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多普勒超声波流速仪流量计
! a- c9 W) {0 m& A& j" {' k+ Y% _ HR7600-2型 " T& p; a K( _- X. p- p" ?
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陕西恒瑞测控系统有限公司
" e1 x" `- J1 v3 u) ^5 a 第一章 产品彩照及其简介 8 F2 y7 [5 d$ d. B$ y- ~7 j
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。
! r ~& { g3 l$ u( T0 d: Q8 | ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
, r% ]% l/ ~- z6 G ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 : a( F; w& e3 F+ Y6 _/ M; u
◆ 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。
# Y( E7 B) E4 r) w' H0 d" K, _ ◆ 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。 ; y4 w8 d+ F K! T" b- Q3 d) W* a
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0 K5 h, s3 k* C' f0 ^- F3 T/ K* r5 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! n+ i" y! {8 [8 J* K8 z
，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。 2 r% M4 E% O7 T. O
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。 0 I& W" a# N# u L: z. Z" J0 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
3 B! b5 f$ W0 }+ x 离。 1 _6 l( y; {. m8 m% z) P9 z7 ?1 c
第三章 产品技术指标 $ w" O6 f2 {, ^1 A6 ^$ `* m
3.1 测量指标
: E k$ U' M# d2 Z+ e' a% m/ I 内容 范围 精度 / Z2 g) n ^; S9 `5 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% R8 t6 w e5 a
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） , d+ Q. Q {" k7 B/ F. y/ ~) }
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm 9 t! u# s" F5 p2 K+ q2 f
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 3 v; W- j$ }4 _* a% @
累计流量 0.1立方米～999999立方米 1 f- m" U, D3 X( \, \2 u* g
3.2 性能参数
% I5 i$ ^/ w( L4 v5 ] 电气内容 范围 备注 1 [1 U' J8 g- c8 L! u3 G# Q. }
工作电压（V） 7.5V～24VDC
1 G' l! r3 F2 d* s 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 * F) X3 u- `: U4 C
工作水深（m） 0.1米～10米 # s$ c" m& w' L0 K
数据更新周期（s） 6秒-60 秒
V" z) ~2 r1 T" P N 3.3 其他 ( j- R, M3 Q: ^' m! V* |
测量种类：点流速、液位、温度、流量 # x3 J( `3 D4 @ z
防护等级：IP68
" H3 t7 t" r9 P; h( e3 E 测量方式：在线式
% W' J& L: ?, m, L& t3 z! c 测量原理：声学多普勒法，速度面积法 / f/ X; w# W9 b" I P
供电方式：电池、太阳能、市电 7 V5 P% @- l6 ^" Q' `! f7 s: i
输出信号：Modbus RS485 ( X, s& i0 H* D- x# ~
输出信号内容：点流速、水位、温度
, j# V- ^) F+ K2 e( F0 F 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 D/ h* t# @) f, I/ P: K8 ~
第四章 安装说明
3 q$ r7 I2 a. x, G 4.1 渠道内安装条件和位置 8 O. t* W0 D$ [, 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。 * M8 V4 N( Z- Q- u/ \0 y
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。
# _3 z! `' M t- B a, T 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
* d3 Y( x# y3 |; W9 {' t" \/ C7 X8 K 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 1 o, I. ~9 K8 \; p! Y
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, z$ D" ~3 t. w! v% `: ^5 o 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。
) j. i* c5 g& P& B& d2 l2 s" 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。 * A; b$ b+ t4 f0 c% F* @
8.传感器需水平安装。 / }* M- r7 w8 {3 X5 ?5 ?
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 $ i0 ]" q% T$ j4 c' c
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。 . w+ `) m, H: w' w3 y h! ?
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4 c3 [6 z2 v% l. I. d- w. y2 Y4 b8 B 传感器安装点上游和下游直渠道要求 7 r G* D, O: B5 {# f
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1 J/ a( x/ }. {$ v5 y& h8 ~ V 传感器安装点上游和下游直渠道要求
& C3 G! d& ~- B( `+ Q 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。 / g0 m: N" {& x7 [
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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- b4 b& k& l) D+ z 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 ) |& v( u( S, R# r
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。 ! _. E/ O( O: H3 |. r+ L* J& ^. R+ 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。 " x6 Z- a+ G. o0 P) e1 b5 u
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4 ?6 S* h' H, }* m% y( k7 N8 |4 [ 闸门现场水流情况
" ^+ C& G: s: F ^1 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。
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确定安装高度
5 o1 B2 i$ W! U1 ^/ ] 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 - C7 l( G) Z0 e# [
定。 : _! z( r% 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
/ l: H6 M( ?3 p7 R" u" E$ J; ^) d 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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最低水位比传感器高10厘米以上 , {+ @, k; f! B; {
水平安装位置的选择
2 @3 t; s6 V" V7 r3 k/ D' F 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%
5 [3 T; c: V w& d) G 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。 # I% R% _1 ~4 F/ z
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, G% o t O/ q+ e, A2 }9 p( D 矩形渠道安装位置要求 ! c7 j0 i6 a4 a) r2 g( L
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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梯形渠道安装位置要求 传感器要正对着水流方向 0 H8 A1 B; H& @2 z! g
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传感器水平安装要求
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# s# \( d( S7 d 传感器水平安装要求 7 [2 `0 Y; _( Z2 x: }
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4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 2 l7 D) Q- X3 o7 V; V2 {6 R
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。 : B; X# R% ?$ d( d
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；
4 P w1 p- I, {% c' _/ F1 C# t- L; ` 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
* y" h7 X0 ?, \, q7 N4 e8 J 传感器要有管道内径5倍以上距离。 0 u3 q* \4 z( G5 o9 {) s/ b
4.3 河道内安装条件和位置 5 T) G6 u% N4 j' N, T
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 O% {9 @7 e/ n7 ~- P
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。 8 ^- e) Y8 G' G+ ^) j
比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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对河道进行等宽划分
( M$ }+ Q( w8 T; x3 X 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。 . {+ S4 ?0 r. R# W* o' W; p
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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" {' w8 ^8 [) @ 安装5个传感器的示图 ( } G I( Z M2 d" w4 ]
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 7 _4 p/ S+ G% t) K/ I
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。
" V+ P0 X' f, \& L 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。 S e1 e# Q2 A# m
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) k) j6 Z7 N8 _2 Z- i8 |" V6 V 周围没有支撑物的开阔河道
) L/ n1 x5 f+ R8 f# I- R: p- w' W. c 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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水位很浅并且有石头流过的渠道
3 J; S a* D' p' r- f- \" l 4.4 渠道内现场安装支架及布线 9 N9 h, I2 s& B2 {2 X8 I9 r
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！
6 ?& `; g% d) N& |6 C* C 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
( J% p: U. p; y7 C- 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。 3 U* b: e6 u7 a/ t0 `+ C
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 + t; u2 e' }& C
4.5 管道内现场安装支架及布线
8 Y/ {/ ]3 ?8 R1 H- v: t4 G 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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6 x( @& y k8 d" \ 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
0 Z1 \& Q# O) @* M( [+ Y" W 管内通向主机：
! w# {( h m$ V5 ] 1000毫米污水排放管道安装实物图 8 X3 y3 j9 w4 t# ?3 J" @
4.6 河道内现场安装支架及布线
9 V$ q/ l# }. X' N( R1 r 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 7 B2 |+ y* p8 X+ Y% R0 Q
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0 b& X7 O1 V* r" J! p5 x- p$ @: q 在河道内安装 $ @" K2 J4 b1 c' p! }! a6 E* B9 u
●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。
$ O! z. G& w+ l) B/ X' c ●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。 $ u( t+ f% }8 m, Y; B; y
●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
3 v. D, R+ q5 @8 Q( c' v: \ 用两根2芯屏蔽电缆连接。 , k! t* G5 W# U
●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。
/ G/ \4 C6 a6 E* {% {: y ●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。
' R ^; f ?% B# a' L ●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 g9 P# H5 S) T5 y7 ^
●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。 : R' T4 J9 e5 n6 a4 _ R
4.7 安装步骤1 t' a p; I# g
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。
5 k- W( o" V" [+ {/ b5 p4 n ②传感器跟安装底座固定。
$ g3 h$ m7 ?. D2 ]' b 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。
# I G: u7 l! z, l 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
" y; o* G$ @( y/ p& T1 l& Z ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
! U# a" U8 _, x 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。 3 S/ a, I' V- `! |
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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