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多普勒超声波流速仪流量计 2 B6 ]% w F& q ?
HR7600-2型 % ^( u9 ~. a" S% A( x: ^
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陕西恒瑞测控系统有限公司
* ^* f% L; e: B( d% p% C 第一章 产品彩照及其简介 . a3 a% F! M3 I3 L, W3 V) g
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。
6 ^' B# x$ y2 a# ] ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
0 {2 L3 @8 l+ O ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 + m K. A q1 U [
◆ 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 G6 L* \# F# W" l0 W. V# X ◆ 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
, D( f' G0 q; v( [& 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。 1 ^& W# ~8 V1 v$ T% O1 c
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 Z2 y* G- ^
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
3 X. C3 |, ]) J$ K$ Y 离。 - U( {4 N: Z+ \4 |8 ~6 u, T
第三章 产品技术指标
# T$ d4 r6 o5 G: S& A 3.1 测量指标 0 G0 L1 K5 e0 L' q
内容 范围 精度 7 c# \0 e$ ^! P
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
6 C, B' u# n; ~9 ^& P/ m2 A( Z/ X 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） 5 j$ Q7 W$ W3 ~: M' f, x# x. U1 _5 t
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
! L* w# E. X$ V$ w- _ 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
$ j$ f& k0 {, q- X$ d 累计流量 0.1立方米～999999立方米
s% p _+ ~' T2 n0 c 3.2 性能参数 5 V; {" { L* S) L
电气内容 范围 备注
- A( W- Z4 p: S3 W; Z) R. a2 r 工作电压（V） 7.5V～24VDC
" `" P2 h6 D9 l' X# U 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 ; S0 ~) S4 N+ Q
工作水深（m） 0.1米～10米
& b; {" x( n) l5 b& R 数据更新周期（s） 6秒-60 秒 - k3 i h+ v4 u: a3 c; X8 R) v. a
3.3 其他 ! y3 A& R8 |! b% H0 y+ t
测量种类：点流速、液位、温度、流量
9 K! j) P4 L# Z 防护等级：IP68
) c& A1 h% @$ s5 @/ R# y% C: ` 测量方式：在线式 * f" `0 s* T$ o
测量原理：声学多普勒法，速度面积法
) s6 C$ W9 H' ?0 B; }& d 供电方式：电池、太阳能、市电
( C+ N, Z* @6 F 输出信号：Modbus RS485 : c. g% M8 ^9 m! b$ r3 ^7 P
输出信号内容：点流速、水位、温度 ) W D7 x+ P+ k* n7 G8 n. {% x
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
& ^- W8 g& }" c. u' V3 v6 v 第四章 安装说明 3 ?! M% E! f, n- F+ l7 ]
4.1 渠道内安装条件和位置
/ B Z+ t4 Z7 D/ |- @- E 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。 ' k N- U. d- B+ A4 h- w9 R
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。
! q: V* H0 ]! G- k" q+ Y2 C 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
- b4 d8 U. ~) Q9 z$ G3 Z) Y+ T 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
1 P8 r4 L% A* C. M* _6 o- V 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。 4 D! E* M7 R& ~2 E2 ^2 q
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。
" d' B% b# P- e: ^( N4 S9 |% q 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。 % m" B* l; p+ r7 j% R
8.传感器需水平安装。 5 @+ z& U* {- `& }) `! w2 y
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
- k$ o$ |' A, @; S1 k 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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传感器安装点上游和下游直渠道要求 2 X3 S7 J u' U- d! q1 `$ ]
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
" m1 Y' S0 z1 D$ s- `$ 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。
0 A2 E$ I) K$ b8 @; ? 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。 . o' g( L# t) \$ w
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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 ^( B9 N; g/ j8 I' ~: K 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。 4 G: X0 d' [$ b# @. H
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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闸门现场水流情况 P2 k1 ~. {, ~8 X3 O# e
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。 : O! x% F% h3 r5 {" R
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% r3 n: _) k7 l0 [& \ 确定安装高度 6 I3 A U* q. I. Z9 q! \: R, l
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
5 J; P9 }/ r( v. r3 G2 U$ }" ^ 定。 & G9 x' H' E: `. u; I" y
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 6 t. ?# N2 }# g
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 % w, a" A3 c7 Q: d8 L7 ?
水平安装位置的选择
2 T9 o& g, t5 }0 b; `' @, K# 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% + A6 ^# t' W1 b5 t
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 3 [# J4 Z7 e: n- L9 q V7 J
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 D/ t8 t( E5 ?% s! w/ I
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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 # U8 m) p7 O5 |5 g+ y/ q7 t
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传感器水平安装要求 ' `) ~- R' s% U$ w6 B
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3 {$ E. G" j( K 传感器水平安装要求 2 o& i5 V: a+ D$ o
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4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 4 W' Z. E6 W" T' T: q- 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。 0 r; v7 |8 _. G; O$ o3 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；
- e8 |( t `/ U* p% D' G) A 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
6 r' t: l7 M, [7 S& Q 传感器要有管道内径5倍以上距离。 # p2 a% x1 m9 P. N: }- S
4.3 河道内安装条件和位置
5 E. D: \: F" C6 ^ 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。 9 V D! ^# G: ]+ N" I6 H
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。
' I$ d4 g' m5 t b( \ b0 k 比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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* ~9 {. W9 Z0 I# o1 m# y% t 对河道进行等宽划分 ! M. Z) t) T" Y$ S. O( H# v
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。 % j2 S9 h/ V- P- t
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。 # F6 F4 f1 `* R: ^/ p, _
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" T+ P0 t& B! H9 S c) }; q+ x 安装5个传感器的示图
/ S1 U- Y' }5 i b8 { ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 - h7 {0 ]3 F$ _
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。
# c# J0 O4 b7 b 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。 % b" B+ m: g+ a9 D8 L, G
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周围没有支撑物的开阔河道
, u# q. o; Z% A3 E7 F# ?, M( r7 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。 . x' S9 p" ~ K
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; H0 ]$ \' a$ @( J* b4 h: k 水位很浅并且有石头流过的渠道
2 A5 W3 R) z) X4 j; C 4.4 渠道内现场安装支架及布线
4 f4 V0 R1 h2 z( w$ {' Z" ^; C 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！
: N4 p* V* N9 T# I. ]7 t, S; n 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 ! ?) M4 c* X6 a3 k: I# O- u" R# T, }
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。 1 R2 b4 j# g- _/ V6 b* i
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 ' x ^ g1 [) c. O7 F
4.5 管道内现场安装支架及布线 ( F9 y& c6 @% f+ N/ X# s
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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0 U; D; V3 G' e 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 ; ]( {$ ?! r4 M. }
管内通向主机： $ l2 s8 { z6 q* X; R+ q* w
1000毫米污水排放管道安装实物图 4 w' N# |# R+ E3 j S
4.6 河道内现场安装支架及布线 3 C$ ]9 [) Q; u
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 ; ?, t9 d# l* M7 h1 d
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5 ?( e5 |) u/ J0 s9 N 在河道内安装 : N) R% [" ^" [% i$ I
●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。
" i0 Y+ G4 W' t0 @ ●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' e$ u& P4 V7 m6 o- y# {, f ●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
% N3 N; ]6 F/ A6 {! `, T 用两根2芯屏蔽电缆连接。
9 f3 h+ w- s: s' g: S' ] ●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。
; ^. {) o2 a# \3 ~ Z ●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。
9 E8 F! ?, W( G/ L1 U' D( C0 ?- i ●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。 , M' x' Y0 Y6 \
●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。 # }# Y# r6 @1 w+ F
4.7 安装步骤, @ U/ m+ V/ u4 @
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。 ; [* f1 b- A8 f" K
②传感器跟安装底座固定。
/ E1 Y+ J3 j$ z9 Z* d' Q- y8 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。
, a" ?+ a% n$ u' r) ~ i 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ 4 j( g, O9 x7 X+ G5 I2 _% T
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
. h# t: A' e, n# P8 j' ^ 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。 - i: B$ N" I+ A# K7 s
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 / M: z1 D1 w, {- t6 g/ V
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