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多普勒超声波流速仪流量计
' w c. K( X2 L HR7600-2型 ; F! |. q( V- B6 s0 r; A
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2 q. x) J& v# @! U1 d5 F 陕西恒瑞测控系统有限公司 2 e( z8 X0 }( C5 |& Y' v; [7 ^
第一章 产品彩照及其简介
6 n. d& J" L+ M& ]5 E 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。
g9 V4 W: s8 k; _2 Z' n6 W& r) \ ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
5 q: T& j6 ` {/ t# \& [* n ◆ 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 Y3 y+ a0 {. d9 ^" A3 \ ◆ 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。
6 F" i# \# K5 v5 v' O& s, W1 w2 x ◆ 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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. [9 w+ ?) W1 Y. r K 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
( E7 m' j! ~7 D r) [+ Q2 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。
/ v8 Q, I6 u, D! 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。
3 D, @+ l; \" h4 r( n0 z' A 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
$ @8 T$ `/ X& k4 O" ]* Y 离。 6 X9 G: h- `) V' D6 f. {+ K
第三章 产品技术指标
; M9 \* Q q1 ~# z4 w" q8 S" N: U 3.1 测量指标
% U" B- m% I* P. ?# b1 Z 内容 范围 精度
: N- X, @6 m$ Z$ W. w$ ~2 O 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
8 _5 s: C4 i1 j2 T9 l1 j, H 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
! W; t8 F$ K& e6 v 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm - T5 w. a; P5 t z( _% I6 e
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
) H! |' Q( l8 L! E( H 累计流量 0.1立方米～999999立方米
4 L1 ]# ]2 [( X$ o; I 3.2 性能参数
7 R6 C$ j) ]& |5 v 电气内容 范围 备注
6 [1 E, k' k% d4 a/ s5 d; W% C 工作电压（V） 7.5V～24VDC " z( k5 Z% ?0 l) \: v: ]. x
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 5 `3 G6 ?( B# \0 \
工作水深（m） 0.1米～10米 0 x. N6 {( M. R
数据更新周期（s） 6秒-60 秒
8 o+ I! ~" R' `+ f' g 3.3 其他 ' W# N1 K1 r$ d4 k6 P! O( q
测量种类：点流速、液位、温度、流量
$ M* C0 o# M4 S5 k( ~* ] 防护等级：IP68
: _% c' [6 K: \2 O) d 测量方式：在线式 # W" a8 h6 v: ~1 \! }
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 " \* q6 ^) f0 `: Y) n
供电方式：电池、太阳能、市电
4 P- p% J( `( {4 U8 ~2 y 输出信号：Modbus RS485
) Y1 [: b5 [+ @3 Z* v4 l 输出信号内容：点流速、水位、温度
) Q. A3 Z m' _3 l5 j 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 . v3 L. w" j, b1 h5 A7 R/ k
第四章 安装说明
3 d& s* u( E) t; E8 U 4.1 渠道内安装条件和位置 ' {4 }+ `. j" s- _1 X. u
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。 ' y, Z* T; o! m6 [$ S# n7 a5 U. G
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。
% i* m; S" H5 @ 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
5 i8 P- @6 Z g6 d 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
! |( j0 j) q ^( G7 B- w 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。
1 i! x8 U; M2 I* y! f5 S! d; J 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。
0 |! }. @7 \5 b2 S& P* Z) { 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。 ( }0 V! k# X0 ~9 I5 x( [4 z, q6 g
8.传感器需水平安装。 ! K: T0 U8 f' l: K$ w8 ~8 C7 S6 a
9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 $ b5 L$ s; |, D* `0 h! F" c
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% C6 g, ^4 {' d! @5 y 水流平稳的渠道 * `) J4 {4 r. ^' \* 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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+ x9 c9 T5 }/ i. Y 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
7 w' \9 V2 p' 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。 7 ^7 [! p# k: G8 U% L
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
2 x( r% I$ O5 W" C; k/ 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。 2 p5 ^4 ` G+ Q$ G- f; ? _
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。 & q$ P0 y; _% Q& J/ b
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闸门现场水流情况
* Q4 h8 ~; I/ V 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。 5 m8 F# n8 k* Z- R; D7 V
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. `3 S& {: P. @7 j 确定安装高度
4 h- ~1 W+ L4 S- V) N2 p" b- O, _ 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 0 b( n1 t9 m/ t6 h4 D" H2 k0 x# ^' h6 e
定。
+ q) m6 K0 Z3 W) M4 _ 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
% n' ? u! g% h. a$ h$ e 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。 ! t! W6 \; v e4 Z: ]5 e6 G
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最低水位比传感器高10厘米以上 3 J S- C5 [+ o
水平安装位置的选择
x( w8 R; u! u$ h! 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%
6 ]! |: s5 v! ^& I5 ? 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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$ ^9 A# I% x. Q8 H; B7 H2 C 矩形渠道安装位置要求 9 q& ]- n8 \* {9 }: K7 u
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。 ) S/ }& G5 Q2 w D
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, S- D/ \+ @6 t! L 梯形渠道安装位置要求 传感器要正对着水流方向 ) ] y) z7 `2 z9 F7 W o
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传感器水平安装要求 + A, V$ t. y- j; b' n8 k0 o1 O; H
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. S% S! ?! N9 m$ L+ N; Y- I 传感器水平安装要求 & |5 J8 I5 r2 Q- ^$ P
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4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 7 y) e$ t3 z- h& X1 C$ Q% L
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。 ; w, w2 g, [" o+ H, m
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； 3 X+ k. V' {# |: `7 x9 a# }6 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
+ _& Q! M9 ^9 a4 ~. Y 传感器要有管道内径5倍以上距离。
$ x3 k% [7 @, S& @# @, P, U 4.3 河道内安装条件和位置 X# Q0 e" o4 {' n6 g
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。
, J, g* H" r5 f 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。 % W* x7 o- Z% P
比如把一个30米的河道平均分为10等分。 1 Y) c# @# Y5 a8 H9 |/ A% ~
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% {2 a$ a! D# W- _+ T( g 对河道进行等宽划分
, q) J" F2 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。 , o# K1 ~% ~/ C1 f
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。 + Q! `; {: L n% S9 `
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$ b+ E* V$ B I8 F3 w 安装5个传感器的示图
5 s3 X k/ |5 c6 _+ Z) y5 u ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 8 {2 [ w0 D' ]
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。
6 [+ A2 f( ?, B/ G" e 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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( m( l$ H/ ], v% v- S; D* p9 { 周围没有支撑物的开阔河道 ! x& j# m! @1 g& T1 S
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。 4 ?, x% T4 ~+ u" T% i& E. ~
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- _. p! M) y* n" ~; a6 V% Z5 _ 水位很浅并且有石头流过的渠道
* X( n3 n% Y. r7 k& R7 Z 4.4 渠道内现场安装支架及布线 * F1 { E( z& _! U
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！ 3 f/ J4 D$ H& E0 I8 t
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
$ }4 p, P3 |4 X 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 R/ y* N2 F2 N* F, X5 h$ x
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 0 s3 r, i9 J6 Z5 N, L
4.5 管道内现场安装支架及布线
2 u0 Y5 F$ n8 n! A+ L% v* y 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。 9 j3 F, R M$ E+ Z- A+ y. Y
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; S2 U3 E- L2 _ 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 @# R; _/ r5 z. f
管内通向主机：
1 ?' V( V. w D, Z 1000毫米污水排放管道安装实物图
, l4 l1 n5 E ~* v2 a" D2 H | 4.6 河道内现场安装支架及布线 : \/ f6 B r0 L* Q
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 8 R# {/ ]6 t1 R8 ~* X' v! W
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在河道内安装 J9 w: _2 s0 E0 L) ^: y f
●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。
6 h& V4 }6 l: o/ I! o9 y ●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。 |5 S! T/ d: |8 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
6 [8 a7 F" u6 p5 C' q/ Q2 ~- x7 p 用两根2芯屏蔽电缆连接。 ( ?# \7 i3 U1 P* a
●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。
% y" p" b6 u7 h0 R E# C ●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。 ) G s( p2 Q+ Y/ N( j
●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。
/ X1 o6 _" o- _! G& ^' N# d ●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。 9 b8 ]" O) F7 U' @0 n" F, q
4.7 安装步骤3 D7 F8 O+ Z A; F6 c2 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。
& Z" I8 z* p/ i4 Z ②传感器跟安装底座固定。
# L6 K9 ]/ t0 u- Z; a- c' Q 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。 & a9 U3 C+ z- D2 [* Z* \" F
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
/ q$ D1 k# h& \ ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
2 h' _9 M( p6 J" O8 Y6 P 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。
) h% I: ?# L3 B ⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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+ g4 J/ T. T) H2 P1 X; m/ \
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