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多普勒超声波流速仪流量计 & E$ U# U/ W T; r8 }1 U+ p/ _
HR7600-2型
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& ] Z3 O' ]! L) Q* R- n 陕西恒瑞测控系统有限公司 & J8 W( L" m. S# C5 k
第一章 产品彩照及其简介 $ [. `3 j p1 _. A: Z* k4 P
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。 U0 U$ L+ ^" W% @. B' k
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
W9 \( [9 U* _, k: }! ` ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 4 ~% S% m+ r( {' d3 o/ z
◆ 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。 5 s' ?# s; {9 P- ^5 L
◆ 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。 # J* L/ B3 [4 t6 C! n
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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 a1 m% V* J( b# q+ X
，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。 4 Y) m9 Q2 f$ l
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。 2 e* q- \( s6 G8 P
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
# V4 W& Z* o$ H) ~0 v9 Q. w 离。
/ d. |7 [+ f3 e+ y2 @ I9 x. e 第三章 产品技术指标 9 b5 P0 l" y+ h6 N" J+ C+ y$ E3 K
3.1 测量指标 & j. `! E, x4 Y7 B. W+ t/ h
内容 范围 精度 ) y- H- G3 v ]1 ~7 N1 t+ H5 F; 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 % w0 K1 Q4 [! F% r' a1 |2 a7 s
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） 9 p5 }, v" q/ F5 I: f$ r+ i0 V
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
0 R1 z y2 y7 [0 g, j$ W- f 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
* j$ w- p$ }' s 累计流量 0.1立方米～999999立方米
8 c$ `0 R# D9 ] 3.2 性能参数 : [( h' k/ b7 _) |7 z* V
电气内容 范围 备注
# [# z, P0 v, j4 I* b 工作电压（V） 7.5V～24VDC
$ {/ a* c$ B+ ]- a: P/ F2 k 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
! g; O" h1 f. ~/ }0 [ 工作水深（m） 0.1米～10米
7 F" l3 w9 F# Z5 ~! G 数据更新周期（s） 6秒-60 秒 " [8 A& ~& l/ \8 ]3 L' E
3.3 其他
& i4 Y- X8 e& U 测量种类：点流速、液位、温度、流量 % \. `) R1 {) A
防护等级：IP68 2 v( D7 _: c ~$ C
测量方式：在线式
: P) d# A+ S1 g! u 测量原理：声学多普勒法，速度面积法 * p* k" G S7 @
供电方式：电池、太阳能、市电
+ a+ X, z. U4 V9 q1 t 输出信号：Modbus RS485
* u5 M4 n `3 X4 S' D1 F8 C 输出信号内容：点流速、水位、温度 # A6 L: w; D- ]" Z
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
3 }4 [0 b$ K# }0 V; B: s* G6 L 第四章 安装说明 7 t4 Y Y' `- } L2 f
4.1 渠道内安装条件和位置
; a0 @$ G) f1 Y9 ]4 \$ I! 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。 5 t2 m) |. E: R0 s" Y
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。
0 E& }1 g5 ?5 B5 z 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
* R u1 ~3 R1 e* F% L' S 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
~& a q0 m6 K ]/ X5 e+ O+ L 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。 0 K* j; |2 P9 e, {
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。 : G4 O5 g; `7 h, b! k Q
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。 3 y( H# n Q6 J7 f2 |, N
8.传感器需水平安装。
- _: w; K, d$ J Z! 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 + j( |$ f: ^7 x
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6 f, Y$ o- T q: L/ I3 z8 G 水流平稳的渠道 6 M5 y( j7 w' q: V i6 y
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。 1 P. g$ [& v! p
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& R) o/ d, G I! _ 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 , C5 S* x! K* z/ d1 Z0 e# {
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。 ; M+ O0 N& D/ U" m! _
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。 ' {. l! W( }( H+ i) h) 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
3 c e3 ~. m( S, @$ f 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。 % R8 {' l) ^* }+ A- \
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。 2 [. K7 r; K- I7 D5 Z: y' l
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7 w. C, |! d3 e+ M& Q6 W% {% q% A% [ w 闸门现场水流情况
3 {) c; ?! Q- v9 X! T& o 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。 Y" q7 ^0 p% K$ S9 Q( x
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% b4 K) [, t6 Z( ]) a# V9 x 确定安装高度
: e: d+ k+ |* n/ C" R8 Y; L! J; U 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 # `* u8 x6 l# p% v
定。 % O- ?$ E. t# Y$ y7 O! k2 S
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 4 y2 z! m1 ~! D! O
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。 9 O& J% J' x0 q& E" i
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最低水位比传感器高10厘米以上
& M! w) F* |6 e9 {% b. s% C( _ 水平安装位置的选择
# i0 P8 E3 r# q/ i 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%
7 I9 [8 q, N# \6 X6 e 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。 ! r: x+ B" X: D3 {
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矩形渠道安装位置要求 9 G5 p' t6 F# |( y% q$ [1 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。
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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 8 N- [5 K& t2 _. W
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" ]& r8 P. O( `. X; Q2 d) U, n 传感器水平安装要求 . n8 R0 O: f7 f7 K4 V# k7 I
4 k. Z2 }( c1 L q 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 6 X& S* F, Y% Q- N% v
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。
4 K& H) \2 u' v) W# g8 v: 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； . f2 @: a. D% G: F, _
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
6 d& |) Y6 q+ F$ P( w 传感器要有管道内径5倍以上距离。 ' m) G% F1 c, h' n
4.3 河道内安装条件和位置
* Q$ T. F$ [2 |0 W! X; y 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。 ! S) p" I6 n; p/ v
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。 - A" C+ f. Q' x4 s9 g! A
比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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1 u0 ^- N7 b( a 对河道进行等宽划分
* F l/ X+ m% u8 L' Q 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。
) ]2 {$ @9 Q# Y" B: O6 I6 j1 W 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 . O! L* r2 Y# g
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 [6 D5 G& w6 @2 n2 S6 `. 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。 1 M/ B4 `- i; ?" \2 G! S
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 F4 u1 d4 I! y
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周围没有支撑物的开阔河道
# a# Q# x+ V6 f( t8 V! U 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。 ; |/ c# x) O* j0 e- N
Z- o- k* }' q# k! C7 t1 T& K " M8 J. L) Y8 _" g; f' \* u
水位很浅并且有石头流过的渠道 : d. L0 x* _. l2 e; `
4.4 渠道内现场安装支架及布线 : N4 ?( C3 n! s ]5 }: {0 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！
! t+ @9 z' ~9 B1 ^ 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
- Z j7 M. y6 X q+ m P; ^ 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。
; s% D% [. w1 i: X6 j2 A 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 ( S# i: q( R: e8 V! v( z
4.5 管道内现场安装支架及布线 - a3 N5 x3 d* T8 `
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。 - T8 G; v1 {( E! x
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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
1 {5 t6 P0 t$ T' C 管内通向主机： ) P+ n d( e3 [. a) `5 ?! I
1000毫米污水排放管道安装实物图 9 r0 o. l; S: N7 v& C
4.6 河道内现场安装支架及布线
# t3 q% p$ R$ S 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 ! G1 {: e5 p, M! x( C; j: A
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* m8 G( b8 Q0 l% u$ G! d5 p: V 在河道内安装 6 U0 U/ \: G( X+ q
●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。
3 n8 X1 F% A- p: ?0 \( ~. T# K ●传感器背后出线处，因为在水中，会被水流长期冲击，需要做保护管，然后 固定起来。由保护管来承受水流的冲击力。如果由线缆来直接被水流冲击，可能会 造成断线、电缆外皮被磨烂等情况。 % i: Z1 f. |- H" ?; H2 R! b; t( U W
●传感器所自带的一段通信电缆线内有通气导管，因此注意不得将其弯折。当 通信电缆线引出水面后，可接普通的电缆线，此时应使通气导管开口方向朝下，防 止水及异物进入通气管，或者堵塞通气管。 连接传感器上的485或者12VDC电源的电缆，485和12VDC的线缆必须分开
4 }% v/ Y" t; ^( n+ g: ^ 用两根2芯屏蔽电缆连接。 % r! E8 H0 i0 T) w' z6 ^
●不要人为拉扯、甩动电缆，也不要撞击传感器壳体。不要把连接电缆作为承 重线，用连接电缆来悬挂重物。电缆必须是固定在渠道的水泥壁上，不能晃动。
- W0 R7 h+ w: W6 j* B$ ^, t ●供电只能用电池供电，或者太阳能供电。如果使用220VAC等市电供电，要 用线性电源来转化为12VDC直流电，不能使用开关电源。 : X7 T. \) N) m9 ?
●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。
6 }/ N9 E$ D- Z ●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。 + M( R& [+ w7 w) S& S0 C( h" ?% q& A
4.7 安装步骤0 P% M- I6 b% l) L7 H0 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。
6 g4 l2 y; t) M% @6 `* Q ②传感器跟安装底座固定。
' `# i/ _* Y: G 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。
, t# l% Y% H6 G. V 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
- a" G/ t+ ?; q ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
1 f/ A5 r3 Y0 \6 d. 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。 1 q* H* E7 S: ?% o9 |
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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