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# p8 M. V- }5 m0 z 多普勒超声波流速仪流量计
$ a- n0 m% z# q0 u HR7600-2型 * i. j7 x& f$ X% J. A, I
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8 h/ b% m% W: Y, y% _* h. }8 P 陕西恒瑞测控系统有限公司
- x- {9 P7 I7 A( P# l- [' ~ 第一章 产品彩照及其简介 K) o0 D$ v |* a$ t
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。
! \6 J( J$ Y" j ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。 4 t% B6 j3 C( Y0 J2 G+ R, ]
◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
0 V. e1 \2 O4 ]; ]$ C( S ◆ 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。 ( M, c6 b8 B( P( S% |) v5 x" D7 h" Y
◆ 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 o# e( M+ x* D8 g8 o9 P
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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
7 W& G+ Z5 t7 h: m. B/ C+ _5 v( y$ k, l2 u ，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。 " M. {+ W8 j: i9 f) z" z q
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。 & j6 Y2 x; K! `3 R
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 - R0 u! f' Q+ ~9 p `9 s* h
离。
; c' G1 v" J! _* m0 l5 F% c( l 第三章 产品技术指标
# e+ Q: }+ u6 I: G 3.1 测量指标 1 l9 z- D. v3 t* T
内容 范围 精度 0 ?5 Z: ~' p& r- g9 w% `" w
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
" U+ m) _. z( P1 ~- I& H& y 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
5 q2 z- i7 Q9 p; x! D7 \. R" x 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm ; M5 A& ?3 C0 G& l# T9 i
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 + ]! @- j+ j) @5 p6 _' }) }
累计流量 0.1立方米～999999立方米 & i) f9 }3 Q+ z# U. b
3.2 性能参数
9 H S2 m4 I& L3 S+ y 电气内容 范围 备注 ) {5 v: W) s4 ^( l$ Q5 k" g& ^3 Y
工作电压（V） 7.5V～24VDC " {$ `. c B' P
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 $ n0 w# h, C* e) Q$ X1 ~8 L
工作水深（m） 0.1米～10米
( w- a- [' i, B( J 数据更新周期（s） 6秒-60 秒 $ g! L/ [: _! [- c! C
3.3 其他 3 j" A0 W2 h: @- D
测量种类：点流速、液位、温度、流量
+ Q6 { ~- x' K0 ]* P1 s 防护等级：IP68 & s, R1 o& w7 u. T$ s: @6 W
测量方式：在线式 0 k- B& _; ~9 b* J8 e1 P6 J
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 3 W- c8 P) W G \. C( E9 J% O
供电方式：电池、太阳能、市电
7 s5 b- l7 I& W. @: @+ ] 输出信号：Modbus RS485
% s. \0 U1 h! z* a: \! v u) U) c; G 输出信号内容：点流速、水位、温度 4 [ H8 G. D& t2 x/ i
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 l. u2 E! m1 P: V
第四章 安装说明 6 C v: ~2 Z/ x" I! U2 e
4.1 渠道内安装条件和位置 ( L: s8 u1 l8 j) e5 s
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。
% g8 K& O8 h6 n0 N) k. h2 {1 s 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。 ) h- O# h. n. X. S$ j1 S( \
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
! v3 }' d3 |5 J6 z1 T 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 1 P& _4 u) q: t( J( a, z Z! y
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。 % c4 n9 Q5 u0 s+ c5 m
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。
5 M, f% G0 F, e- _ 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。 ! u7 [0 o4 h5 }; `) L
8.传感器需水平安装。
' U, H2 h+ r; [ 9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 4 |. g3 k& u- R+ A, S
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水流平稳的渠道
7 W4 R3 H: K9 x 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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. y5 X9 m1 W" | 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
1 a5 u% k) e6 @. 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。 7 g) Y; g* ?0 C' I v
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。 $ l5 m ?" q* ~/ x8 [. `
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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
l) C4 ^. S3 l8 Q 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。
0 j4 @$ |4 Y' a3 D0 V1 x/ n8 n 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。 + m# s2 X5 b& {5 B
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闸门现场水流情况 9 P9 h8 |" s' v" C+ w$ R
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。 1 F) }- ]6 K, I- n
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确定安装高度 5 a0 d8 O, c1 I$ [( s
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 0 s) l+ y/ v: d \9 x% z
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 F a2 [$ j M& E$ y) e 最低水位比传感器高10厘米以上 4 h. e3 @' I- b2 R5 ?5 {0 X
水平安装位置的选择
& Y1 U1 e4 \, Q \, [& V 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%
2 s& S$ o! l( w! ^ 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。 . l; y6 i8 c9 H9 D& V7 _/ h
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矩形渠道安装位置要求
" T Y( C6 n# |/ ?* j 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 Z W3 A+ s' ~; K: ]1 L
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传感器水平安装要求
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传感器水平安装要求
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$ s0 P/ E! Z$ i1 N6 c, ~. X 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
! ?% l3 {( N4 U9 x! p4 g# M, _- ] 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。 9 p& F/ U( f! i6 ^' z0 C
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；
2 n9 U" M- Z$ F, Z7 u3 B3 z- y6 M0 K; R 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
/ b8 b, B! C1 p; q, w& K 传感器要有管道内径5倍以上距离。
+ Y; F+ H9 n6 o' B1 q 4.3 河道内安装条件和位置 % T6 j J, Y( b$ V
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。
( Q, P( z8 ]' M( I5 Q" b 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。
% f6 p% J' E' F3 v1 x 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 ( b* x7 B, G: s$ \
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对河道进行等宽划分
" n ?1 u) P! y8 e 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+ p( N U, \/ b; D
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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/ r* B% F1 E# } 安装5个传感器的示图
( |' H, v z1 ~- T7 R& ?! n ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
+ l1 \( q3 Y" f K" Z/ r 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。
J8 n! Z P* x" m 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 ! `" z/ F6 a& R! ]% q7 J
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。 - k) l* w" ?1 @
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" b q. s" r( ~, ~0 k- H 水位很浅并且有石头流过的渠道
" k( Z" {/ `$ S1 i) M5 l9 e 4.4 渠道内现场安装支架及布线 ! c" z( T9 ]; W- y+ q" \6 P
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, c: X, y2 C2 D; _
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
# h# J- ^5 O5 J$ g1 ^ 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。
" A6 I$ m- a# I. p; Z$ w# v 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 2 M, u8 ]9 S' |2 x8 z
4.5 管道内现场安装支架及布线
. @( \, i4 T2 s+ s( {7 g 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。 ! u. O( j. }# a) E
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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 ' J1 i) F" D5 A& p
管内通向主机：
. }5 p7 _7 i$ w4 c 1000毫米污水排放管道安装实物图
( t1 Z( x, g+ {, i 4.6 河道内现场安装支架及布线 . Q% ?+ }8 ^' H% b1 h6 ~5 w
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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( Z0 }! A$ M# R+ v+ [ 在河道内安装 % h N' V3 a9 \ d, o
●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。
- H0 }. `( M: x/ i! O8 V- j ●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。
" u6 x; N, q A* v1 X. l4 g ●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
# [1 i" s6 v% B1 y6 `* s 用两根2芯屏蔽电缆连接。 & d7 W9 c& f! W" Q0 h7 U' B
●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。 4 @% Q# d# T+ P; y/ m
●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。 y C' a& T; ` C! Z# i 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。 ! P- ]" E: K+ P3 E& e
●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。
' y( J; l* A5 Y3 o; \6 ?- i 4.7 安装步骤
7 k5 |5 Z0 p& F! j 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。
. o. K' R1 g" W/ E ②传感器跟安装底座固定。
5 \( } o2 W/ \# f 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。 " a6 S5 b% L$ x# F: K3 j) @
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
; g/ H0 o5 Z+ \! }: \ ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
2 w3 M% T* m; o6 m 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。 $ w& X7 y' l+ d$ F- ^
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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