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多普勒超声波流速仪流量计
: m" W9 N. j! Y7 C6 Y HR7600-2型
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陕西恒瑞测控系统有限公司
; D2 @' O% H1 l$ o U# ` 第一章 产品彩照及其简介
% p- P: q5 b4 H6 Y0 A. 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。
2 |" X7 `' v9 Y2 m ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
! z, N0 D6 y: a+ ^7 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。 , M: b- N. I% f5 i8 h6 i0 F+ r
◆ 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。
' M( k- s1 C1 s; I3 M5 K; g ◆ 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。 ' F, R( Q& y) N1 G. c) q8 k+ R
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5 T) [$ q: u) T1 S( f+ i8 y" | 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# c7 r6 T" J% L& m/ i
，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。 . H' g$ I6 i' ~+ [& 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。 . m Z2 }# C6 S. p1 A& y. P. A! 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 % R! m3 j( ?5 S; ^& X& Z2 e0 Y
离。 # W( ?5 G# q9 ~, G5 z# P1 a( I. d
第三章 产品技术指标
$ v( D l. H- j( I. Y+ X- L 3.1 测量指标
7 L" W4 F; } z" s5 \ 内容 范围 精度
; G2 J v* C5 L, f9 i6 f 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 ! ^9 _' \8 Y4 [5 _/ F
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
% H- [) b! n, y6 w7 w0 l 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm % S( D8 v& k' c
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
1 J+ M/ q4 q9 [9 I! n! q4 }8 p 累计流量 0.1立方米～999999立方米 5 x4 R1 x4 `8 }2 u" A2 x8 y* t
3.2 性能参数 , A7 }3 E7 j1 f# o
电气内容 范围 备注 : O [ P7 B$ U
工作电压（V） 7.5V～24VDC & h' c$ a; X7 k1 M
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
2 {* l4 y$ o; _: [ 工作水深（m） 0.1米～10米
0 f6 X# i9 U% I 数据更新周期（s） 6秒-60 秒
/ ^4 F4 E/ t2 P2 [. Q$ o- \' J 3.3 其他
$ `9 C, D, I5 L/ w2 f/ H; f1 _ 测量种类：点流速、液位、温度、流量
( ], ]/ t" n+ q: n, y$ w# B, p 防护等级：IP68 % {% U$ \/ b) h) z- W7 l" N
测量方式：在线式 0 H: u5 a3 v3 ?5 a
测量原理：声学多普勒法，速度面积法
7 M+ C( k- L8 \% K% U5 } 供电方式：电池、太阳能、市电
) w. ^0 e6 U/ J6 a 输出信号：Modbus RS485 6 E3 b6 A, ]+ D2 O6 W8 j
输出信号内容：点流速、水位、温度
- z" O/ b$ B K; ?1 @5 x3 y7 P 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 4 W {4 q: A7 R) f) N- K
第四章 安装说明
) o: ]) ?7 q. z; k 4.1 渠道内安装条件和位置
+ ?4 @- X; |& g 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。 $ r& g0 C; U6 L' s( W& G& k- P; D+ D8 w
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。
, U/ u1 q- e* y. h" X: a( @ 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
8 q$ I. y8 b4 C+ ?, b+ f8 ?, |8 T 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 7 z$ x5 d7 ~3 x4 K0 a v( Z6 K# E( O
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。
$ r- _0 @1 l) S& s/ T1 f 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。 : X6 x/ `. n' d0 {2 c
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。 # Y* J3 n q: h; R v
8.传感器需水平安装。 0 R" a; g( ^+ S0 [/ c: B$ }, w
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
9 }6 }. e& d9 r 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
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
( f' k2 F1 r! C7 x7 B5 o& o 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。
e/ E( A- V6 c9 Q 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。 6 J" Z1 b& Z& E1 n/ i
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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 E9 ]# b! }' G4 m8 |" S! Z 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。
) i6 U# O7 H$ T& o5 t 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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. m1 H, z& I6 B1 H7 N) E 闸门现场水流情况
( U4 T! S* B; h 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。 - Y3 b9 _( V6 \& j
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: g( r' g5 p+ j U1 v- d5 f 确定安装高度 5 L: K4 ~: j( E+ b5 m% e. i
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 M! E0 ~+ F% t2 l5 P
定。
* O' L7 @6 ?* X0 F* u 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
+ v8 j' i" u; p( b 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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- N# ]% g2 m7 J# \7 t6 G N- _: o 最低水位比传感器高10厘米以上 + H& M3 H( A6 F [+ f/ Q0 B6 a
水平安装位置的选择 4 _! h2 U' u" Y' o8 ]8 E5 \
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- Q# H! r2 o9 e 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
/ U% f' T1 B' `9 I: A% T 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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& F1 E: ]$ |; V% h8 G# o% G ` 梯形渠道安装位置要求 传感器要正对着水流方向 . ?' ~% g( c4 i2 `, g C1 u
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传感器水平安装要求 ; Y5 @$ z# t+ a! w
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传感器水平安装要求 / F! M( F- O: G5 w4 C# X
- ` v5 s/ c) o5 P. n a# t 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
, y9 _/ r; z* h' ^ 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。 / z8 q5 Q+ S3 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； 2 }; q) [6 m9 K3 L- M
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
# s9 s6 P& S! i4 j+ n" @6 r 传感器要有管道内径5倍以上距离。 4 T9 t) T4 w2 A* Z- {4 s
4.3 河道内安装条件和位置
/ g% d5 w o: y' ` 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。
7 x) W) Y/ m. ?' `+ 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。 # ^1 B3 B/ [# n/ z- S/ P" I1 V1 Q
比如把一个30米的河道平均分为10等分。 4 x- \( `9 z4 ]
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* J4 Q t# N6 V5 h/ c% L$ R 对河道进行等宽划分
$ q6 f1 U( |# y+ ~/ p- q 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。 / X. w% J a5 B! T4 n8 x, b
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 ) F6 ~& q& M4 C& F, ]7 n' d: x- }4 W! j
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 + L4 s# c! u* ?
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。 - R# p2 e: n. \: y
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 0 e/ ` ]) }4 a. ?' f! Z! ?
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& P" E1 T, m: q' ^! J 4.4 渠道内现场安装支架及布线
8 [) N9 w* W h3 x0 X0 } 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！
7 T! G; u" `* n: O 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
" r% G' N- r2 R! \7 ^0 F 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。
$ E5 Y8 f9 ]# i& ]/ n, c3 e `! d 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
4 l2 T. U- T" k' ]; d) N4 x 4.5 管道内现场安装支架及布线 5 c. I' `& A7 s4 A H3 R
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
/ ^% u4 c4 D/ h& p9 b7 p 管内通向主机： ; l* Q5 |0 t: O7 h4 y5 m9 @+ F
1000毫米污水排放管道安装实物图
& C7 {' M& D$ L7 n) L; r 4.6 河道内现场安装支架及布线 " j2 X6 g; k+ |- }- N, O5 r2 }
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 * S3 B1 c0 o2 [
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# \/ N8 E7 W. R G 在河道内安装
8 V7 a5 B6 M( N/ E* }( } ●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。 ; e: [4 p e% m( \9 P
●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。
1 r% g- I, s' u8 y1 d& o; K& 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
# G$ Z+ C1 o6 w2 N! K+ q 用两根2芯屏蔽电缆连接。 2 p5 @- K' l$ y/ P& k6 R7 K
●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。
( @8 l0 Z. O0 L; e4 Z X ●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。 / Y2 j% _/ {9 d# x' r2 W3 p
●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。
- b/ g6 l2 v% W- O7 @ ●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。
' {9 S7 Q5 s1 r! } 4.7 安装步骤 B, I8 E) @+ n
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% ?2 d" q7 V* X" ]5 H5 ?# z0 E ②传感器跟安装底座固定。
9 ]. B3 b3 \" x1 [' p o9 x 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。 ( [( f) B" Z" r6 T0 _9 z5 d: j
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
6 l6 y: J+ n/ O/ C1 W% Y ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
- J4 ]1 R; ]( O& H8 x8 K2 z 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。 $ d" P8 }2 y3 K m" i6 T* U
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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