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多普勒超声波流速仪流量计
N- D3 }) h. [9 C, U/ E HR7600-2型 " u) L; X* w+ f2 R, H( q
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陕西恒瑞测控系统有限公司
6 d5 C1 ]3 f5 A1 Y# I- e 第一章 产品彩照及其简介 8 A7 g/ Y' y e5 q
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。
+ k; m3 O! q! b; b% x2 M) S ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
0 k9 a+ O) \; n7 G: e. @# V) E ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
3 O# K$ g8 F$ ?0 [+ B ◆ 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。 + |, p) F) b( }! H6 d
◆ 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
) U; u4 Z% H2 J0 J ，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。
6 R( x! D$ K l1 w. `) m8 z, Y& w0 } 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。 5 X, g1 V$ E( M' L& C- F
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
% h/ u* F- M# Z, z; y) D 离。
$ ]" A$ T" V% q 第三章 产品技术指标 ( K2 W( N1 t) S: a# D8 ~
3.1 测量指标 . W: U+ I7 X. u/ ]4 q
内容 范围 精度 ~/ @) e Q7 S, r
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. ^+ L1 s6 {, m0 U- f 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） ) S# A, a: L5 H' z9 ^& _5 F6 t( ^
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
7 T8 o8 H, D) _2 @+ x' _6 Q 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
; g+ s8 o+ Y) d2 w 累计流量 0.1立方米～999999立方米
3 A9 T$ J3 K1 P* S( u" s 3.2 性能参数 0 Z. U' p1 {/ e. P! K$ `- F) q( s
电气内容 范围 备注
% `. F3 p+ V( n 工作电压（V） 7.5V～24VDC 6 l2 w( Y8 i' f* S
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
3 Z* I1 o; o6 h" Q( ]1 ^ 工作水深（m） 0.1米～10米
, F( N& A# [: b0 S 数据更新周期（s） 6秒-60 秒
: B. A+ S( A) i3 |- S. z: d; g$ M 3.3 其他 " \& s& l, L6 f6 T
测量种类：点流速、液位、温度、流量 , ~6 h/ k# r( _' k: F* g" R6 A
防护等级：IP68 $ e+ \$ Z* B6 D3 e
测量方式：在线式
! u% q5 p' | i F8 v) g; R 测量原理：声学多普勒法，速度面积法 0 o8 i) H7 _( g* H# @% N& S7 R) Q( t
供电方式：电池、太阳能、市电
8 A. ?' r+ ?4 M: K 输出信号：Modbus RS485 ! ` C2 a8 D/ _5 N/ I" o/ I
输出信号内容：点流速、水位、温度 7 Q8 _7 v. }4 T1 A C
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 4 R0 [3 y. z* c' M5 {2 k4 N
第四章 安装说明
L9 y% w: A J7 j' Z 4.1 渠道内安装条件和位置 , t2 M* C* h3 C7 z/ O9 J
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。
$ `* ]' z; p/ B; f7 M/ H' ^ 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。 " J& g9 p2 o& P9 |' [" v
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 z: o8 ^: v4 ]# E
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 m4 W! V% Z$ J: }9 X9 G. a2 s
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。 + B6 n: ^* V: i2 p9 m# h' H
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。 4 s8 y- e" Q d/ b) i0 f
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。 2 o! g; m9 W" _6 T/ M4 d& k; L$ t
8.传感器需水平安装。 ; ~* |; m7 I% s0 U
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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; d1 R p9 i, j) a 水流平稳的渠道 1 S+ Y$ c3 T# F) V/ z" D0 R
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。 , d; z& G+ m! Z
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) P# m7 V6 }1 k& r& v 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 # c2 G' I; E0 z2 }$ J' O; W
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。
+ T) a- z) z" T" {% ~ 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。 & @" p7 r( C! V- w
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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 p$ t/ i* G* b x
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。
( q: @5 K, D) L+ j2 O 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。
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闸门现场水流情况
9 t& y5 l& c. O% c3 E0 O9 @/ c 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。 ' X; d/ z$ w; `: }
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确定安装高度 3 H: p& j" k. z6 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
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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 . v r( Q; ?( ^7 u7 Y
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。 / h. I$ f8 \ z4 ^& u8 J( ]; v- M
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最低水位比传感器高10厘米以上 0 Z; v7 L! X- [+ g* X- G
水平安装位置的选择 ( ~( w8 h( }- W! l4 F
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%
( y$ M/ N, D9 b! w) s4 X0 Z; t 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。 1 G6 B# \, S- `/ [$ F
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矩形渠道安装位置要求
. Y; ^4 c# E5 a! N 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。 8 Y6 b" h! _9 [ Z. U& y
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* ]2 a$ U( T i6 v 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 a. d: J; `6 G; v* p
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传感器水平安装要求
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% i- V: ]+ p! @- k b 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
: `2 \1 Y* X8 |$ l7 W' ?7 C* 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。
: l5 j1 _# {( I; { 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；
0 C; |8 v; K( N% ^$ j7 K 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 8 s: t; {: Z1 o# z9 n/ ~- a5 S
传感器要有管道内径5倍以上距离。
0 @6 Y( D7 I. c8 [ 4.3 河道内安装条件和位置
- j) m9 W l. F0 U4 B0 o# d 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。 * z8 \, x( Y! E2 i& K/ q
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。
) q7 u# y5 N' D" J, w; n 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 1 B) g/ B( z2 e8 ]7 q, Q
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; V3 H% k" U- [4 B. p2 | 对河道进行等宽划分
9 E6 K/ {; P" s* Z" I, W$ F 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。 / J! B4 f. v* p" l" F& f$ Q- _
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 # Z2 Z' i8 I- c7 `' k
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
9 o# }" r) [, P 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。 ' V& x& G4 Z7 I( V9 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。 ' Z% O7 S! m' V
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周围没有支撑物的开阔河道 0 ^. E( y' [2 i0 f0 O0 q& _
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。
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水位很浅并且有石头流过的渠道 ( w# c; ^! S# C, s" F' L
4.4 渠道内现场安装支架及布线 ) J# w) L s7 B1 |& y+ \; b
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！ + b' `' j I" e7 K
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 1 Q ^. r# e% A( g0 r0 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。 2 `4 I; o7 o* R4 a! s
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
2 J; _0 t; m9 o& a2 G 4.5 管道内现场安装支架及布线 9 W* `) l2 q; p2 d; K% f( R' k
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。 , Q* z3 L; T3 a/ p4 b! f- w
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( Q8 {. H+ d/ }* \# @ 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 + P. o8 Z# D3 D& Q; V& \2 U* |; l
管内通向主机： , S+ G6 |8 y* O) U+ v
1000毫米污水排放管道安装实物图 7 ~1 q- k2 j a# m
4.6 河道内现场安装支架及布线 ! x5 }' S6 v' `3 |
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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在河道内安装 ' A7 M. r2 X9 a* A4 R0 K; {
●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。 ) ~9 |" w0 U& c2 t/ c( v2 Q3 M
●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。
& {$ Q/ b, k- d" O8 ]% I ●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
- \3 T4 N3 K$ G7 y0 O& O 用两根2芯屏蔽电缆连接。
! N4 _% |, e* D( f2 @1 R4 I ●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。
2 k- `( t" B0 U9 m# R F ●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。 9 `3 Z& M$ @7 ^7 _# r8 y$ a* Y2 Y4 w
●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。 9 z8 ^/ v1 l9 h& z3 i) P
●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。
* l' I9 ^: x; j8 p( ?4 O7 b 4.7 安装步骤
' h. u& E" z: M0 ]! E. H* c5 I0 q 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! l6 a- O! b8 K ②传感器跟安装底座固定。
$ Z/ `# A- H8 E/ r- }4 L; h 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。 3 S7 A% U( i" P! u, B8 E5 e+ Y1 T
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
+ I* g0 u. }7 t2 g. J" N8 Q: E ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
. O8 P# {% L9 Z: N 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。 , T O$ s' ^) O
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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