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9 a/ d/ ^7 M# A" u( i7 Y. r3 w 多普勒超声波流速仪流量计 & o& p% I8 I# t$ l" b
HR7600-2型 L, H' }3 T8 M
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: x- m5 q# R, Z" Z 陕西恒瑞测控系统有限公司 , Q# y8 A. R4 x6 Q$ S
第一章 产品彩照及其简介 * Z0 a% _! v+ |; k# F# {
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 {' C u. B6 T4 [) M2 z. N4 m ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
' {! i+ W; F8 P ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
; H$ x+ I- m2 x3 e% 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。 " q3 F3 C; 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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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
" {3 n% i6 q* 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。
- d: j/ A, B3 i6 H8 K 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。
' T) r) L- a: J% q$ M8 K1 Q 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
" T2 j# m3 ^# v( v: Z, } 离。 2 ?+ R' w0 F- K
第三章 产品技术指标 0 I3 ]- y9 S1 p2 L
3.1 测量指标
1 J6 }1 N! @- W! E9 a 内容 范围 精度 ) u" ?+ i* O3 Y6 Y# 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 o* r3 G. P1 C0 q4 k7 r
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） 0 M6 z. `) ?+ K7 Y! _3 ~
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm * m- {$ n4 _& T! G/ U, p( R
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 3 l" A% A5 w; Z( W) O$ I) q3 _
累计流量 0.1立方米～999999立方米 8 R5 \4 U% V3 A! P' `" O
3.2 性能参数
2 L2 T" o: D d5 S 电气内容 范围 备注 % Y8 Q: ]0 D% q1 p k
工作电压（V） 7.5V～24VDC " ]+ E0 W" i7 B+ x4 f( T$ s! q
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
4 Z$ G! q; g! \6 L* y8 w 工作水深（m） 0.1米～10米 ; \6 I' Z5 a8 r- o- c
数据更新周期（s） 6秒-60 秒 0 y* N2 _" L" F
3.3 其他
" ~& e2 h3 I, D% F/ C& ~4 E2 v0 U( q 测量种类：点流速、液位、温度、流量 ; b& g7 [* E( W) T% N7 t: f( `
防护等级：IP68
$ F7 S4 i7 `/ q$ f" d5 N" I0 |7 O 测量方式：在线式 $ R3 ?" v7 l X5 }# N" M2 r
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 ; K, V) U% {/ M0 u
供电方式：电池、太阳能、市电
7 }9 v( \% f& S0 @& ] 输出信号：Modbus RS485 4 _! P) T) G P+ c' a
输出信号内容：点流速、水位、温度 " Q0 n3 @3 `- J* U/ K' z
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 , D( T0 y: {' k" `$ ^2 }+ D
第四章 安装说明 $ J6 O) e( w c" m# t1 T" ~
4.1 渠道内安装条件和位置
# f: W- I0 h4 q/ J 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。 6 z/ K4 ^' K2 b+ `! W$ v! R8 r8 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。
1 }7 L% ~5 I+ w+ r) b( o# T. b, g 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 / L, }5 x; v6 g" d. H; N
4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 4 Y q4 \. Q* g& ]" [& b7 B
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。 / X2 T3 J+ d: |. k0 R- i- l* A
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。 , b4 G) a+ t# W: M8 A
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. `# N, ~( V- g" U 8.传感器需水平安装。 2 I& _$ e7 S+ c! M
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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2 h9 B( V' F2 k 水流平稳的渠道
$ c* W8 O; p' V5 g" H 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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4 A4 v* _; L7 s 传感器安装点上游和下游直渠道要求 1 h5 E/ c' j" P6 c3 g1 U/ ]! E
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2 Z' t A6 R! t( B 传感器安装点上游和下游直渠道要求 9 M6 m( u/ c' o5 h
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 g# i- m9 _8 p% ^2 ~5 [. |7 @ 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 {3 X6 F9 S" L* r1 @4 m4 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。 N9 e3 m$ N3 v) ^7 `7 V5 o' T, R, N
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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! x% j& j! g" ?! I 闸门现场水流情况
7 W$ |3 _0 d: _+ W3 s# S2 F9 m 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。 ) }2 K3 C# N$ G: X6 ^
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]3 q( T$ u7 Y1 M# \$ p 确定安装高度 : [$ [: s1 A1 ]7 T+ R0 B8 \
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 - d% c: L& K9 w; p
定。 . N% ?6 \: a3 W0 |% ]
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 V1 g5 m/ V5 g) s r0 t 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 % r, \3 ~0 K) }, d+ N0 b5 C7 j
水平安装位置的选择 2 V4 B. N8 Z. Q5 u% X! ]! I
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% : w, N- X% b* T) T$ p2 _% O
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。 " K @, a; M4 T5 _0 I
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- k2 A+ k \. T) X' w% ~ 矩形渠道安装位置要求
$ r7 }4 D' A+ R; ? 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。 . U# V" q. U! g; b5 a9 e. u
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8 R' U$ H+ X1 S0 n& Y& u3 w9 ? 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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( n+ X: }$ p, |2 J+ _ 传感器水平安装要求 , { y# I G& u! N: e5 G! {
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传感器水平安装要求 4 w _8 j i* w3 Z# e( q" N
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4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 / x! e! x* Z# O8 e* x( ?
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- a, m6 U2 W+ X+ Q4 s 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 U0 r& X2 R+ v+ R" n8 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 d: Y4 H+ v% V* p7 _( N
传感器要有管道内径5倍以上距离。 + T6 R- ^$ Y3 D' G
4.3 河道内安装条件和位置 5 a8 \! U$ P& ^3 ]
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。 6 b; U% T: k" V) [
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。
# A' T8 H# a% h+ b 比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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5 J7 {. P+ m, V8 } 对河道进行等宽划分
' n+ X$ v/ |/ x& u; Q6 F O! f 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。 / r3 K# z' Y) T- O2 d0 R7 F
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 : U/ D$ i8 t5 w! V( n4 C" ?
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
. S ?$ U) i' r j+ 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。
8 ], K1 I& R# f2 f) x 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。 - I) j; X0 F) w
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周围没有支撑物的开阔河道 1 m; L6 S. \- P& L* O7 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。 , z; |' b- }% B
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}8 r- y$ w$ L ]/ l$ ]# ^ 水位很浅并且有石头流过的渠道 : l% o, M- c0 w6 A
4.4 渠道内现场安装支架及布线 4 a* \, `, O& C$ K- M0 o- x
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！ . z7 k( @# e! y) H
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 7 k- T2 q# l3 y Z! s# M) j0 v: V
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。 - _# O' b% ^/ t
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
# \# _" o: J# t+ ]6 U4 n) l7 ^ 4.5 管道内现场安装支架及布线 2 ]! `/ \7 [: Q5 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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1 q6 H+ h n% c& ]* d 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 2 c4 F+ N9 C: l9 f! W" I
管内通向主机： ) H9 ]6 Y: x2 r/ [% a
1000毫米污水排放管道安装实物图
8 [6 ~4 T* ^, G4 E% g8 c 4.6 河道内现场安装支架及布线 : n5 U4 X- l- [' P2 P1 `
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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" R) Q3 Z" k0 C" e$ [% a% w 在河道内安装
8 s7 x- ^3 I! D e6 ^ ●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。
, q( X7 C7 O0 P- ~+ h2 L/ { ●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。 4 b" ?8 ^0 m+ }# t$ O2 }
●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
]9 N+ w% H3 b2 f- J 用两根2芯屏蔽电缆连接。 5 g7 k2 I& R/ s U: x/ m+ ?
●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。 ) ~6 T' x- G; b$ @ ]
●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。
! e9 S; Z- ]4 U7 M$ j d, y* W& 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。
( _3 a+ c) c2 Q* d% j d! W ●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。
0 ~. L9 v' o% `8 Y1 ~: k7 [3 r5 u 4.7 安装步骤 O# o/ w0 I& T* 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。 * C" N: N {% a2 E+ N
②传感器跟安装底座固定。 + r4 E: Z; z" ^3 v& O! P) s6 d, m
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。
' y$ i2 i$ [; y& ~( e+ R* o+ ?5 Q 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ ' \/ j1 h. P! h* U* p
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 * Z+ L1 ~; ~; {- i; K R; F
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。 ) E' z& l' ^3 h1 n# b8 f3 ~" s
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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) t7 r0 ~0 F' M& V' p5 _ s6 A, L; L3 y7 [; ~* s
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