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c2 A1 \5 j8 P 多普勒超声波流速仪流量计
" H5 ~# v; s8 {, u4 R! e- J HR7600-2型 * K, S7 k8 c- @- ~+ y" |* G3 j1 h
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3 b; i7 b# a+ J" h) R1 |# H% A 陕西恒瑞测控系统有限公司
7 a1 n2 f) l4 o; K8 X1 @9 P8 I2 W 第一章 产品彩照及其简介 ; H8 s* Q" O9 z" q8 S7 Z
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 |9 V; E& X8 M0 j0 A: [$ S, o ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
" Z2 y, S2 {0 [1 r( |& a q ◆ 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 ?! `0 g/ o) G
◆ 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。
- Q( b& h; |+ x/ A ◆ 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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4 J8 E) v4 p! q$ H: l0 s3 Q 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. K- F9 L6 n1 z: K
，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。 5 Y5 j8 ~: W. H% T8 ?+ p
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。
, J) z' K+ P: z& D4 c 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 * l4 V: q( E0 _6 {; J
离。
( ^- ?4 O8 l; z, B% y 第三章 产品技术指标 ( j4 S/ p4 V- W% ]+ g9 J
3.1 测量指标
& G9 P/ y( |6 e 内容 范围 精度 2 K; d( a% J7 ?( Y9 O. s9 P' s
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 3 B2 b& Y' L0 ?3 b+ W% L8 W
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） " \+ v# o% N# Q! Q k( U
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
" f a9 `$ I! |; Q 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 ; i- K. _2 r* y) w- I4 e U# ]
累计流量 0.1立方米～999999立方米 $ c" M9 _6 {0 G, a0 _
3.2 性能参数 5 U8 f/ V" o& f, y4 z
电气内容 范围 备注
# R* b7 Q2 X3 R t& ^ 工作电压（V） 7.5V～24VDC
) i; M) I4 v! ^! ]; U6 Y 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
! ]( U R! d: H, ?8 l: ? 工作水深（m） 0.1米～10米 , p1 ? M2 s9 N. H2 V, [
数据更新周期（s） 6秒-60 秒 " I* I) O7 W0 Y. ~: V; a
3.3 其他
) c9 m! Q$ m1 J7 D8 V; Q 测量种类：点流速、液位、温度、流量 : v8 N. J- c7 f# \
防护等级：IP68 % T8 c* E- ?6 {1 s4 ?
测量方式：在线式
9 f6 w, ]' |5 t* ~ 测量原理：声学多普勒法，速度面积法
% T* l `7 q9 P& O1 |! S1 S0 A 供电方式：电池、太阳能、市电 6 h, o, }5 e+ m+ X/ q
输出信号：Modbus RS485 3 v _0 C( C: |
输出信号内容：点流速、水位、温度
' l# Q: f8 v5 H3 O% l 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
( L2 C3 Z& r% P$ k! F( V 第四章 安装说明 & F0 i8 D* `0 _6 d8 O6 o
4.1 渠道内安装条件和位置
. D1 K. g7 u- }( J- J6 t; S& L* @ 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。 ! u2 y3 u! \; o1 ]* N
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。 $ z$ ^/ m7 I3 S0 u! }
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 - ^% X W7 ]% M7 S7 r9 I0 c6 N+ l
4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
# E* Y4 z5 u/ _) ] 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 w: A* Q f* `. ]) _, 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。
- U' `1 f! R7 G, e9 L 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。
; S% o9 A7 u( s- x 8.传感器需水平安装。 0 V* \5 P5 @9 p1 y, C! h( [ t
9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 ) `9 E. S: b$ D! }
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& ^# f/ x2 | `. f, I& s 水流平稳的渠道
, L D: N3 Z; u5 s* ?; z0 U 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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7 G- |& d$ `: H5 B 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 2 l1 d) q9 L0 ?+ H
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+ c2 t0 w6 i o. [ 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。 . T* p% ?& h; F5 U
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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 ! T( z# T) h4 {( K' R% Z
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。
# s% m9 J( d- g 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 ( l, T( F% z- e1 B
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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& Q9 Y0 F' l+ ~0 J3 z! G 确定安装高度
5 u1 B' A- u9 Y( A 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 ) X2 M' O& N+ y {4 V5 K
定。
" d7 `8 r' R" i; d5 W 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 / n1 W s& a8 I) @% N
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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! q. j, P8 b, C0 l: I4 R 最低水位比传感器高10厘米以上 $ _# g' p- s; {6 o& X) P+ S
水平安装位置的选择 2 j0 L6 z$ ~# @
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% # C/ Y' `% a5 F
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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& P! d& U7 {) i 矩形渠道安装位置要求 - j) T" Q& c* Z' A0 [& w: I. u7 z; H( o
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。 % Y$ ]# Z5 N& M$ b5 D
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+ |* r1 g0 `$ b7 ]- ]5 B 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 / [* K5 }, F8 b: _. J. |
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传感器水平安装要求 8 g T& i$ M2 B) o5 ?0 L* \
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4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 ! q) B+ U4 z* C" n& i* B [6 p4 H+ d
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。
# h$ u# H3 g+ @ 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； & U/ @! x- F" E" h
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$ F: K7 _
传感器要有管道内径5倍以上距离。 " {% x! S2 x$ R: y9 e$ b
4.3 河道内安装条件和位置
5 k8 E8 i0 P5 _ 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。
) I, z4 t- X" t$ l8 E 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。 / D5 @$ x4 A+ G" T
比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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( u1 O2 l* Q3 u9 Z$ w, F: E1 t 对河道进行等宽划分 * F' m# U2 d" I( ^. J
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。 ! K8 U8 U8 [, T
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。 2 G3 k. u1 M& E, v2 l8 ]2 A6 L2 M7 N
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安装5个传感器的示图 9 A' X M" k. `/ B2 y& r
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
5 v+ A& Z% v3 h 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。 ' |. p4 }1 y4 S' H H& v# ^
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。 0 \/ V- ~; m( |9 Z7 ]% m
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周围没有支撑物的开阔河道 7 U" T$ {2 ?* W# k0 @! C/ F
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 Z9 q* B, u8 h2 y" N% g
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水位很浅并且有石头流过的渠道
9 p/ T4 r0 P: J. n" R; S I 4.4 渠道内现场安装支架及布线 " V; t5 f/ ~5 W" b5 E* 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！
& z1 n2 R1 e5 R4 w# 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
U9 ^5 p& k: y4 M0 c 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。 : W4 n7 _! K! G# l: w, C2 m5 p
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
, H$ w* W- i% N, l 4.5 管道内现场安装支架及布线
: c0 [/ U( l9 S) u$ ] 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。 F' n+ z- P7 ]2 ~# o; f
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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 , X' q7 ~6 N! z9 f9 N' b1 l% i. l' O
管内通向主机：
5 K/ I! J8 { s( W 1000毫米污水排放管道安装实物图 ; |5 i, Y6 S k) R
4.6 河道内现场安装支架及布线
" h4 b+ u- D* T! w j! U 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 v/ Y& N" K9 [9 m4 W
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在河道内安装
$ x: O+ K! M" x. R6 V3 G9 v ●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。 + I8 O7 l5 t; X: i1 y5 K% ?5 o& V
●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。 ( K6 M( b# f# `9 s
●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7 `9 W0 T9 n, r) ?
用两根2芯屏蔽电缆连接。
: L7 `$ |' }8 I1 \& W; r ●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。 / Z) O y, K" S% `2 M" n
●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。 6 S, z; i4 f- z' W* ]2 c0 n
●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 M5 @) w/ z/ H0 V7 G5 S ●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。
% O& }. }' }; H# q. h$ Y- y 4.7 安装步骤2 W2 K( j# E* O) K& ]
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。
3 K5 K6 q" T: q5 J1 U8 p% t ②传感器跟安装底座固定。 + l i% e$ J$ ^; V0 y
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。
2 B& N+ F% f, m+ J2 e' f 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ 2 d5 m- G T1 v- \1 j
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 ! G7 H- A9 h. ]: |& E* h% }
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。
+ J/ ^/ K) g8 m ⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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