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3 B' d( L! |' t 多普勒超声波流速仪流量计
' u+ Q! j/ G$ I r HR7600-2型
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; H5 v% x0 x! t& C' @ 陕西恒瑞测控系统有限公司 0 \/ J+ f1 H- B6 F' ^/ D
第一章 产品彩照及其简介 + o5 x2 w Z; ?: B& b
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。 ' G: I3 T, K5 |# o" X
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
6 K" Q; [# ~* A6 x) i ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 F6 s% v" h5 |" N5 d& {
◆ 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。 & `; N5 ]0 [: u. w6 r
◆ 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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$ P, E# V& ?: E* Z; c; j& O( h' S 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! I# Z6 v- f+ `+ ^6 T' 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。
$ @% g& m7 V; `7 ^, T2 _ 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 \3 S0 @; K& N. w8 p8 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
: m+ Y" b/ M \* ^ 离。 + L; o# r- W$ W- A
第三章 产品技术指标
# q4 h) U$ {6 T 3.1 测量指标
( J$ @. t. H7 g/ a9 D. f 内容 范围 精度
) K5 z, q0 R7 F( t4 _ 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 0 o# _/ ^* d7 M% X8 q( @/ C
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） & r0 M" `1 U3 n
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm 0 }# ?5 l4 d$ D0 u; C
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 ' n$ Q2 e7 h! R2 P6 e3 n) W7 H. J
累计流量 0.1立方米～999999立方米 % D. z3 v! ]! M: S
3.2 性能参数 ; Z- t- q& o; y2 P, }+ i
电气内容 范围 备注
' h5 I$ {- D2 f+ }* _ 工作电压（V） 7.5V～24VDC
$ r# S( Z" c) E- c2 R9 R9 T 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
! u7 J; J$ j2 B8 @8 n2 y" }2 E V 工作水深（m） 0.1米～10米
& K: o8 Q& a! M 数据更新周期（s） 6秒-60 秒 / B5 m; J1 z" d! g1 D( s6 R
3.3 其他 " Z9 O. K2 T$ D
测量种类：点流速、液位、温度、流量 / ^4 ?' Q$ _3 ]4 B7 a# M$ p
防护等级：IP68 ( o; f, \( o. B
测量方式：在线式 $ z+ {6 x6 ?! \
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 + v; c( }5 V; }9 i( C2 ~
供电方式：电池、太阳能、市电 6 L" I! ~- r' p, G0 b' J
输出信号：Modbus RS485
+ v5 a! A) v# j, R 输出信号内容：点流速、水位、温度 2 w k2 s1 q) m, b2 n# C5 ~: F
内容：瞬时流量 液体酸碱度要求：pH值6~8 液体压力要求：自然环境状态下，1个标准大气压 连续工作功耗：12V*65mA=12V*0.065A≈0.8W 8 ?) m. ]" H) t' }6 D( A
第四章 安装说明
$ } D6 ~, h _ 4.1 渠道内安装条件和位置
3 o% F$ V7 P6 h& g/ l7 H, \$ K 1.由于多普勒法流速测量受流体中气泡等因素影响较大的特性，传感器安装位 置需满足峰值流速时该处流体平稳的条件。自然水道，渠道多以距上游5倍于水 道、渠道宽度的位置，距下游3倍于水道、渠道宽度的位置为最低要求，对应20 倍，5倍宽度的位置为宜。
7 S' ~" r6 q% v5 S4 { 2. 在河流、渠道上测量，只需最低液位超传感器以上10厘米，即可测量。
! ^" |. B/ i O: v 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 " }/ @8 T6 A4 P" @/ E
4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 0 @$ P! J) p1 L8 \
5.标配型号可测最大流速为6.0米／秒，可定制满足10.0米／秒的需求。 `. t+ f) d" O) U: d! f/ K# K
6.若安装位置紊流现象严重，在缺少率定数据支持的情况下可能会对测量结果 产生较大误差。建议选取流体平稳流动位置（需考虑流量峰值，流体内固体杂质等 因素）部署传感器，也可咨询我司了解单波束多普勒剖面流量计（ADCP)的产品 特性。
1 r) z z( A, @) K 7.传感器垂直安装位置以避免渠底泥沙沉积物掩埋，水生植物缠绕和石头碰撞 等情况的原则下尽量靠近渠底，同时需考虑液位高度。距渠底10厘米至25厘米为 宜。
- i5 {8 c8 N o& F! Q 8.传感器需水平安装。
# o* u+ u; W' F& S. d/ e/ ?% }$ ~0 [7 a 9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 8 C+ m: q# D8 [: F% }2 W
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水流平稳的渠道
- A: i' _8 [" E, Q" o3 ] 超声波多普勒流量计安装位置的上游要有渠道宽度20倍的直渠道，下游要有 渠道宽度5倍的直渠道。
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, h% V' K. o1 R" a 传感器安装点上游和下游直渠道要求
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
% V( r4 E/ l$ |( d 有些现场因为实际渠道条件限制，造成安装地点上游达不到20倍的直渠道， 下游达不到5倍的直渠道。最低要求是上游5倍的直渠道，下游3倍的直渠道。
* W+ c7 L& j% r y9 q& G9 u 如下图实例：因为在山区，多为弯渠，达不到标准的上游直渠道要求，在这 个点安装实际流速是0.90～0.95米/秒，测量出来的值是0.65～0.80米/秒。
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错误安装示例：传感器安装点上游直渠道达不到20倍的要求
& p/ w8 u# _$ |0 T% D; m 如果安装在闸门下游(最少要30倍以上的直渠道)，特别要注意观察水面情况， 是否平稳。
+ _0 O7 o2 ?) \) |; ^ I) Q& M 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。 4 B# n1 o) D9 x4 \2 a
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闸门现场水流情况
5 C7 y) a% a& E" 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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+ c+ }+ O% ]4 N7 h9 [6 G6 h" q* L 确定安装高度
3 y' b8 w/ D1 p0 X2 h 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
$ @) E8 `* Q5 r. ~ 定。 / P, H% V, |0 W5 B7 ~! w7 x2 Q- K
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
* ]% f" B" p) |9 M/ V# Z2 j* U) Y 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。 + g4 m% s9 o( d1 D# `
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最低水位比传感器高10厘米以上
' D" T8 R5 e" o 水平安装位置的选择 4 b4 P7 L$ ^1 O4 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% ) i% |! k0 `' }% D1 }
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 ^$ m4 ?4 r/ P# x( V
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矩形渠道安装位置要求 ) q+ n- O( T4 g
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 # m5 r1 T. h9 a* G j! J
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传感器水平安装要求
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) x+ |& l8 ^, P2 I8 z 传感器水平安装要求 $ k0 t( @" t+ u4 Q' @) H
; X, x; a% p( D- E% `. l0 \7 _ 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
/ {9 T7 \% q- i$ _" b, `3 ` 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。 # Z. l g) l4 A2 J: e ]
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；
5 D2 Z5 \7 w% J' v 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 m1 P j* u n$ p/ o- ~
传感器要有管道内径5倍以上距离。 5 |4 ~+ ?3 H7 F
4.3 河道内安装条件和位置 + x2 J) z& i2 Q' S; g
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。
+ H, ~3 R: g2 z" g, q& H2 ]. Z 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。
! t5 V4 A' z+ I. L 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 * u# |8 _, p9 f2 y. u
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/ V' e8 S% l2 | V 对河道进行等宽划分 8 A/ V( E0 u/ m
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。
/ p; w8 y: u" u1 K 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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. y; X9 L6 ]# d. ^3 D3 \ 安装5个传感器的示图
1 P8 l1 U- f) ]! d' ` ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 - E5 D5 _% Z! r4 u/ W
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 K( k- A/ P8 j4 t! ?
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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! Q0 h; N1 E1 d7 ?' N 周围没有支撑物的开阔河道 6 X% C: `* X# R
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。 ( E: N& a- o/ \3 j/ D
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7 }& m- W Y' t& j2 j 水位很浅并且有石头流过的渠道
; g+ ^& V+ E6 W( c' V) _ 4.4 渠道内现场安装支架及布线
9 t, o7 A- F6 S 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！
! d% ?" {) p* h1 ~, ` 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
- w3 p- h1 _% z9 T1 I 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。 , t- o9 b8 R, q' l! Y- D
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
4 Q5 t5 A) Y; ], a8 x0 X( t) z6 _ 4.5 管道内现场安装支架及布线 X9 P) p! W b- f# f
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。 . Q1 E! f; Y& k3 g8 u
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% ^: D1 {8 Z' q" b 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 & \/ T+ E# t' W$ s1 _4 Z' J
管内通向主机：
1 V1 e6 N4 r: l 1000毫米污水排放管道安装实物图 " y9 x4 p7 i* o! Z% P! ]
4.6 河道内现场安装支架及布线 " n: n2 k' N; B; a/ D
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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1 z% [5 D2 i5 J" U: I# n) [ 在河道内安装 , `9 r# c6 z' K
●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。 , L; F g: e' T( U' h
●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。 # }0 Q4 D+ F- Z8 o3 J! X
●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/ e8 `8 V) Z, ]* M/ g
用两根2芯屏蔽电缆连接。
+ C# w/ s& q. }% @2 | ●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。
" V2 l$ Q3 b$ `3 f" j ●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。 & W: @0 m1 J5 `8 r; ]7 x
●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。
' [7 c- K) s2 u5 S" F1 ~5 I ●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。
7 k9 f2 g% l( I o( `7 X 4.7 安装步骤5 T* Y: w! ]- j
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。
9 R3 J, c# l) j' k' D9 |8 `! _ ②传感器跟安装底座固定。
1 I- [+ h D! { 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! ~/ X( t8 f4 K3 b 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
2 q0 E1 }9 ^0 @, V% T6 V* G) v ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
( `% _2 n& `4 U( Z8 H( F" X8 | 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。
5 h) }9 H: j7 W+ ^" b; k# ]. t ⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 7 }) {3 v) I6 T* o" n" _" c
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