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( H* m5 J0 o1 k: i* _. _2 K 多普勒超声波流速仪流量计
3 A, L7 k: t. A3 r" @6 ` HR7600-2型
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陕西恒瑞测控系统有限公司 ; J* q/ Q* w; P& p( [& I
第一章 产品彩照及其简介
3 |! p$ ?' Z8 @! p' u3 P2 V' u 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。 5 I# w$ r3 W& I6 K9 W; R
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
Z3 M5 N3 @) m. y2 B$ K& Q ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 , Y, b$ B3 A/ @
◆ 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! l* P* \2 a- r7 |1 C4 j ◆ 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。 8 @% M- _, ^- i8 \8 b3 G1 T- b
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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6 H4 I6 b! }. R$ |) 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。 $ v: V- S8 F; A' [ m. t& ?' A; L
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。
: H9 e' t* n! H9 ]$ O 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 , p* I! g2 p. F0 d* w% `
离。
! `- A/ w" }. S/ i+ r5 [, j' H 第三章 产品技术指标
7 a7 O( i' X1 e$ S) f5 R 3.1 测量指标
0 D7 u) R+ i1 ^- m0 K0 Q 内容 范围 精度 , j+ a# Z$ V( }: w+ ~9 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
7 Q/ D4 S3 r5 q 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
4 M8 U. B- v c% p7 R- X 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
3 g0 J, w0 X9 N K5 S 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
) K9 Y6 u" C3 ]$ L" C* e 累计流量 0.1立方米～999999立方米 9 _$ s7 u& ^! H9 B# H
3.2 性能参数 : W4 I- R/ u5 S; d& H& a3 a
电气内容 范围 备注
. E7 X& ?: d% Q9 A" o 工作电压（V） 7.5V～24VDC ' g9 r4 V* B, A$ }; I, b9 g
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 $ ?; ?3 u& E& v7 f4 z7 k( y
工作水深（m） 0.1米～10米 ; F b; j1 r1 ]2 W: A1 z
数据更新周期（s） 6秒-60 秒
9 f( t! d+ O0 _$ K 3.3 其他 9 K4 g, q8 R% W
测量种类：点流速、液位、温度、流量
, g" ?9 L/ z/ h/ {& ~& F 防护等级：IP68 7 {0 H0 t: k& s( {: X% A
测量方式：在线式 $ n! l- R6 e9 j @' j& Q( A
测量原理：声学多普勒法，速度面积法
7 U# p) S! B9 t' N! X 供电方式：电池、太阳能、市电
8 y: C' o. v5 q0 ^& g0 _ I1 m 输出信号：Modbus RS485 ( b% p; K7 D3 m8 \
输出信号内容：点流速、水位、温度 ( B4 j; X' Z K3 N
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 * Y& s: x5 o: @
第四章 安装说明
5 z' [) p# S* w% l 4.1 渠道内安装条件和位置 ( z1 k9 Z% \% T
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。 # u6 Z s6 W: w6 ]* v
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。 / b4 Z" ^" ]/ j$ |
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
( {2 L% w+ B7 Z4 L9 b6 i9 } 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 & {; S: [: |# J- m: i7 f' p
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。 7 }( `, @) x% {3 l
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 {8 _3 \/ m2 Z
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! R4 z6 W" |2 n 8.传感器需水平安装。
z" p9 s3 A$ `/ n 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
: Z9 c1 }! o& Z; `4 s5 O 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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- l$ a' X, e2 J& b R; |8 A! J 传感器安装点上游和下游直渠道要求 ( x! u! t) H$ C# d" x9 _2 H( E0 w, C
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。
4 \8 X2 I# N1 }3 Q1 U- \% g 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。 : |1 e( _9 ~* L [/ x
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! E4 d5 P! ` O! |: b. 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
2 Y4 A- `" |1 S$ s" ?0 I 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。
( Q( g2 _& ^' z. X8 \; { 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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! @2 ^, c2 o+ ^# M N# o$ c 闸门现场水流情况
$ G4 g7 ~: s0 F) R/ z' f. D 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 7 k( l, [1 E: P5 u9 l; ^
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
6 u0 k- v2 a/ g' j- ]! N 定。
0 }5 w& {! ^2 K( [* V m 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 , c; a1 Z4 h# M j" K
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 + Z$ C u0 n+ H6 g- w8 v9 R
水平安装位置的选择
6 u' r8 E$ r* ~1 Q E3 g8 [- M 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 `; L) [" E7 D
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。 4 I! Z0 j9 B# p0 A6 Y0 c: ]
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. R7 a" g# n3 f, u0 T9 x3 t+ ?! x 矩形渠道安装位置要求
* _2 }! \+ Y" V; d% ?$ 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。 # R. }/ b* B q* @" B) q+ \
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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 6 [/ S; k5 ]* u
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8 O2 L0 g! J8 ~3 J; ~ 传感器水平安装要求 $ k1 S) C- N3 D9 R
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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 7 F7 k8 d* j4 c: b
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。 , ?( J" [, F8 P7 o
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；
' o# _0 V8 D4 \* ^2 s: C) p 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 6 M! c$ g# @% ?' c, O' S
传感器要有管道内径5倍以上距离。 " U8 U" z( |( |0 K/ |8 s
4.3 河道内安装条件和位置 ) q7 b* v/ S% S" i* A
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。
, m; y! |% {. A# e( u9 v0 s+ ? 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。 0 j. `7 g: F0 t, n2 O
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 + _1 I) g: ] e5 ^8 i
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。
" _5 \3 I' g0 {* \" h# x 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。 1 M7 i0 R0 ~. g5 A
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1 o# q; z- @% h/ L 安装5个传感器的示图
& m& D, F; k6 h' m1 c$ p2 t ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 & D! [' V/ O8 U( E+ j( C
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。
: Q% N! q0 O8 g1 ]8 K7 ~ 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 T6 F% [/ f9 `2 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。 5 C4 Q! T: b# U0 g) ]: I
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水位很浅并且有石头流过的渠道
/ ^# a3 y- C" w5 i3 c9 l" H9 j 4.4 渠道内现场安装支架及布线
* R$ q; Q' t5 g Y& {3 ?, 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！
4 E7 O' e! F' n" v 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 ) S) Y* C* I" |/ j! 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。
4 c' J. B* c+ E2 @! m( } 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
/ x% ~3 ` A3 z* A3 Y* C6 E( v 4.5 管道内现场安装支架及布线
z8 s2 |+ k) T. V+ r* J5 ~ 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。 ; @" G& c* W c% g
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* n, D4 U) T/ M( O 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
* U e* v+ D: N& T& I8 u( e 管内通向主机： 8 c2 a: @2 P5 D) E
1000毫米污水排放管道安装实物图
- ?7 X3 F/ Y& z, h4 {9 W/ I5 }: z' Y 4.6 河道内现场安装支架及布线 & q; A7 U0 ]1 i! v' Y8 G0 o I2 d% H
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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在河道内安装 ' ]* z* _9 J3 U& Q U* v6 D/ I& Q
●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。
: x9 W; A2 [4 G6 f ●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。
" |, c6 z; N! N2 A6 `9 m ●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
; s% s- w$ q0 D( S# U5 x 用两根2芯屏蔽电缆连接。
: {' j! x& Q" M3 B. Y9 t ●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。
! D- @8 n4 v3 U* G ●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。
9 m7 q& c, k+ h6 G ●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。 . J4 {3 ~$ u V
●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。
# N7 ^2 i; c; U$ `% d 4.7 安装步骤9 `+ e1 D! v2 F. {4 Z2 }) T" v
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。 , {* |7 t" B- m& ~/ o0 a O
②传感器跟安装底座固定。
! ` V. Z) n& O8 v1 }4 D1 N 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。 & x; f, {" l5 h) d' x- o. d
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
2 r A8 ^: N0 _ K, ~9 O ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 3 C# Z+ a# u! `& W
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。 ' W, Z6 q$ d2 ^. S# G8 c
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 & i% p! F# Y: @
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