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多普勒超声波流速仪流量计
; c; T2 y% ]2 a HR7600-2型
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陕西恒瑞测控系统有限公司
& C; W; X! Y. d 第一章 产品彩照及其简介
$ K4 P, P# h4 A8 L! Z# v 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。 1 x/ k$ ]- F4 G6 Z3 W
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
% r4 N# U9 K, o ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 - c7 Y. u& W+ G; h4 Y
◆ 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。 0 {1 N! t: `% I7 p
◆ 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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+ e! Y0 T' j7 i; \/ u 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
+ V# S- f& H. [; ?/ r6 R ，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。 7 @ M1 \ e% D8 A: 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。
6 s8 P8 Y. Q; P8 O 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
* A1 S# W$ K! C- a# W; K4 I; w) H 离。 8 p/ {6 u( F+ A4 \
第三章 产品技术指标 - N8 q4 ^7 |# |8 m% G8 s8 t
3.1 测量指标 2 e! w& y9 l5 N9 Y5 ~+ v d6 b+ G, B
内容 范围 精度 ' I% r" H* e/ E; X! C- T% b; b
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 " k8 B$ G; F# N3 y+ @6 F& `
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） + O- \' f. e0 c( p) g V" E
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
; M0 ^+ n" u5 t) J; m 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 , H, F' Z5 \, x5 u3 S
累计流量 0.1立方米～999999立方米 $ Y m: e1 t1 K, p* v0 G7 x/ O
3.2 性能参数 0 a, Z7 X8 Q1 l1 s8 _
电气内容 范围 备注 , \% G& a1 ~* c- q2 v9 l
工作电压（V） 7.5V～24VDC
2 Z# V, R: V/ k: C( A 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 5 |' c# @. o: p$ I4 N9 M P, u
工作水深（m） 0.1米～10米
) F2 f( z+ r9 c" R) l; Y 数据更新周期（s） 6秒-60 秒
; n9 z- f9 Y5 i! [ 3.3 其他
1 i; W/ ^1 p6 x& D8 l, } 测量种类：点流速、液位、温度、流量 5 R# k" m- R }' w6 h z$ i
防护等级：IP68 8 h2 z' v+ S' k. _% n) I1 F
测量方式：在线式
( O$ n' n* G: q& u+ o2 a! A# l 测量原理：声学多普勒法，速度面积法 # }' m6 H/ `9 k/ A( R
供电方式：电池、太阳能、市电
, S3 G$ I6 m1 M2 d7 J 输出信号：Modbus RS485 / r3 z8 U# s2 V
输出信号内容：点流速、水位、温度
" ?) ^# Q t9 x; e; Q% r2 b, v/ K 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
% {* Q$ Q/ o% C4 Q5 N7 u 第四章 安装说明 2 t o8 C& D) S. T- [( z2 v5 K0 k0 K
4.1 渠道内安装条件和位置 0 e7 v0 _/ Q5 I8 Q* ~
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( e0 {- X. ]& C7 A, O' k
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。 Y2 a: C( Z- u) d) t
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 : H% `9 Z+ U, D5 R+ j
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: \" Q7 O6 P+ b1 h1 t% h' X 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。 * ?& ^% W! F O6 d
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。 % N4 w* D5 t3 u
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。
+ m8 X' n+ z; z$ j$ W 8.传感器需水平安装。
; C8 {3 _9 M1 D$ z% L j8 E) _ 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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4 v0 c1 O3 S' F9 h' G) w: x+ `' S 水流平稳的渠道
, S9 l) n4 l' ]6 E 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。 4 E0 C# Q9 J" B, s5 Z- j
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传感器安装点上游和下游直渠道要求 6 |, q; D& p- s4 A
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
1 c# t5 ^0 h2 @3 J& A E% i) ?" | 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。 ; h* p7 Y. H3 P( Z+ s
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
. Q' w, N- V' 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。
( G* g, m% O% f3 J! U9 E 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。 ' h' P; X8 L% q4 g
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闸门现场水流情况 3 d" {' D. r0 ]8 I" ~& K
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。 3 k3 G+ ^) \. a8 F ~1 k# M
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确定安装高度 . e, k4 U- l) B: y* N2 G
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 4 a6 N4 }8 Q0 C7 n
定。
# E3 X% K$ n6 c" E3 _* g- F) } 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 & R. a$ ~' ?" L8 K% A. f. W
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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% u7 @! q7 J0 J) \2 C) } 最低水位比传感器高10厘米以上 1 p3 [" R! g1 ], g6 y
水平安装位置的选择
- h* k/ S" l7 v( u3 ]6 X# q 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% $ t- |! l9 I! l% S
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。 + G# p" @% ]! W8 G
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7 K; a8 I* F8 {6 f 矩形渠道安装位置要求
7 K5 E5 D( e4 w/ ]+ V, J- [9 e9 K) @ 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。
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0 S: ?6 y, ] {3 \" \ 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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$ c, N" p! m! N 传感器水平安装要求
( B' X% o2 M: a' m A
" B/ U$ O" N& l5 ^5 Z) u9 R4 U% H
" h1 l6 b- }0 a; W; F: E4 ` 传感器水平安装要求
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" ?7 D8 x2 w: f/ E6 p( e) W" e 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
% [9 w8 x, M- m* ~ 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 ]: v, H! V" e. e& p. | 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； G, j) Q, S+ B
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
0 _6 i. r, r. j0 K' x 传感器要有管道内径5倍以上距离。 & N- p" W4 @! L& F
4.3 河道内安装条件和位置 0 c. d% o! d, ]
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。 0 i! N7 s$ g: q1 z2 X
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。
( ~* @( ]( J$ O9 P 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 # T0 N8 \ S8 e4 @
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对河道进行等宽划分 9 J9 g* f9 g7 f% 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。
8 e0 I, }! M+ z) X 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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+ I$ G0 Q4 [& L, s 安装5个传感器的示图 1 X, s2 t6 {* E% l7 n
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 2 X, g1 g. X1 [' e" g7 \
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。 9 d/ @$ r, g7 q! S* q
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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+ J; P' S9 F3 n0 b: @4 W# r) L 周围没有支撑物的开阔河道 ' J! R! v/ m0 ]0 w
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。 / c3 }9 D" v5 B0 Y; |; A$ H
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4 @& @' l- y; C8 ]2 |, d9 @
水位很浅并且有石头流过的渠道 4 { a( e1 \! d0 n( l1 A
4.4 渠道内现场安装支架及布线
3 R' j/ O! t& M3 b" j2 N5 Q 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！
% i# K, D% Y; I& v 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 * [1 |3 L, E$ X8 i) \2 e4 H* ?
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。 4 \3 o# X7 W$ e1 h C- r+ X3 P
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
. A# u6 _' i8 W: Q 4.5 管道内现场安装支架及布线 " g( ?$ C/ k% {5 ?0 N6 m
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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4 ^- R _2 y2 ]/ w* C0 n ( I) E& f/ n& [% y ], V1 u
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 # r) w' T) {% W* A& C1 j5 `& |1 S
管内通向主机：
1 ]7 @2 u. `, ]; A% W& @5 r* ~ 1000毫米污水排放管道安装实物图
' W; i& `+ X! @0 R9 P$ i* D* i 4.6 河道内现场安装支架及布线
; K# z9 T- d1 F7 y: q9 r' s! c1 n 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 4 H- R. J! ?, u+ T8 Q4 v5 F( Y
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在河道内安装 5 W/ _1 C. U0 p" d) t8 X7 b
●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。 : Q9 n; w6 F; p+ b9 t
●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。
9 A9 Z7 ^8 u* q) N* J8 c/ N ●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
8 h$ \2 b+ x/ d8 ^8 ^2 ]% x8 ` 用两根2芯屏蔽电缆连接。
2 Z2 \% X* l8 X ●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。
3 S1 D; d+ F. G8 y* m ●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。
# h; Y' ?2 e1 S6 ~ ●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。 ! L6 z6 R2 J: ] b* T9 e6 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。 3 W1 c7 {' u+ f4 V% i, D' X
4.7 安装步骤" _2 Z9 C6 r" K' t- Y0 \: ]
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。
6 v+ Y, U; Y, } O4 C' W8 Z: l ②传感器跟安装底座固定。
5 ?0 T3 m' ], V 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。
" P* ^1 M2 X, ` 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
( j2 K; t7 F0 t) ^ ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
6 u; w6 E% T1 O9 i 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。 7 n* s2 d% Y( F+ h: b. A' Y0 Z* J
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 : W b( ` R) Z H0 V$ {! c! q
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