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0 h% Z, ~8 [9 N. \ 多普勒超声波流速仪流量计 ' M6 t+ }9 F3 }7 t9 ], f1 T
HR7600-2型 $ p" ~. `5 N) r' i# U' I
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陕西恒瑞测控系统有限公司
0 R+ A. N) v& T4 v3 M$ ]5 C: q& i 第一章 产品彩照及其简介 4 s6 J H. t' x4 C
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 m; H7 \1 E ?& U9 ^1 L6 H {
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。 - ]' ^. b: S' `7 [ t) G4 m/ T
◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
! c8 ]: T8 @: F! e' f3 B ◆ 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。
: q" o/ X! I' ^ S7 r 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。
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; i" H4 h' n" |1 D0 u9 S3 n) H 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1 I4 q8 C% h( p
，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。 0 O" y" a% }# j! Q
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。 7 N! h% O$ f, h+ R
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
/ `4 F% z: z; Z; K: Q, W5 ?/ P& H# u) T 离。
4 h' @/ B9 y! Z# l# L% T; O) t 第三章 产品技术指标
( L9 y: S ]! s9 E2 k6 ? 3.1 测量指标 : H [0 g$ S4 \: X2 \8 l' W5 q
内容 范围 精度 % R7 l4 Z" w7 b7 R5 F# [2 p4 L5 q
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 \$ t- E4 S f4 C* G
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） 2 a, z1 e- E) r$ ~( L) |- I
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm ' v- Y) V! J4 X' _* L) O3 ^ m
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 6 f7 X" J, M* E$ s. u$ A. F
累计流量 0.1立方米～999999立方米 % d) Z! |9 [7 h
3.2 性能参数
& K) O3 e) x- t1 o4 X) D, `7 }# o 电气内容 范围 备注 - @2 d5 t. e# x! t/ Z9 ^6 a
工作电压（V） 7.5V～24VDC
$ t; j/ s/ O' ~+ [ 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
0 j. d! w5 K: M9 X+ j 工作水深（m） 0.1米～10米
' ~9 x" ?& c/ G8 ^, X 数据更新周期（s） 6秒-60 秒
0 G2 [0 e8 m# Q9 i 3.3 其他 % S+ j4 z( u3 f
测量种类：点流速、液位、温度、流量
0 {& E t( R2 f* h$ | 防护等级：IP68 + I) F' w1 M, h+ o0 Q/ Y
测量方式：在线式 8 i& @3 Y0 Q" k+ Z' D& C
测量原理：声学多普勒法，速度面积法
, v' n: z* J3 e- F/ d 供电方式：电池、太阳能、市电 ( o3 `( _+ `3 ^( i& p1 n. D3 R, t1 z
输出信号：Modbus RS485 6 ^0 ^' `( J7 h( h+ p* j
输出信号内容：点流速、水位、温度 , N# b8 e; M0 | _' v. |
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 9 ?) x& }1 X: n# {; L
第四章 安装说明 : ~2 h/ U2 E/ Y4 P Q* |. Z6 ~
4.1 渠道内安装条件和位置 R) J4 N9 h4 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。 8 V G) V% e y1 E; }
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。 ) [9 N0 t, |- X5 Y b; f& Y
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
* X% ]4 v+ a1 s) _: M# B 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
; h2 z; U# }4 } t7 B. p+ 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。 $ v) y* q: K0 m! }8 y# a2 ?' i$ j% g
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。
5 V3 A5 `; d8 @$ i; o- V 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。
8 \6 m, l! d6 s+ }! j 8.传感器需水平安装。 1 V* f4 C/ z) ^
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
b6 X0 O# [: A9 N$ }8 x7 y 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 + h, E# i1 o4 \0 p5 D
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
/ H; D) R# n8 i5 W7 ?6 S* X 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。 # K; M; q% v2 G7 q0 Z5 N& }( w* _
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
5 C8 N7 H2 V- X& @. N% R6 c 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。 " ]8 B7 W2 {' M) ^- G' w& S
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。 , F0 L" v2 G. Q
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) W! T* Q' I. f) a3 L8 V 闸门现场水流情况 & X' K" m3 f) f$ R
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
6 H0 \2 W. m7 K m 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 ^, @" i* s* K3 { 定。 3 W) `! t( x0 _9 E
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 3 i7 u4 {1 K/ `2 c( Y- 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。 0 `' Q. O$ ?% C! d
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?) K) k9 \5 y! E& U. I( p 最低水位比传感器高10厘米以上
p; d, W( ~+ Z3 _+ e/ N. w 水平安装位置的选择 # ^1 ~' X5 Z Y. h( X- P- l, O- p 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% : g: T7 Y# u! L
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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矩形渠道安装位置要求
$ @: q2 n. m- ^1 g& @2 M6 h; Y q. q 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
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传感器水平安装要求 ; D$ l( x9 g P: [0 z! b( d
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. o7 P2 m( _. ? v/ C4 ?1 ^ 传感器水平安装要求
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4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 : [$ U, k$ _4 I3 l# h* E- c+ Q
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。
# m6 E) _7 y0 Q3 N7 W+ a 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 K2 h8 x j. i0 g. m: Z
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 1 x4 c% _! H3 P4 X0 p
传感器要有管道内径5倍以上距离。
" G+ V# q; ~; q, ` i# { 4.3 河道内安装条件和位置 ! r8 U# O3 u5 q/ i4 O6 F
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。 1 ? @$ ?2 J [8 ]' ^- Y# Z2 C" ?: |
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$ E. f5 V' z. f I/ q6 D
比如把一个30米的河道平均分为10等分。 + m5 t9 X5 e$ `- n/ y
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对河道进行等宽划分
7 E* ]0 m0 t) }% H0 W9 f5 e4 Z 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。 7 k0 k7 T5 W/ W$ @$ c4 C5 {
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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' F8 O; y8 f$ l, ]6 B 安装5个传感器的示图 - F; \( f q" w( X
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
" {8 I& I' h! E$ h: q% B 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。
( g3 y+ a, N) N 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。 4 Z* ?+ }% ~# p. T) k6 t! Y
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% M. D; h. H4 h. K: c% j 周围没有支撑物的开阔河道
7 q5 X9 X' _/ G. I, O 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。 # a0 J' _% |, @, K/ Y1 i! p
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0 I8 S- i; `+ t% t5 j" U5 W 水位很浅并且有石头流过的渠道
Y' F# H8 m4 Z5 g3 S" F 4.4 渠道内现场安装支架及布线
$ l9 k8 m0 R: [& l# f" W 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！ # S4 n9 [( y7 k) ~- E0 W( w
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
$ D5 X. B$ C* 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。 m0 x) M& z8 ]7 s( X8 A$ ^
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 + M5 d, x5 O8 r/ @1 O: z8 G4 P
4.5 管道内现场安装支架及布线
3 ?' k3 K" T1 ~1 {1 z/ P 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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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 6 V! D& E$ r+ N) \1 t t* ~
管内通向主机： / l# m2 G5 Q p. T8 {" D& j
1000毫米污水排放管道安装实物图
# p9 }5 b: D- Z& d 4.6 河道内现场安装支架及布线 ! E7 } I* _' q7 m; c- e2 |7 h# w
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 5 f- [5 g1 D F5 ]- m, r
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8 \* {0 I, p R& i; Y6 h4 t2 J8 @# R 在河道内安装 & ?, W6 w! C% w8 I# e! k$ O1 r8 ?
●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。
5 T, I; B* J I) G- D 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。 v3 {9 w) E( T" p
●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
; w% X( e, \3 G/ A+ E 用两根2芯屏蔽电缆连接。 " K- k+ {8 q3 v+ P9 q
●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。
; P, W2 L3 m! F" L1 ]3 h) d ●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。 * d; _ ^7 F' P0 [& K
●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。 5 q! G! O+ c- t2 \ l2 ?0 P% n; ?* A
●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 Y$ X8 q) B1 w 4.7 安装步骤
8 x0 L$ H; f1 ~: J2 i 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。 4 ~$ g* h, w6 p; _+ |1 w
②传感器跟安装底座固定。 5 {+ n! d) z6 S6 |6 S1 l$ q
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。 * N+ V0 ]) s2 E* P& q0 F
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
; N1 V. y w# V2 O ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
* o) t) |/ V1 M6 A2 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。 2 k y; g; V6 c5 K( }8 X. x! _: F
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 / ~ t/ U9 O/ Y. f1 D
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