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多普勒超声波流速仪流量计
; U. Q% A. m' q( x4 i- }: f HR7600-2型
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陕西恒瑞测控系统有限公司
+ o- I1 v' t' _% S3 I/ `* } 第一章 产品彩照及其简介
, ~+ r' ^, m% m1 o; 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。
% L7 u2 Z8 V- Q ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
# F. _- k. z/ p0 R ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
& ], ?' d' t J% j8 D% k5 x ◆ 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 i5 m# f$ D p2 \: [, }
◆ 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。 - q% ~( N, y P1 H
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9 v. H5 l- W3 j1 _# m( t5 m 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
2 _3 @6 l {" S' w ，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。 1 L- i. N x1 {" c# N+ S
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。 9 y' H# i6 p1 X9 n) E9 s
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 Q9 S! q# J$ R3 L1 C% N 离。
; r5 `9 L ^, T M- X 第三章 产品技术指标
/ S1 o( M+ L- r) u& ? 3.1 测量指标 . H3 X1 `: v, _$ o% Y, |
内容 范围 精度 / K1 ?7 O: ~* U
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 # i! W1 d' y) S9 ?. r
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） 3 Z$ f6 S# I m& D( `# D
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm : }5 O$ r( _) H
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
0 d" t- [( C( C. s( U# Z( P B& M4 L 累计流量 0.1立方米～999999立方米
H/ U, g h3 y9 z- J6 K* h5 ` 3.2 性能参数 / D' ^( `2 C0 ^! K
电气内容 范围 备注 % X# u/ Y8 v6 u3 d% d5 a& a& ^
工作电压（V） 7.5V～24VDC " W. v/ D& X Y$ M8 |0 B# `
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 ! J2 N. x) {% }2 W
工作水深（m） 0.1米～10米 2 I; k; W: l4 O& ~3 A; L& Z
数据更新周期（s） 6秒-60 秒 / F) }$ \0 ^) w7 ~8 O' e+ F9 C0 ^' }
3.3 其他
( o; g8 v/ e+ J6 x! m& z, s 测量种类：点流速、液位、温度、流量
7 p# u0 Y& v$ }4 [: ]& t2 t 防护等级：IP68
& x, w: T4 R: t3 y! e L 测量方式：在线式
/ y% x+ x' t* r" b' t0 R9 @ 测量原理：声学多普勒法，速度面积法
2 y7 e1 V! @4 O3 E' Q; G0 n% x 供电方式：电池、太阳能、市电 ! ]; y! A$ w& k2 S& K
输出信号：Modbus RS485
. L2 v5 I* j* G7 O 输出信号内容：点流速、水位、温度
% B! q6 D8 ~: k+ W; F! Y 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
: U9 R! K3 ]( `: r, P5 x: r1 s 第四章 安装说明
* |; Z$ V8 N* j1 ] 4.1 渠道内安装条件和位置 7 {. F8 ~' O" h$ ^5 E2 W
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。
$ g- |5 k# v& x 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。
/ k1 x1 o! I/ ~% V$ i0 f4 F& n 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 - P) i" D$ K/ r& D4 I
4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 9 H& _* d/ s9 F+ k
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。 2 c7 K+ S0 S; B) X1 b* J2 O3 H
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。
$ e* [+ |# y+ ^0 r4 U, p 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。 , L& G, y2 F4 e5 R! m6 f
8.传感器需水平安装。
2 h# N* \% l6 h$ A+ }4 V 9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 3 k, K1 |: o* y$ t! |
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水流平稳的渠道 - V8 \2 W! A' t) x6 d, `* 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。 $ o% \5 B$ x. P- s- G2 A
7 Z- X4 k' v J1 o9 w 3 }5 f) d v8 k$ `1 {
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 9 P) J; f$ D5 w. ^0 n3 c: W
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。
3 h/ s% B6 b* b7 O6 D 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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8 N; K8 r! P8 x& q+ d) J+ X 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 }: H1 n. @: j
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。
* I4 \ Q+ t- O$ J( s5 J 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 % g* U" b8 L/ S9 A+ \7 S
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 * {1 j. y/ i+ ?8 n0 Y# P$ k
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 / U1 r" c2 b! y0 j, b: ~- g% M
定。 / W* Z( `4 T4 g
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
& t' R# w" T) J( {) ~4 v' c 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。 - P6 E8 @) ~5 H) \& a7 d/ _* @0 D
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0 u! ]4 a: |8 r5 U Q1 v4 V 最低水位比传感器高10厘米以上
3 _) u/ l! F) z3 T9 |& D 水平安装位置的选择
5 ^" l+ L0 Y4 m/ s, ] 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%
3 e. ^3 c H5 y4 n# t9 y 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。
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' V3 j) e! [8 D! u$ H7 F5 D; \1 { 矩形渠道安装位置要求
[ S9 \3 {8 W+ n& J% U3 e( }" d 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。 9 r& K6 W2 u7 {: K0 ?- M. x: N% E
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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
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N2 a1 L$ ~* \! \8 z1 j- e 传感器水平安装要求 ; h& e2 ~8 W: V, ?7 ]' {- U$ Z0 t
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' ^' g% D# Y* K( @9 e$ Y 传感器水平安装要求 - X7 L, ?1 `& ^# n! i6 Y
9 q+ G3 _" f ?* M 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 " J1 d1 L! b" b8 F* T ?
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。
& l9 N3 _0 M+ N. Y% K" x 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； * x" \/ `/ V- A; ]/ t! n! @
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 # J$ I; P- l2 p! v6 }% W
传感器要有管道内径5倍以上距离。
5 _ P# P$ C: V5 Y9 B5 U$ M 4.3 河道内安装条件和位置
- o# ^& g* u3 {" U- e4 n1 q 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。
8 w0 T2 J8 u4 ]6 _! 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。
" j2 P$ }+ ~& R0 J( T k0 z+ O 比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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1 P5 P. S. n$ t5 B 对河道进行等宽划分 1 k+ z6 Y5 r) u) w9 S
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。 $ T+ _' E: p( w8 `& T5 [7 e: u, W
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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安装5个传感器的示图 ; K& G% ]1 R( @' S
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
9 s3 [. n3 j& H7 a+ J 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% r! z. \8 Z F- v S8 D! B/ u 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 $ S' z8 }/ ]3 G" ]4 m4 @
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
% x! G# v) i: s6 Y' Y. o 4.4 渠道内现场安装支架及布线
* G2 i* h! E# G0 g' ^ 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！
9 D9 V% R& m6 F0 y 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 & |6 S+ a& u m* w- {8 @0 F! d
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。 " v7 s% a' ?- p- o) b
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 2 P% f+ G8 Z$ P) ^: c+ ^4 K
4.5 管道内现场安装支架及布线
" t4 K& _8 U! |- s3 S 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。 5 g2 l. e: |& M" i! A# I
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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 $ R+ H% s+ i& J4 @/ H$ O1 @
管内通向主机：
# \7 g( L' M( I2 h" u1 t* {3 C! E 1000毫米污水排放管道安装实物图
" E' [7 s* G' l2 F% U5 N- P% X 4.6 河道内现场安装支架及布线
/ p7 ?, w4 G/ G/ [% i! a 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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# o. u3 U! `" K2 x 在河道内安装 - ?6 X3 f/ e7 B. t# P1 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。
' p9 K4 \; g- d4 ?1 I+ e ●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。 5 H: i6 W4 r7 D+ n: ]6 i+ }
●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2 ^8 }, J, V0 V! Q% l0 W7 T7 v* d
用两根2芯屏蔽电缆连接。
, j, a3 m. f3 y* H X. O: F ●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。
4 d# ]0 P6 v0 Q ●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。 1 |1 m: Y7 |8 j3 X3 ?8 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。 4 C/ b& n% d6 S; ^ n$ T: f' n; Q
●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。
, i) k- w: B x0 c 4.7 安装步骤
# V9 ?" j& Y/ r9 \3 ~1 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。 # c/ a0 Z2 o' q) ~. s7 `7 \( G1 r9 g
②传感器跟安装底座固定。 3 p, j) N% G; L3 a. r
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 l3 |& D1 o( X! n# G" V2 r, Y; j: K 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ " P+ c& f/ z: M i) A* q3 R
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
7 q6 {; j) V% e 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。 % i7 j3 e2 S) F( t }3 C7 F
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 $ o- r4 b2 t3 `6 M: o
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