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/ E- ^. }4 I% }1 a/ m 多普勒超声波流速仪流量计
; v" \8 s* @4 t6 [4 o HR7600-2型
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, J$ ]% o% E/ p$ E, ?4 [+ N 4 _$ n: Q. M$ _; A" Y
陕西恒瑞测控系统有限公司 5 H K5 c, V0 |2 a7 E3 ^
第一章 产品彩照及其简介 ! H. y# G0 E' I; N3 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。 2 T1 d& C- | t. s2 r1 V
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。 ! ?- b3 u% Z6 {8 d
◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 ! s" r4 q* b3 z8 {
◆ 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。 G, a4 y8 M c( m8 n0 v
◆ 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。 0 |# W% a2 i: Q3 _0 V: _4 k
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8 q* J, S+ W1 j1 T 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 y3 t- U2 M8 n8 M \
，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。
, C1 L3 n: i* a8 g 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。 % w% X1 V9 x. |1 ?
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 ( n- O+ v, S* ]( [! I8 H
离。 9 N5 ?2 L3 A f. l
第三章 产品技术指标 ; G" P5 D- g, Z: O. E, q
3.1 测量指标 # Y2 Z" Y7 k" A" X& P( |6 y
内容 范围 精度 / e% V3 P. ^" {) w+ ?! Q
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 2 ]0 c @/ b p2 P( k+ |/ V B
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
7 `' u0 l) D x- Y+ { 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
! D# r9 N1 H+ q 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
+ k$ E8 t. o2 [/ ]4 Z 累计流量 0.1立方米～999999立方米 ( S+ y/ p' q$ ^% ~) M* ^- p
3.2 性能参数 * K8 P, ~! J1 f. r, P# @$ z" d
电气内容 范围 备注 ! \9 g9 t* f3 o3 O4 y% u3 I
工作电压（V） 7.5V～24VDC p. d4 G, |$ ~# S- s4 W
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 . S1 N e& m* H: l2 t/ t! k
工作水深（m） 0.1米～10米
4 O# T8 I" p+ J 数据更新周期（s） 6秒-60 秒 4 ]2 [: K% ?! l7 V8 i
3.3 其他
! W2 O/ d3 z; q2 ]; U 测量种类：点流速、液位、温度、流量
: j2 }0 n& ~$ z* V q' j% { 防护等级：IP68 6 {5 f# w: [2 {2 Q- X
测量方式：在线式 ! @; u! |; O8 y. J% U
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 0 v! I5 z: b8 T* R% @
供电方式：电池、太阳能、市电 ) @, }1 K- q; ]2 v% D
输出信号：Modbus RS485
* T* u: b. x; x( c. ~ 输出信号内容：点流速、水位、温度 ) R3 o1 X4 ]+ b& u
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 4 Z- a7 b8 o8 H0 u2 p2 B
第四章 安装说明
; S( [5 D4 D, v7 [# ~ n3 u+ S! } 4.1 渠道内安装条件和位置
) u! ?% X6 ?8 v" y 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' E7 A; @# Z4 V
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。
! U7 s* Z6 h# \. j6 {$ [ 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
/ V5 a6 j# a: G2 _+ | 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 ; H8 {' i' L( c: p ` S$ U9 s) R
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。
) g0 b2 p% I$ r* 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。 6 F4 `7 A" |5 E9 p, d M, a
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。
/ Y5 C( S( ~4 K" o8 @- D: t 8.传感器需水平安装。
, S0 E$ m/ |" z& B4 l3 j 9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向
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水流平稳的渠道
- d5 ~8 x$ h6 Z' d- k( D: O 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。 ; { H4 }* x) D- S H! {* u- A- S
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2 n8 M1 I/ x* p 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 D' l- M6 D' z2 g a6 y
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。
( D; d& g/ Y. d% u" @) 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。
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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 8 S1 e8 ^, ]6 ?. I! L1 N
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; n" I: i+ \
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。 $ W$ U7 w% j2 s0 o& L
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闸门现场水流情况
7 p# _. ]/ X; d. 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。
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确定安装高度 2 t, m: l4 ^) ]6 }- O2 j
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 n. |- X6 s' z& c8 ? F! q% Z7 W 定。
- \( f% o% g' J; b" c# g1 Y 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 $ h0 O! k( j' 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。 ' t0 Q3 v# q4 H0 R
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/ }- ]0 Q2 D$ G+ E3 D; }( t& u 最低水位比传感器高10厘米以上 ; P, G2 C3 p$ o; }6 _
水平安装位置的选择
* ]0 H4 C: b0 N$ B. T. f/ h) F1 [ 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%
' H( l1 M4 J4 u# X8 I 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。 8 }4 R. w, C7 c* {
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矩形渠道安装位置要求
9 r9 {6 }) d8 [) }8 n9 N# h* m 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。 , ?# U& i) f/ [" k Y: `
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* G# B0 @, ?% c 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 * A- O3 ?" a, z! @: z
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4 s* V# X8 k: c. a$ W( J6 ]; B( g! l 传感器水平安装要求
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* c8 V7 Z1 v$ q9 A, g2 y 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
# l) X+ H1 Y/ V4 X0 E 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。
7 u3 I/ M: y/ O4 b! r* i 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； * k, t; ^3 I# z, V4 e9 I
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
3 v0 j( V# m6 S7 n" E 传感器要有管道内径5倍以上距离。 , x% Q7 F% s* l+ ~" N1 |: u
4.3 河道内安装条件和位置
: k& T% F* L" G4 @7 O2 w* z 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。 7 e$ ?7 M3 @! h
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。
- J5 V8 J; O; W 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 , K1 Y5 B& t7 e+ t
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对河道进行等宽划分 . B7 D, D- g6 f6 t$ F# @
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。
/ ]; x7 G8 n' n2 N: { 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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; U% ?6 Z! O4 X) B" V$ X+ J 安装5个传感器的示图
) V5 w+ c! z: [) a ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
, r+ R7 F- O3 C" M' S 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 U6 A. d2 K' s5 |* w) r$ s$ n
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。 2 w) I+ `+ R1 @2 ^0 l
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周围没有支撑物的开阔河道 ] E: e. _. p" h; B( L
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。 ( B) j) @; P' a6 G/ f- d9 T x; C" l
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水位很浅并且有石头流过的渠道 ! S# ~4 `: p& J- K4 V) b
4.4 渠道内现场安装支架及布线
l5 Q h: a7 z! q4 U! v& b 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！
! l) ]! S" F9 m R4 X, m& z 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 T" c# H: ?+ a# \0 n 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。
/ U$ F4 J2 D/ e( w( f# [ 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 C5 B4 z% u' v6 L- g2 j! m, }
4.5 管道内现场安装支架及布线
& o& ^: w- E0 s+ J, v, N" } 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。
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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 % _! D6 G( U+ d8 o3 y( J/ ]
管内通向主机： 1 ~2 k) e D2 K7 d
1000毫米污水排放管道安装实物图 ; o' [/ s) t% |# G
4.6 河道内现场安装支架及布线
* ^- ~& N+ Y+ P& E 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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* k0 M) ~; x4 s3 R1 m& S 在河道内安装
S7 K0 ~5 Y3 t ●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。
2 n$ j. T) q' I8 B ●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。 8 L7 g) U$ [& i% u4 e$ `" T
●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
: D9 ]4 r) z1 Z* t7 c) d 用两根2芯屏蔽电缆连接。 b. z" Y: f) C7 O2 @ ?* `
●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。 9 t( H- _) V! y% u/ J L
●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。
- q! p& G! n2 q% u ●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。 , q+ g' n; V- }+ e+ v1 A
●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。
) K( _4 U- o) E; g: J: d 4.7 安装步骤
( a7 P% I8 r7 |$ |9 P7 M 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。 . ] z9 K! {" I/ O) S/ n8 p
②传感器跟安装底座固定。
% g% Z! w7 f4 t" D& z3 V0 ?# v: S1 j 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。
8 A( u b/ C% w: D6 U 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ : e: x) s9 E, w; g- J: D6 r
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
. u$ c& W! `3 m" |" 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。 J( Y5 a' X/ m, X5 b u3 j# w
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 . x+ U0 S& Y1 V* h5 E" m$ h( ?/ S
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