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+ y* L c: a. z0 L5 B9 W: U( e" N3 ~ 多普勒超声波流速仪流量计 & I- y2 G7 B* k4 M) m# e7 S
HR7600-2型 / j$ Q" n3 d, e( _, T$ j
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陕西恒瑞测控系统有限公司
; t2 {( Z4 c8 @" n0 R8 z2 E 第一章 产品彩照及其简介 . @% b+ h: t% T; j/ e2 B
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。 / o0 J9 q2 f( C& C
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。 # p8 N- r4 U, N) _5 q2 q$ K
◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 , A1 Q; j( q' t0 m
◆ 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。 2 ^7 O' K1 p( i5 T5 F% G0 K( D
◆ 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。 * i$ \2 j4 I, n1 c: Y% R
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O( k/ N0 Q9 C- Z v4 W- w 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
" ?2 r9 Z: o" D5 A! m2 G1 K ，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。 ' |6 A+ u! T) M
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。 G4 @$ i j7 |
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# k( x- |/ X& F3 T+ T 离。
7 X( X$ x, B/ l8 H7 a 第三章 产品技术指标
; l0 R5 ?0 N4 a 3.1 测量指标
* |5 R: T( f4 m) i, B 内容 范围 精度
) z# N6 p @, i0 H0 T 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 % f4 X4 O3 _; @
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
3 o, o- W8 [( n4 V( d$ _ 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
7 w' K( K+ G& K7 o4 Q 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 0 V! A. y- J, w( A! m8 t' d
累计流量 0.1立方米～999999立方米 7 {- J* [5 t" E S
3.2 性能参数 6 E/ ]+ ]0 t& t! }1 h/ m Y, B
电气内容 范围 备注 ; ?% F2 [& x. ]/ Q$ }$ O, Y
工作电压（V） 7.5V～24VDC : y3 M3 ?6 R% R& o: D
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
9 B, B1 v2 q1 I8 g 工作水深（m） 0.1米～10米 : t/ {( V# |! l! x5 Q& R
数据更新周期（s） 6秒-60 秒
# g, q1 ? v5 E, X! l 3.3 其他 ' T$ [* F1 C$ X; B
测量种类：点流速、液位、温度、流量
" ^- v8 I7 }) _9 v' t2 I 防护等级：IP68 " N& ~+ N0 g/ |# P
测量方式：在线式 8 E- T! L' k# X9 \6 P
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 / j! z3 P+ p1 N$ d4 k! V. ^% Q0 f+ A
供电方式：电池、太阳能、市电
: c1 `) a" s8 I* K, z 输出信号：Modbus RS485
; t) ?: S& y# S# y7 O 输出信号内容：点流速、水位、温度
7 Q7 h) G6 v' j 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
6 r" ~# s$ B3 M, F5 |2 i 第四章 安装说明 : a7 m' O3 p8 S
4.1 渠道内安装条件和位置
# \7 s |8 v5 z i: M 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。
g* v+ w- k6 G, m7 Y 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。
3 Q* O; u9 f- T1 b( M 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
" j I) `8 ?& y) i6 q9 l7 l 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
8 t9 L) O, J$ [ 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。 X. C* u- r( `& F3 L. z
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。 % q4 E/ K$ c* ~9 x0 s/ X+ e& T
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。 3 C+ J4 l+ ]4 D0 [" T5 Y
8.传感器需水平安装。
5 R, [4 `' z& \! w5 b x 9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 & G/ M$ u1 P/ K/ O5 S: z3 F8 |7 S
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水流平稳的渠道 6 ?) J+ C3 m+ A4 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。 / x' t& C0 D; q( S+ U1 v! i- \9 A
0 B0 ?0 B1 n: }1 U ( k, ` c( S Z# F& I
传感器安装点上游和下游直渠道要求 . @4 w) X: @) b& a- l
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( O, L' I# N& |% ` 传感器安装点上游和下游直渠道要求
2 f2 S9 u; U3 `. F7 `2 } 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。 - x& _2 U2 t% j! t, ^
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。 $ C+ K- y7 ], z: Y
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/ G6 B2 m, d. }. { R 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 * d- O. P2 G! ^
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。 ; ^% x3 n5 I# ^" o: C2 o; c1 B
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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. j& r. t5 }9 p6 Q0 u. ?+ ~ 闸门现场水流情况 2 j3 m9 m9 U1 z; n4 ^
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
# R3 v* M- q" ?+ e" O, U# u, t 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
( v7 p5 R6 @; X( n* Z2 `5 } 定。
. D# j" }6 A* { x 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 ( a) {. X8 _7 }
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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0 m9 `6 W# g1 U5 U$ R 最低水位比传感器高10厘米以上
; K7 s7 V* A9 N. q5 T 水平安装位置的选择 9 W4 x5 j$ C9 n+ m! C/ n
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%
# r$ a! W. ?* \" C! X) 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。
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" t3 x' S& O, ^# ?6 y( _ 矩形渠道安装位置要求
7 w: g" R3 P( M% Z9 A* m- p 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。 " `0 |9 |% y( Q+ }# t
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) y9 `/ H1 F2 g- {9 K) W& p( i1 Z 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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* v% K0 H6 _6 ]$ ^4 E: M% r8 a/ r 传感器水平安装要求 ( l# C# X4 }; \% `; z
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传感器水平安装要求 + G$ K8 w& X$ }5 F0 w
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4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 4 l( j% E" o; q2 s6 ?' 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。 , ^% d% L: `& x: O! g! l4 |8 Z
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；
( F7 s" E# F+ \. V/ f2 ?: N 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$ O! d: ]& P/ o 传感器要有管道内径5倍以上距离。 : m2 J+ ?0 k- r. f" f
4.3 河道内安装条件和位置
& G6 e5 p6 y9 @& G 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。 - _8 e+ K4 H% Q, x+ i
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。
3 g$ M2 {" t9 D Q 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 - g9 W5 A# E' x s& `; q4 M
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。 3 ^! f* q/ c5 E7 [) }2 X& g
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。 Z; y$ G. c& S
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1 o( ~; P( V$ T0 Q3 S) p3 s 安装5个传感器的示图
6 u8 D) b4 M9 B ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 + R6 ?7 G5 V( ~1 f( A5 F' H
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。
- N6 J5 k3 v' J% }# I f& P 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。 ' a/ X' w# @6 d Z6 F8 \3 U" s. a6 V
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周围没有支撑物的开阔河道 % S6 v& G) T, k: [; f# J2 Y
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 + i8 u7 q$ Y& E n- F
4.4 渠道内现场安装支架及布线
+ u9 b! u% D* v( M9 _) Y, a 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！
: E. e: E3 g; `, c/ y5 s 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
4 G$ Q4 ?: d, V7 b 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。
2 x8 \, {2 z, z% |* G" Q# | 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
" D# E" ~) E5 P7 b 4.5 管道内现场安装支架及布线
/ _, ~" P4 U I; H 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 ; U. p$ j) T4 v+ Q2 ^; X: F
管内通向主机：
! D7 w8 m- a/ o u* ~ 1000毫米污水排放管道安装实物图 3 z3 O* k) }" @ c) }
4.6 河道内现场安装支架及布线 ; C- o/ B5 ^) G0 c4 a
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 t. v) s) b" k8 B. v4 j. y1 B: K0 k
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在河道内安装
9 ]6 r, i( r! ?2 `* c ●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。 4 M+ V! v5 g# a4 T- d1 r
●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。 . D( R E/ } 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/ R5 J2 n0 l9 q( ^
用两根2芯屏蔽电缆连接。 ' g& @; |" ^. G6 i) C6 ]( V/ y
●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。 * i+ t0 ~, S0 `. F7 ?9 o
●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。 1 J2 G3 z! p3 v i q6 U; \. a! ]5 C& [
●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。
% k1 O1 p& e- [. s* c' p, 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。
4 z& ?3 n! _7 |/ t. R. T" w' z5 e2 F, T 4.7 安装步骤
9 Y6 y, o1 D. U# v, T- F" r! U7 Y 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& J( ^3 H0 [. G1 h
②传感器跟安装底座固定。 % A: w+ g' i: T1 j: [& g( U 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。
. O4 G% K/ d* u# E* o% { 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ % R0 O1 B/ c1 }& j$ N4 J* G
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
& R, m0 ~+ _# A 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。
Q% Q' a" q: h9 \) m* v, n4 w+ V0 ? ⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 & P/ A3 _* z. a5 U* H& r
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