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多普勒超声波流速仪流量计
* I9 }# x& o% y) ? HR7600-2型 5 ~7 h% n" o" C
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: D. ~8 Q5 x5 X% x8 V3 ~, C 陕西恒瑞测控系统有限公司
" R9 B, v" {+ ~& |# |! i0 C. x 第一章 产品彩照及其简介 2 Z4 c) B' M g2 }6 V
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。
% O* E* ^: a( g ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
# ^4 V7 t, N D3 G M ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
7 k9 ^, M7 v+ e4 k2 w) X) 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。 9 r( O: S' ^5 q! |7 J Z) Y* ^
◆ 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。 # D; T1 k) ~+ I) @& L( O$ w
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' |" [1 k0 @4 @# D. 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1 B4 S) j1 A! A, M
，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。 g- i( z+ z7 ]# p1 ~& Q- E! Y
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。
+ _) F6 O3 e& K! P7 w 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
- w/ I5 u+ |8 c' h. [ 离。 7 J6 b3 W. [2 q4 F) n- O% r7 B ^
第三章 产品技术指标 ( |) R+ }! r% q/ S8 L/ h9 C
3.1 测量指标 7 O. W. T; \3 S
内容 范围 精度 8 U0 X' W5 G) b/ v
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 / v; |' H' }! H9 j# B
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
& }6 [9 e0 b% e4 v$ I 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm 7 G) P6 m- p4 C
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 2 T7 y% l8 i# c8 w h4 p
累计流量 0.1立方米～999999立方米
" z9 R( D2 B" q( Q& [2 [, }$ q" J 3.2 性能参数 * g$ W; j3 `+ s. g
电气内容 范围 备注 / h: K4 k. h8 \7 Z
工作电压（V） 7.5V～24VDC ) T8 m, i# x9 R
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
2 T) v) f( w; ?3 J, ?( e 工作水深（m） 0.1米～10米
( Q) u; W: C; p6 Z6 v6 ~: B- `9 r/ A 数据更新周期（s） 6秒-60 秒
% }9 v) X7 w5 a 3.3 其他
0 y* {4 s$ I4 E4 u3 m 测量种类：点流速、液位、温度、流量 $ @) O* d) _. ^& }* @" U! F, h0 N, O0 o
防护等级：IP68 @! a" X# |8 v3 {# ~+ t: R1 s* h
测量方式：在线式 / p* I. O: t& b
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 / t- v' I6 y& Z+ b7 t
供电方式：电池、太阳能、市电
3 c- b7 ^. u" J0 u6 P, ~1 H 输出信号：Modbus RS485 & d) V. i6 u7 l6 y" a* f0 I$ ~* |
输出信号内容：点流速、水位、温度 , i. O. | H* m4 `4 k2 Q
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 7 L+ O Q6 `* c! x3 q9 I
第四章 安装说明 ) }) u8 w; a$ m, O( x2 d5 s8 P
4.1 渠道内安装条件和位置
" y6 s! x( V5 N+ O0 n7 L! I 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。 2 j2 r; |3 `' O- y @, T
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。 6 E$ j* v' y" X1 H, w$ u& T
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
. k% A* [% F. b& Q& C 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 ' R) Z) |' k7 k* ^& a P( w0 L
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。
+ ^* n0 Q% T# x 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。 ( Z' v3 w/ q- J4 {6 T" {3 s6 Z: ~! H
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。
# S7 ]9 o- X2 C6 ` 8.传感器需水平安装。 6 B5 W5 r2 ^1 }' ^& q. s$ E% \
9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 7 ]. g5 ~4 K7 T
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" ~6 q; h( o- ?' M- l8 R. W2 ^ 水流平稳的渠道 8 z {6 v: [, F% r( r: l
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。 3 r$ X6 b6 M" _1 H7 O; @$ F# z
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7 d& D; Z: M |! I 传感器安装点上游和下游直渠道要求
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) E) L% n- N8 F. G9 } 传感器安装点上游和下游直渠道要求 # n- F6 V0 p- e. L5 H# _2 P
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。 3 C' F) l" z* V3 }7 h
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。 ' B# b6 `0 x( P3 z$ ?
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7 S: p! t5 ?# J- c1 N 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 4 H, T# |2 [1 }* I# b/ H6 }+ o9 ~7 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。
1 V6 x. I) v! K6 h) B9 c2 V 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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' R+ e4 `7 | O8 L/ ` I 闸门现场水流情况 9 A9 M- C0 i" H9 J0 Q z- w' J; T
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
4 v8 N$ h3 R! c' _. l* A% n 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 4 w$ w# [7 c1 |$ q/ U4 T1 F
定。
. N( Z3 m7 P. U, P! D8 W, t9 L2 ] 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 & _ U7 Q" X* s% H/ k1 F, h- X
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。 $ h3 F, M# F! T' K, J
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最低水位比传感器高10厘米以上
& T! z' c* z# q! U( x- o) J 水平安装位置的选择
! h) R& T- D, |7 R+ 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%
+ |2 Y0 d0 B& }4 s0 m% r 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 m; P" q7 A6 A2 N7 W! y6 g6 c
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。 1 m% G9 k; i; f( s: W
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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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传感器水平安装要求 ! ]. N; f) |, ?
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0 g5 k) z& w1 l4 ` 传感器水平安装要求 3 ~' K0 x6 [. y3 l5 c: `
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4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 0 Q* o, o$ R! E3 p% Z% Z1 J
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。
0 u0 O! X3 f3 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； 8 D& L5 R4 F0 u, Q( B8 u" N0 I
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
+ b7 u" }: o0 V3 B8 P) ` 传感器要有管道内径5倍以上距离。 : L3 r' W: H5 N: |
4.3 河道内安装条件和位置
, C/ t* ~1 ]! j; f 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 Y y2 l8 n0 d/ [- ~+ q 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。
5 K+ E0 m( s( x9 H4 N- ] 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 4 h( U( k% j5 v0 D/ S
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对河道进行等宽划分
" C1 h$ l1 {/ o. e& h1 U5 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。 6 u w9 H0 r' L, o0 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。 8 U3 B4 C+ `: ]$ w/ i
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1 ]' Q. j8 z* B# A3 Q- g 安装5个传感器的示图
# w0 I) P0 w$ Q* [' ` ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
2 T) R F7 }( {9 N' M0 | 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。 M* Q5 @ ]1 Q
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
6 S9 i# {: w7 h7 T4 u; Q 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。 % Z0 Q3 P. j/ l+ f1 c2 j" ?
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水位很浅并且有石头流过的渠道
$ a' [- c( i+ z 4.4 渠道内现场安装支架及布线
0 y$ C2 u( X- q6 K: ?9 v 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！ $ o8 | Y3 T& m! ~
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 % E/ z: h# F% E
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。 % L+ `4 B5 j7 p% i, q, }3 \
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
% u6 K6 ]/ @2 Y% d 4.5 管道内现场安装支架及布线
T/ O0 u+ |9 m( ^, Y" a/ T- J 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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2 p. z9 o4 D j 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
+ R0 E$ P* a# {/ [, O3 L 管内通向主机：
* C" F# ]# g) m. X7 n" p1 x 1000毫米污水排放管道安装实物图 % I6 ], K) d8 A% g. z
4.6 河道内现场安装支架及布线
5 i$ R* o H$ s) i( w+ q 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 ( J6 e* j; r1 M' W
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2 Z2 m' b" f# D& l. Z9 ] 在河道内安装
5 Z8 l0 q* y' Z( R ●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。 3 T4 K# L, D2 H$ y* q5 J
●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 ]& Z/ G2 ]. `( k8 h6 g; C
●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
# a1 Y- A) D/ `8 S# H$ S 用两根2芯屏蔽电缆连接。
1 Z+ k# W5 J7 [- _& D8 b; _ ●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。 2 A. p- [$ z1 S/ X4 x8 s& t3 r, h
●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。 : R# L( o8 x; T
●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。 ' d3 B5 h d' {3 W2 o- E' 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。 ) ?" V: V4 [4 d. g
4.7 安装步骤8 E5 W- D( J" C* u, Q" R
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。
0 [% F; w7 G& m, l ②传感器跟安装底座固定。
- |# W& g: V; u2 Z4 }0 K. } 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。
; l9 y7 J) g! [6 M, S 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
- k5 s) B% O/ K- A* J ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 : @% l. P! S# f6 c& D
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。
2 @/ v8 l# z% H: w3 n/ D- F ⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 ! v+ U' w8 e6 r% O- `8 c- l9 S; f
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