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. m+ Q1 x; [9 ^* l" H2 {' I8 r% ^ 多普勒超声波流速仪流量计
+ X1 R: _1 N6 c- T# k HR7600-2型
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; u" e. z# a$ m6 h- ?5 u6 W; p 陕西恒瑞测控系统有限公司
, W1 ~$ Z/ r) a* R% H; y 第一章 产品彩照及其简介 : G' i& k9 f& e& q. l! ]) C$ @
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。 + x0 n! s% w1 j) [! p! p9 [. Q
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。 ! O. O; x: f `# X5 i7 v
◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
Z( V6 P6 L* z6 I ◆ 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。
N. w! g" b4 A, [) z. E. p ◆ 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。 4 ]3 B" G$ p: _' T. A" n
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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* g( m! t* Z1 k& \, d
，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。 ' ~3 |5 H( C2 C. A+ f8 t: ]3 S
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。 ( M. n/ _0 z6 ]4 ?2 `6 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
2 b$ h N8 J; s- H$ z- a4 O 离。
$ u, S$ }1 l1 @/ R 第三章 产品技术指标
- z2 G( b' Q, @2 t 3.1 测量指标
2 b- F' k- d- q' ~8 l 内容 范围 精度
4 L, t9 L$ {5 |* X# ^6 {5 x( S0 b 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 " X: F2 T+ i( e
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
7 _" K3 g% E; ~9 \* J5 ?7 ]* D 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm ; g/ F2 \7 m' ^7 k
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
6 m7 M; c( a8 x c% Q2 N9 g, h6 x 累计流量 0.1立方米～999999立方米 8 U$ M9 c* T. M4 P6 g4 f
3.2 性能参数 ( j1 L: @0 f9 l* m* y
电气内容 范围 备注 * y* o/ [6 h" p {/ G$ J3 B( v* \
工作电压（V） 7.5V～24VDC + T" B( Y* E, v0 b2 W3 L" K; ~
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
2 x5 }" ~7 F' k3 a& Z, ?! x 工作水深（m） 0.1米～10米 - m- F; Z/ P. W
数据更新周期（s） 6秒-60 秒 ' L4 v+ K6 W1 H" f( e1 V0 j
3.3 其他 + c) ^) }0 O6 q- L; J
测量种类：点流速、液位、温度、流量
# r. F* t, T$ g 防护等级：IP68
2 c' t6 I8 c0 {: s2 ~9 Y8 M 测量方式：在线式
* T' z+ d8 g/ m( [$ [0 ^ 测量原理：声学多普勒法，速度面积法 ' P5 I5 O! @& x9 {3 `, h1 G
供电方式：电池、太阳能、市电
) ~. h5 x; A, L$ f$ w6 k 输出信号：Modbus RS485 & v- R6 x" d. O2 D% _9 M5 |
输出信号内容：点流速、水位、温度 6 o2 V- S5 v! ~+ W1 J6 J$ R
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
5 k0 }* s+ D1 \" M0 ^ 第四章 安装说明 / v3 C3 b+ `2 g3 z" ?
4.1 渠道内安装条件和位置 . F! z* Z1 Y0 E# m8 y
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。 & S" v4 ^& V# G7 | N2 @
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。
/ `& j8 k7 b6 |5 f' c 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
7 v% G/ K% C. R9 q! s 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
$ v$ I/ `% |0 i! a 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。
/ q! |0 n1 A$ E6 m- F6 N: n4 |7 i 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。 6 o: [* l% b7 j, L
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。
8 ?5 F7 S* Q9 a6 p0 a 8.传感器需水平安装。 # x& y$ @8 A% j
9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 6 G, X# w' E |' I h* [
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水流平稳的渠道 0 ?: M& l' \ p
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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* }& R& l6 F% _/ b 传感器安装点上游和下游直渠道要求 . V% r/ N& X" V" t0 M
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5 n0 W8 S/ m Y' C( }% a 传感器安装点上游和下游直渠道要求 6 a# Q2 }* T4 _) A. K Y4 W$ r
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。
+ |* i3 Q. } V. }% m/ q8 J+ d2 C 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。 : n% b: R; t. Q' a, S0 E
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5 p' d- W: K. {3 H) m, ?8 S 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 6 I7 w3 r3 W" `
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。
: G* Q% M5 f4 T* Z0 h k0 l& p 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。 . s; _2 c& t' k/ D- h5 j: p
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闸门现场水流情况 J% Q7 `' a9 E8 I$ u) O
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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; d3 G3 C( `, o1 I1 W/ ~ 确定安装高度 \3 W2 `- J, C7 M
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 # }* J, h$ u8 ]
定。 / v6 p( U% F: }0 a0 N5 ?) U
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 / `8 q! t; o7 J% o4 l
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。 1 v! x: K' |1 F+ x L7 ~$ D) M
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& I& k7 {& J2 D+ m' M9 \* { 最低水位比传感器高10厘米以上 $ U! g) g1 a9 R! N* P
水平安装位置的选择 0 n1 ?' |$ `' Y8 o: h
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%
8 X$ `( }7 h8 R' E& Q+ u$ y 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 k# l L/ l7 b7 W3 D
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矩形渠道安装位置要求 ; i! j, |3 T; g; X* W" `# d
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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. D- e. E2 t9 I 梯形渠道安装位置要求 传感器要正对着水流方向 * H" h5 D+ B: k" S7 k4 {7 B/ R
* m- S) r/ a; C* X. l V 5 a4 q" g; j4 O# k2 X9 V& y8 d
传感器水平安装要求 4 z5 l& M7 k6 q! K/ J2 o
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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 / @6 w6 S' z2 ]" G: u% p5 z
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。 5 v- {4 q- V8 O$ g9 A9 g) L- c$ q
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； ; P5 Q1 q9 R# o' @% l8 T. S3 e. t" y
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
+ T$ s; g7 @5 j( {& E 传感器要有管道内径5倍以上距离。
2 ]* }( i% I2 m# a: ?* W) m 4.3 河道内安装条件和位置
& Z8 I% D$ G+ j 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。 5 b- A- K: D9 R% O
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 |( |( N% h' A
比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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) \; z- i: v( B) T7 z* { 对河道进行等宽划分 2 j/ ]1 l' |4 [* A( D: 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。 3 Z0 n6 @# ]+ k) `1 @6 {% V4 Z
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
4 T7 K( Y2 ~, k& g( Q' W ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
# Y+ U0 v$ _9 U2 U& [& {2 Q 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。 + }" s5 k4 X$ ?% f$ @4 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。 + N5 l$ W5 U' h F6 l
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. }% J K9 [5 c2 V/ l! M) ` 周围没有支撑物的开阔河道 7 f4 }$ w/ A" h
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。 + c$ q4 Z2 ` G* [, {5 H$ x
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水位很浅并且有石头流过的渠道
2 }3 c* G9 z& T 4.4 渠道内现场安装支架及布线
$ v) K1 |% K5 ^: B; B0 O 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！
5 `4 v( V& w& P' ?* L: h' ^7 n, a t 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 " @6 I) p9 z. `7 ?8 J
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。
% W6 {3 J! O) D0 `3 L 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
) i1 ]0 b a4 {! Z 4.5 管道内现场安装支架及布线
2 T/ ]* _$ V1 |/ b) H$ x( T 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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% x# D0 T8 e1 {. Y+ D4 N
3 g" q- [# m# W/ \( M B2 R* |9 B2 X 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
n, ?+ K2 @* _, q 管内通向主机： ( O7 B. l1 D2 i, K4 ]" z
1000毫米污水排放管道安装实物图
+ u: s- O1 e- p6 i; Y' B2 U 4.6 河道内现场安装支架及布线 $ G) y3 E; g2 P* C* q1 A; O
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 . S/ F1 p+ k& y
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在河道内安装 6 H( `- P7 d1 k: P
●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。 : \+ v( p& S$ v6 e& g9 Y3 {
●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。
$ A+ H Q1 T$ e4 A! y1 } ●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
' C. |$ S# o5 j/ W* I# H 用两根2芯屏蔽电缆连接。
4 d* P" K$ ~. @# 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。 0 }* J! d% A( }0 i; C4 V$ \
●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。 s. H8 E9 ]8 s# `
●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。
$ A7 P7 ^8 e/ M5 ]& M' Q ●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。
% Q: g, v# R/ O: n9 \/ _ 4.7 安装步骤
$ `, _* u) f1 B ]) s8 n 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。 & K' W+ G6 Q" V
②传感器跟安装底座固定。 ! G- E$ H$ [! u4 T
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。 3 o, ?8 D2 g: D, X+ c3 W
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ # k: ?# V6 h' b4 h
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 + L4 a# d+ }6 Y) O! ~, v! 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。 ' k# H: c# C. `6 H, Y9 Z
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 : `( x8 O T) M2 j
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