R 3.3 其他
+ w( L2 a7 W. h# B, q1 |1 w 测量种类：点流速、液位、温度、流量 7 E& ` z" _" }2 t! N1 z
防护等级：IP68 $ ]4 O! Q2 ? n$ V* S0 ~1 D
测量方式：在线式 8 d7 @7 r- ^: P. n f& p
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 ! g; o8 l$ {+ a7 l. K- O
供电方式：电池、太阳能、市电
* {0 u. i# Z# Z( ~ 输出信号：Modbus RS485 + I- }1 ~. c- k
输出信号内容：点流速、水位、温度 9 N% I0 l- F5 Q( X: M1 r! P7 x/ K
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 7 t! Y- A# h& |) P& a
第四章 安装说明 1 s% h: F2 e5 \+ i
4.1 渠道内安装条件和位置
! f( f: {/ V5 z 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/ q5 c0 V$ U3 m$ F
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。
" N% r& J0 e4 l; Q: F+ b l% n- } 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
( n0 L% r& v8 y, V5 g( m+ 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。
$ i) h2 L: T2 O! h0 c8 }3 L+ L% E 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。
- K% Y4 e! h. G1 ?2 [( h, 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。
# x/ {, |: W9 g8 S* \# b5 R9 }3 y 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! n' k* M6 w9 V 8.传感器需水平安装。
$ s5 f3 i- |: Z5 z9 h- V$ O 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 & ]" M/ J) H1 k% }+ [; m( J& [
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。
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1 N- `% W$ N8 ~9 D' J% T 传感器安装点上游和下游直渠道要求 + @# ]! n% V8 i/ B! \1 i- J: i
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1 H9 o L- K4 R( Y, ~5 V' B/ ` 传感器安装点上游和下游直渠道要求
( M# J2 k6 x5 ?9 K. 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。
+ q" b2 g, G Y 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 6 o n: D7 m8 ^% W4 l3 N+ t0 }
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。
+ f8 w+ i: r' D2 D% a( {4 D( P3 h! j 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 B! S. U! R: }' ~
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闸门现场水流情况
0 u! D4 L3 Y$ P+ H% {$ 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。
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0 q' i4 S+ }( t% ^: n, y 确定安装高度 * i2 ]; z# D! H R$ Z8 @7 E- V
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 3 `" ?( F$ n- ~( ~3 K$ M$ l3 _7 |
定。 ' S4 s% U, Z" A# c" J2 f
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 + D' i6 v% e4 X
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。 5 Z0 a3 v8 o, F( F0 k
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最低水位比传感器高10厘米以上 . @) J- c9 }3 x! L; G
水平安装位置的选择 ; B# l4 f: ` Q8 n& K4 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% 3 |8 K0 @1 e1 p
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。 / P) Z9 ^9 F9 H5 J( W3 T# j. V
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矩形渠道安装位置要求 ' D/ a9 D2 K' r e: n& i* {
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。
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% m G7 ^) |4 x+ g) _0 r. V/ u 梯形渠道安装位置要求 传感器要正对着水流方向 ! g3 @) \4 g" \6 y
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0 m! [9 ]& b0 i% I, a/ v; K3 N! Q 传感器水平安装要求
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传感器水平安装要求 8 K. e3 c' Q+ ^* g; ^4 Z' c% O8 h+ |( L
) K0 Z% ~/ t0 W% o+ G 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
5 C+ }+ {; p _4 P5 w( a6 F& Y+ U 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。
' y* I! c, S' p! P- W4 n2 S 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； : y, H/ B1 x# f: Z. l. C8 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 ; e3 Z8 K7 V. b! O, X2 Q6 @
传感器要有管道内径5倍以上距离。 & U+ k$ r" S9 L2 N; T0 D
4.3 河道内安装条件和位置
9 [- ^$ F+ O2 W @: I$ C0 T' A0 Q 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。
) x9 l* H6 H( L7 Y# d/ H0 ^2 ?5 X 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。
3 }. O; }+ G' X- i* b) O z: c 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 + i: T# j$ Y5 a% G5 G% i
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对河道进行等宽划分
* X/ j1 U' C6 a 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。
/ n; H! A& ?4 k: z7 {" H) w* J 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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+ [4 D# r' Z# _$ }2 t 安装5个传感器的示图
; E# V2 g6 ~9 _1 f% ~& i ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 - u u( V m+ `: Z, R; a" H* U+ @
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。
: s t/ h+ \2 h! N/ U 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。 - ?7 Z' V$ }6 R( O
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周围没有支撑物的开阔河道
0 l8 x# }) s2 _ 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。 $ X3 y' ^# M) U$ s6 g9 T
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j( X. k5 Z+ O7 j 水位很浅并且有石头流过的渠道 0 R0 l( o, f+ i) q
4.4 渠道内现场安装支架及布线
+ T7 W) b4 n" J9 B& b I 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！ - O i1 L! f6 \' ?7 l4 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 7 h% y! A' ~; Q8 M5 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。 . g# `. y4 [8 V
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 2 p+ v% a# g+ Q, @6 C1 H
4.5 管道内现场安装支架及布线
8 C: |( `- Q' s 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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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 L: u) ^$ E! o4 I
管内通向主机： 8 H8 P5 \& i% s
1000毫米污水排放管道安装实物图 . Z2 S; G# g! C; B
4.6 河道内现场安装支架及布线
. ?! Y2 L# v) ?8 x 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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z8 L3 a2 q8 r2 W7 K' Q9 W 在河道内安装 # N0 O5 w# Q% x
●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。 |. T" I4 R/ c: [ e! K% E
●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。 ) N$ F. E3 r. p2 j/ o" ^
●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 o' r7 B4 s& {) A- M1 y* b
用两根2芯屏蔽电缆连接。
) o$ y! A6 b( x) S! R7 f) 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。
0 v6 W9 J" p9 U, V9 T6 x/ W ●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。 . q2 }4 Y8 \( }, X% W" r9 ]) g! P
●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。 \- N1 @( l2 R* D$ j1 E0 k: K
●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。
6 ~' m, r& w# F" c% G$ ~ 4.7 安装步骤
* }% C/ y q; \# F1 v 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。
/ |. j( d% W0 n! \8 J( s ②传感器跟安装底座固定。 ; i% T _, [* Y4 | M8 W
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。
' C; A5 _7 ]% L) k. d7 P 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ 1 [/ l x- E0 D. {
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 3 O/ o: c+ }* _0 Z0 Z8 F
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。 * @& |) p& h0 n- J
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 ; ^0 ~! w' q e$ T8 I
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