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/ N% o5 L# V* E) I 多普勒超声波流速仪流量计
3 I0 P, Q9 M1 e/ Z HR7600-2型 0 j& B% A3 E; n& y2 S s* j0 [9 M. ^
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陕西恒瑞测控系统有限公司
, E: i( i; o3 |0 V$ Z 第一章 产品彩照及其简介
' _6 {# A# Y0 l a$ 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。
2 l1 N6 s/ I8 B2 l5 R+ }$ F+ k ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。 1 w, N8 m: Y: }: S1 u a
◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 7 n4 ]* J8 c- N
◆ 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。 $ U& h* P9 C2 o2 F3 n' t# n l
◆ 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。 ; N& N6 p* l8 n# A
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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
( I) g# _8 R* a6 f( J& 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。
' p. I2 r5 ]1 ]3 T/ }6 I 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 z e4 p1 W1 x( M# L4 U* G 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 . A y+ X; Q8 A+ G
离。 % z: w) b% ^# l3 S
第三章 产品技术指标 - W1 R8 ?' J& M& a6 l
3.1 测量指标
* s W' y4 m7 x' s* J, P 内容 范围 精度
' P$ G0 _0 u1 w* e2 G 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 - p! ~/ g& L$ S# C* \# H
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） ) ] @9 W1 m$ w% `5 W' }
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
5 W/ r/ k$ |1 x1 j/ |: D 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 4 {. s, L5 ]3 ?: a* Y0 [& F
累计流量 0.1立方米～999999立方米 ! f" |+ u. A7 h q0 l' `- S6 S% H3 `
3.2 性能参数 3 V/ H2 z; N5 R8 x7 K
电气内容 范围 备注
6 S0 ]- x0 A5 r: p- }" W 工作电压（V） 7.5V～24VDC
- ?9 A# Q' z3 F4 J( A6 b 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
' r' y2 \% }( G/ d2 M/ x7 F6 g 工作水深（m） 0.1米～10米 ( E3 z+ k# U" `( m
数据更新周期（s） 6秒-60 秒
9 p, f. R) L) [. _* o 3.3 其他
- A; M0 Z' o& A+ T 测量种类：点流速、液位、温度、流量 ; w: I- K* I6 ]- p1 D
防护等级：IP68
0 |) o9 K7 B5 a: H 测量方式：在线式 0 ~7 n: ]. b. D8 k' |/ |, K) p' z
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 ( Z: m7 Y/ x6 q3 R
供电方式：电池、太阳能、市电
& A1 I: ]7 m' z8 z 输出信号：Modbus RS485 8 t* D ^7 z. n% n) U
输出信号内容：点流速、水位、温度
2 L3 ~- m, u0 U9 p8 T 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 ' l. v- H$ T( T. b+ f6 ]
第四章 安装说明
$ w% ^2 {. n5 j% s/ d* t 4.1 渠道内安装条件和位置 & r5 \7 B9 r8 F
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。
/ Z, f- f. L& b1 a0 q7 C* Z 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。 7 P7 |( U9 p0 [/ O1 F+ H
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 . S% r6 t7 Y+ m
4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
$ m* }3 w! q6 \- m2 [& P. o/ N 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。
5 f) `! ?- {' K% @- {# ^/ c 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。
; M, W& u' e. R3 O 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。
9 u3 h8 H* t9 G4 Z: I( p" H 8.传感器需水平安装。 ' |7 G2 o- D4 R6 G: 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
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: D, w" b' J+ t: r+ q( \" X 水流平稳的渠道 & ~; l, C+ B- `7 N6 y/ r
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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传感器安装点上游和下游直渠道要求 - }* d& O* i8 l* z+ `6 E- s
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! h( N5 n% D, I. [' U) { 传感器安装点上游和下游直渠道要求
1 G2 r6 S( p- z$ l 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。
( f' V/ r, O$ x/ Z+ F9 \ ? 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。 - Y3 x9 K, |+ f+ \7 A4 f
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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 : ~3 @& z+ {# Z/ L* ~
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 p2 T/ p# e% t7 `
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
; k* H4 A. F, u U, y0 ^9 @ 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。 4 E. h4 t1 ]. A1 R
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% [1 t8 Q( a; o( m- a- a' Z 确定安装高度 8 \3 ~. t3 u& m1 u# ?# x& z2 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
3 k% H; w( L, E& Y+ S- v2 c 定。
/ H4 q( l' O4 V: n; [ 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
1 k) y' R M/ Z* J2 f 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。 8 Q/ H! `/ C) @/ j$ p8 I$ i
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最低水位比传感器高10厘米以上
$ a9 q m+ f* B4 D6 C [; i4 C 水平安装位置的选择 8 ]# P% s- C$ [. W
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% / X4 M: k% z9 l" v" j
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。 ( X& x& U' P8 T* g4 K, Z
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! G' U- }" A; Z) Z2 Q 矩形渠道安装位置要求
* f$ b% D& V* O5 d/ H/ d" z; s) F* x 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。 ! J) s) [) X( c0 N! \
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i7 b1 w- e5 i$ a/ ~) h 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
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传感器水平安装要求 ! [& i* @% {8 F( ]% _5 y
# ?# O" f8 t$ }7 R 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 & O0 i' a- h7 d. z
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。
5 h: q( A( m6 V4 y 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；
* M$ F$ v3 `' ^ 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 , S: G0 t: j3 X' o9 l8 \& P! d
传感器要有管道内径5倍以上距离。 ) g6 H* D5 t/ i3 i# `: u q) B" ^& G
4.3 河道内安装条件和位置
9 r8 v; z! y) m+ K' s$ e 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。
$ t4 _9 v c9 d( ~$ |8 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。
7 T8 ~- L9 ]3 r8 t% U8 S, Y3 h 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 ' q' Y1 o9 { Y# H& F
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) S/ Q- i4 N4 v' o1 m 对河道进行等宽划分
$ X2 W z7 v( d 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。
' w3 I( ^$ u' z2 V7 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。 6 {0 q! f' H$ V, \
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: F, }$ w3 f9 Z8 \: t/ d5 ~ 安装5个传感器的示图
; w1 l Q6 m' r/ u5 w9 r9 Q0 L8 E" g ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
" [' O4 n9 f! A, B5 L2 Q 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。
% |$ G. g' f. I$ L: E( S) k' \7 y- R 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
* J* @) V) |" D) p2 d) u! { 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。
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7 N" r7 n; ^# F/ ~4 A 水位很浅并且有石头流过的渠道
" c+ N+ H0 K3 E/ E. k; v0 K+ } 4.4 渠道内现场安装支架及布线
: K7 j+ x$ k( D, r+ b+ N' h9 | ` 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！ 1 d6 P) d/ j8 [; _ ^( o: O
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 $ r( o+ X( @+ f: Q& t
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。 % S% _; }1 `6 G( S& x
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 + J% b" P% }0 n& n. c, I( l
4.5 管道内现场安装支架及布线 ) E* n' _8 L: }. c* C8 d" t) Z. I
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/ P, `8 b, x, J6 Z8 K
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+ X& Q" a# }# z/ n 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 ( J4 y# w$ \, s4 p" d! m) O' c1 V
管内通向主机： 8 V; k, T8 c5 Q4 Z' r8 H
1000毫米污水排放管道安装实物图 & x: t+ K* ~3 J1 V& Z4 J- o
4.6 河道内现场安装支架及布线 . c2 y$ L- V1 k* R3 R9 z
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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在河道内安装 - ^- Z) L3 \8 K7 e, }8 [( e! w0 J! 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。
: U4 A+ `- o m. N4 Q ●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。
2 ~+ C/ z6 s3 @% f9 T4 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
( V' T# j: `' P8 [ 用两根2芯屏蔽电缆连接。 - z+ z' Q0 @- j7 G4 i; z0 Z
●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。 # x& c5 X+ ~2 Y1 Y8 w. `5 S/ s
●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。
: h0 ^5 w, N( [. [$ p5 p: c ●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。
; s% e: t! A, p6 l ●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。
k2 Z( \0 w2 X0 Z# z" Y 4.7 安装步骤
% n* a6 J$ y1 C4 o# m# y 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。 K, V: y5 Q+ d! w
②传感器跟安装底座固定。 8 c- b. T8 \/ H, t; i
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。
. [# }" t6 d& \. U6 |: N 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
/ r2 ^/ r. n7 P4 X& e, R ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
7 p" b" {* `" p! G 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。 " |" t9 g" J; e* B5 Y2 V
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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