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! C" v7 ~+ L0 {: S6 W 多普勒超声波流速仪流量计
. r; a& z2 `2 D. t2 s HR7600-2型 $ Z' p! n" |1 Y3 K
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陕西恒瑞测控系统有限公司 ! m3 O" B$ v0 E; F* t5 ]9 k
第一章 产品彩照及其简介 ( {% F/ h% j' a, r5 O4 s; ~8 h
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。
5 E$ V7 |, c/ A! K9 c ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
, r8 T4 Y- [" n( m ◆ 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! d+ X% z; i2 y p( L9 J I. O ◆ 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。
9 B% _* H0 {3 p$ K( ~3 O ◆ 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
$ P- d% x- H0 L1 V7 b. H ，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。 + h$ s* l1 u1 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。 _' m9 F7 W3 R) [+ A7 p/ u( ]4 M 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
9 j, a1 Y& p$ V# m: Q! Y, E6 Y 离。 9 N. I( p) Y" U Y. g& k% D5 e+ ~
第三章 产品技术指标 & k! b" p" a w, u" O+ B
3.1 测量指标
4 K2 ]; T) R2 t3 ~7 y1 v, |$ { 内容 范围 精度
# H; h5 E) }5 j/ ^' H 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
# f `/ {! a# w! Y 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
9 t: Q- D% I8 I& r- A 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm " o# O7 ^( s! l2 P
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 ) y4 y" | p( V
累计流量 0.1立方米～999999立方米
& v# d$ ~( ?" R# P( c, a 3.2 性能参数 ) \1 v% L2 g, M. T" ^( s9 h0 Q2 a9 w/ x
电气内容 范围 备注 3 D u( K% N1 Q: M) j# G
工作电压（V） 7.5V～24VDC
5 E2 O9 S! P6 C- O+ c 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 ! S2 y& o$ b/ R
工作水深（m） 0.1米～10米 3 a' ?4 w$ o- _ b) o: I. W; l4 N
数据更新周期（s） 6秒-60 秒 q8 y# U+ b4 {- I
3.3 其他 6 C* ^& { c7 g* o8 L6 [2 Z
测量种类：点流速、液位、温度、流量 # [& ]) b. ^3 B$ ~0 S- P9 C
防护等级：IP68
9 {. A6 g: s: X; q2 }: F5 d 测量方式：在线式
& I0 M4 j$ ^$ s 测量原理：声学多普勒法，速度面积法 % F. f; x0 ?6 N% `* m l
供电方式：电池、太阳能、市电 ; _6 _& @0 D4 I- m Z' L2 J- I
输出信号：Modbus RS485 8 J9 }$ E- a' s, H
输出信号内容：点流速、水位、温度 8 r( o* Z' S* O, t$ g9 Q
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 2 {. {6 z3 O- b# Y! |
第四章 安装说明
8 |5 Q; q% M$ Y% r 4.1 渠道内安装条件和位置 5 c0 G! \3 s9 F$ @7 W% y n$ F# c
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。 9 N: Q B# k t X
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。
' B" Y$ m/ D& v: b0 d" o- l% c 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 + J$ g% O( \3 \; c X( l( w9 ^
4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 * Q; k5 v5 E; _; O& Y- d
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。
7 _- E0 S0 }9 @$ Q% E" o, ^& Z7 _ 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。
" N" }1 M) j2 l7 R+ ^' y) o1 p 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。 7 Y3 J8 g/ t0 G% o# t J8 J/ D
8.传感器需水平安装。 4 y, ]2 z* L7 ]# x. w" v7 b- F
9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 " r+ x- @" e: ], M) w, i
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& O" \5 H: ?! o3 e7 R3 } F 水流平稳的渠道
" G4 b1 i% T2 J# e6 V, L 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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! \/ v! ^0 S8 u 传感器安装点上游和下游直渠道要求 6 r+ H$ y% W4 ?/ n1 V
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传感器安装点上游和下游直渠道要求 ' c! D0 b( u% N8 K) ?
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。 ( Y" I+ H1 u& Q8 _9 E' 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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+ K7 e) g) h. W1 v2 Y+ U 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 ; l7 r; A* ]8 }3 o. q* ]- ~8 g
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。 ) _; R( w/ [2 N# w! L3 u
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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: |8 y8 t; }5 { 闸门现场水流情况
, z$ P! d& l3 S) U& P 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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1 k/ v+ @, T' p 确定安装高度 ( r' F0 }; g/ w, ^2 C
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 ~ ^2 ?! u# Y$ V0 \) n5 }
定。 / E+ z9 U8 }* f$ [: v. [$ i
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 ; T6 V `' G: `+ U8 a( 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。 - I" Y; ?9 P+ k S( b& D4 ~
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最低水位比传感器高10厘米以上 # f9 a# B/ k3 p
水平安装位置的选择 x2 I0 z4 O6 z1 M, N+ _
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% Y! I# ~2 ~& V
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。
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矩形渠道安装位置要求
6 @: h+ n0 I# k, X! x* \! b( l 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。 / h- `, J& E; H
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" p* f. v' x3 C5 Q8 L3 H 梯形渠道安装位置要求 传感器要正对着水流方向 ) x$ N( T& I$ t. a; Q
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传感器水平安装要求 3 Q: M" ^1 P1 Q% x4 u
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传感器水平安装要求 % L* o$ c8 Z. p) q, S' H
* |% O/ L+ c0 b# F9 V" ~ 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
0 M, `% D6 @. L3 e O& K1 ^4 _8 S! u9 C 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。
3 Y1 p+ o& A. @* ] 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 z5 z" f0 ~2 k# N- m3 P V# f" x" Z+ j 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
' R; [* J+ k! W, g 传感器要有管道内径5倍以上距离。 6 B+ v+ O9 C0 n7 t0 }
4.3 河道内安装条件和位置
; C" \4 ~: I: q5 Q, D5 ? 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。 3 V d% E! U! z/ _
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 n- l8 n) L7 @/ F0 j+ s
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 ! S/ K& j( I9 \
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。
, r( j1 Y i# V; @ 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 3 O3 Z2 q. \0 G* ]
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 ; m. p+ b" Y; l G; ~& 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。
5 G2 g8 I! m) M5 B* d5 z 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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2 I3 ~- F* ^; p f 周围没有支撑物的开阔河道 * j/ r( j O0 I# 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。 + X0 ?8 f4 Q5 Y
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水位很浅并且有石头流过的渠道 . o+ q# G$ P, F1 G6 v/ @
4.4 渠道内现场安装支架及布线
1 J3 Q* c" X1 L 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！ 2 |+ o0 f( g0 C" U; [* @+ 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 - x0 q$ y, z- V+ ~/ @$ t, w
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。
% e9 X" |. Z o6 u$ @ 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
$ Y( V9 ~9 y; Y0 o: Z9 l. C 4.5 管道内现场安装支架及布线
% X l% I% |1 E6 Z- e o% u# H 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。 : b( C2 _+ d) c: J8 S5 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 7 A. q1 T+ y# i& M( k# F) O8 z
管内通向主机：
H1 h2 R! l! J. q% z; b" d6 e 1000毫米污水排放管道安装实物图 ( @/ L5 A) Y8 @0 g8 e( |
4.6 河道内现场安装支架及布线
; \- [' e& p- X! G( x 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 5 D$ W, c) V3 @$ ?9 Q* ^- ]5 K
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7 [% ?- C' C `, D. Y/ A 在河道内安装
4 I7 S: z/ r& x/ v8 R! n+ M ●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。
8 ~: T+ L2 q3 L; m( E# Z ●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。
6 }3 K' R$ q! z' 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6 Q& k) q4 X* J" b
用两根2芯屏蔽电缆连接。
, |7 j" I) f+ `; F! c ●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 ?! F1 N: ~; l; ?. Z, G
●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。 ; i7 h9 h! _& r
●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。 % H6 p9 \. x$ q/ s d0 t6 n# O
●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( w4 S. o8 A 4.7 安装步骤) S/ q' O- [$ f" A* d6 h
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。 + d$ [/ P8 _6 r
②传感器跟安装底座固定。 & V u1 A2 N$ d. E# l, A
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。 & g" t% @, j3 Q9 ]% p& q
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ 9 I$ S( \/ D0 s+ ]0 G6 M: \/ k
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
) g; d/ K" g0 @/ a5 u7 q* f. e 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。
; x, Q2 J' k; @- \! t ⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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