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多普勒超声波流速仪流量计
! x9 S/ y* K& P HR7600-2型 : X/ G/ [: i& h4 m
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陕西恒瑞测控系统有限公司
% O' q' l8 \7 D2 D$ ?& U3 \$ z6 p 第一章 产品彩照及其简介
2 W4 }" q$ W* i/ } 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。 ( m; K0 j2 }( S+ |" N; z
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。 $ c, R" i8 \- ?! ^) ]% u
◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
5 P# R9 Q' ]( t4 U+ O! 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。
6 M# X& G+ `6 x2 ?: j* o ◆ 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。 0 Z$ s$ {2 U% Z' d) {
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' `* \8 }9 w/ M( T3 c 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
) W2 e0 d. K+ n$ @, N' 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。
7 _: u6 D9 `; g% \, ~( n) b% n 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。 2 A) |$ G) @: ]9 d- G2 }
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 . ?0 u6 _/ j; x1 g( H7 Z4 M
离。
+ b% Q$ G: `$ a0 R2 x 第三章 产品技术指标 - J ?7 W5 b+ b) t) E, p. l# k
3.1 测量指标 ; T$ f; E; G0 P+ R
内容 范围 精度
1 H- ^' Q$ |; ?+ x6 p# G 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
- W' D# ^' R9 ^' g2 [9 | 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
! V- S+ w. E+ N \7 b 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm * q, U, @6 q% U. M' o
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
1 S, o, w, A$ H- A" P1 I, E 累计流量 0.1立方米～999999立方米
/ O" x8 C' @" T! _# J% Y$ I 3.2 性能参数
1 o/ R/ a; |4 D+ s* m/ u9 c 电气内容 范围 备注
3 k a2 d% ?* R+ q 工作电压（V） 7.5V～24VDC 5 [" B+ _# |) [9 z6 F/ v' m
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
* ~7 m& ^( @: c% X5 i, e% W 工作水深（m） 0.1米～10米 4 U- R' o, S/ V6 K% i6 i2 Q. v
数据更新周期（s） 6秒-60 秒 * L+ F7 {4 L J% Z
3.3 其他
* ^4 U% t. M4 t: F) F 测量种类：点流速、液位、温度、流量
- h0 F* V; x2 P& Q- h6 M 防护等级：IP68
) Y" Q" M. j+ _' E+ `7 F 测量方式：在线式
! S: N3 w0 F% V7 b 测量原理：声学多普勒法，速度面积法 : _' L+ z# B. t9 X$ _- y0 o, w
供电方式：电池、太阳能、市电 4 I$ o- e4 z9 n5 d/ D; [
输出信号：Modbus RS485
& ? p+ S: z( Y1 I) ~" Y 输出信号内容：点流速、水位、温度 ~, T- ]; a7 R0 s2 w ?$ y5 m
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
2 v9 i% c2 I. ?2 ?9 o 第四章 安装说明 9 |4 X0 D: N T
4.1 渠道内安装条件和位置
) Y0 E+ A& B9 \3 k7 K 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。 & B6 H) a9 n, o2 [
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。
$ e2 Z) t9 x9 o% l 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
! h% g5 p# c2 C: a5 U8 b9 D 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
; B/ c2 s5 U* ^8 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。 : O& m9 v0 k) f9 X% V& _* S
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。
/ x: D3 Y0 P4 r X- R" m c8 ~ 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。
9 D6 K# E) b% M A 8.传感器需水平安装。 2 G' [# G) I# `5 d
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 # E" K8 x9 l1 I0 t* E$ V
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。 7 Z( E4 z. R& o( ]& @7 E
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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
5 V4 n ]5 E; E( ~$ m 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。 " |* V5 Y9 i( Z: d$ I/ W% s3 L
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。 8 W9 Q- _( S2 ]& y3 b: ~! `, 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
; x0 T$ L) S5 S# V6 \ 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。
; N5 ?. E. n2 n# o 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。 4 t5 {. |5 f7 K3 Z
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闸门现场水流情况 . O" a* x5 V( \+ G1 {4 W4 }. b
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。 * t a, C5 e: x0 }4 ~' h
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/ f2 g4 Z% a7 Y- o: s. l0 u 确定安装高度 . q5 z M% R$ m& W$ F" K! T ]% O
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 " E. s. @" V9 n; g' v1 S k6 c
定。
$ }$ H# X! w3 t' N/ ~ 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
; S- A9 y5 l- B+ i4 n 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。 8 {2 }' Z9 Y, j$ Z$ b' k
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最低水位比传感器高10厘米以上
+ Q& V# U7 [* `! P" w9 ] 水平安装位置的选择
/ @8 ?/ n& o# N% @: ^$ t 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%
: K! M3 p' _1 q" V: m7 q+ \$ K 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。 ' Z) P; f# f; k' X! ^
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矩形渠道安装位置要求
2 H& d8 t" Y+ ]3 `) |3 [$ T1 G 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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) t, x& C* o9 k( q1 V+ G' A9 j 传感器水平安装要求
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4 c+ l; O5 n' K$ j, l% c 传感器水平安装要求 " E. n" y. N, @
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4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 ; \3 r6 F& ?# x7 r) 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。
' U" `: d- d: k6 @ 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；
. K6 G: c( `8 Q7 l7 T4 F 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 2 D/ S& a% x, L% ?5 L' r
传感器要有管道内径5倍以上距离。 - u# J2 |! A' e
4.3 河道内安装条件和位置 ' n7 Z$ n6 W% N; @" I, p4 m/ L, I
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。 : t, S2 P+ r& I5 F0 r9 I6 w
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。 , H, h8 l/ t; r" ]% q2 P/ |8 [
比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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. {! O0 Q) @+ B3 m 对河道进行等宽划分 v' r! D: _) ?1 W4 [
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 F+ h. w7 E3 F: P3 q 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 U0 T5 t, z0 v( X1 V* G8 G 安装5个传感器的示图
5 A7 o8 D$ q" ~* f' x0 u! ?0 Y ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
- \! g( F3 w+ k9 J q9 x 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。
5 j& h# @4 C& b9 X) Z! m 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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: }+ Y4 ~" M3 T" |3 r. h k 周围没有支撑物的开阔河道
3 n C8 u! r/ F$ v) e 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。 $ W: i3 O% V) q. l5 m
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+ y9 i" M1 K) I2 v. E* o8 m6 }5 L7 l 水位很浅并且有石头流过的渠道
" l" q9 b! C p) \ 4.4 渠道内现场安装支架及布线
0 J, A7 f2 t, y9 f 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！
/ r: f% J i0 S% w% `8 M8 \* L 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
$ V' ~) ^# b& y. S1 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. Q b, }5 c# m0 X( X 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 ! p7 [2 f% f1 e! F$ Y5 p9 Y
4.5 管道内现场安装支架及布线 0 K) S; E+ N2 a% F1 p8 g
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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: Q' I. ?* `6 M! c 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
1 s6 d' U/ F, g9 U 管内通向主机： ! K% z! p- H0 u3 g$ o" o, f+ _/ [
1000毫米污水排放管道安装实物图 * Q7 @) T/ p- a6 g- d$ W) P
4.6 河道内现场安装支架及布线 % v9 ]9 q/ `8 | p" N9 v
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 4 W4 X! L! y. @7 [7 p9 ^
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) X" c; @: q" X/ y; Y 在河道内安装
' o) ]* a+ x- I- |1 f ●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% v8 _* \/ X5 g% 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。 [; E! O( x" d! z2 T
●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 e6 k; Y4 L2 t) C+ y# W. w$ J 用两根2芯屏蔽电缆连接。 8 q( @6 C0 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。
! {+ f1 I7 ?; i2 h u8 { ●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。
; P8 q$ H( m: I. J) T" 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。 % Z, m7 j0 |8 |8 x# |
●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。
1 Q% L; C5 g) g9 _ F2 O 4.7 安装步骤
/ k+ I5 w* B& M% N% x! c 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。
. ]% h4 p& I# [8 `7 A ②传感器跟安装底座固定。 ( S4 `0 n6 G% a; K% W: j) u4 _6 V
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+ L% k3 [4 ~. {! L& p
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
' K! i0 q( Z! k3 k- g2 } ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 # g0 n, n6 q- H/ C" 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。
, W/ ]! F( ~9 o. @ H ⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 M7 L2 z1 H1 i" V
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