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多普勒超声波流速仪流量计 ) W4 J( Q7 g3 n( s
HR7600-2型 + [6 _* k. Q# \" _ v7 H
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陕西恒瑞测控系统有限公司 $ ^6 z. G; G4 i8 H/ X. N
第一章 产品彩照及其简介
6 C; N' _& E7 `, X 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。
. d0 l# ]- n7 l# m ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
( d2 h) w; }7 s. s k0 E% K+ h ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 ' T0 S b' v c# D) J
◆ 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。 : d2 T; d1 @, N! M6 Z& n. [
◆ 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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0 U+ }9 {6 {: Y- E" e8 n( ]+ f# H& l 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
' J/ P; I9 h. B4 h- O# G ，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。
" _; ^# E/ g' J+ Z 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。 / n8 d+ ~2 ^; a* ]# |. A! Z- y4 I
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
* O f9 k7 I) e. e5 z 离。
$ P# Y0 {) u; g+ m+ X- t& l7 @ 第三章 产品技术指标
/ ~! i/ B% F- J 3.1 测量指标
3 _, z& s) V7 u9 b: a& j/ I$ r* n" E 内容 范围 精度 $ d5 d/ r. c8 k! {- M0 p5 [! |
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
9 _4 C; }( u9 R4 \3 D: o 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
6 {: D8 j2 p# R$ B4 y$ X 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm 9 B3 s& w9 `* W: r8 s* N
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
! Y+ @' q( ?' S4 o 累计流量 0.1立方米～999999立方米 , W3 @7 Y$ i% `8 O( v. |0 z+ C
3.2 性能参数 ( P. S* ]7 g: t( d- M$ l
电气内容 范围 备注
5 y: i3 o& D7 ]: Z+ e" B' E8 \ 工作电压（V） 7.5V～24VDC 2 t, R& N% L p: ^5 b! { }: c
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 $ a' W, b5 _. @7 \* @& D8 j9 F
工作水深（m） 0.1米～10米
1 @4 i$ F+ X3 I4 L" ~ 数据更新周期（s） 6秒-60 秒
( Z/ ?$ H4 R) s% d 3.3 其他 2 }1 q- P: q! {1 s' _$ ]$ |; U
测量种类：点流速、液位、温度、流量 ) B. ^# R* P# T0 [2 |* E% S q7 K& G
防护等级：IP68 + S3 X! I; s# `3 L! @
测量方式：在线式
9 d: i" s w" O, ] 测量原理：声学多普勒法，速度面积法
) u: g1 z) b" e6 T& H. A2 C8 D 供电方式：电池、太阳能、市电 / ~6 p. d- c' q0 ~2 u) z6 ^. }
输出信号：Modbus RS485 % K' v5 h( `* s6 ~/ x% A
输出信号内容：点流速、水位、温度 " m" W4 ?1 w% \+ s E8 b# E8 |
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
. D1 J" f, F' j' l- J 第四章 安装说明 ) H* G7 d1 M6 f9 c
4.1 渠道内安装条件和位置
7 }, R' ?/ |& Z. y8 }( i r 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。
% P( [9 \1 Y0 G8 o 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。
8 G+ ~; Y6 i: j0 |4 \- ] 3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 " _" U/ B) J& E1 m7 w
4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 9 N/ g1 y; d0 O6 t0 F
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。 5 d; v2 O( k. ~3 ^9 D
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。 7 a0 v5 y: T0 G# P
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。 ! L; C/ z; U# K: C( M8 H; n( ^
8.传感器需水平安装。
( ~2 o1 e* c, O+ \: l 9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 4 z, ~/ i) M3 w+ V( R8 a- Y( t
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水流平稳的渠道 8 H' Q' p# ^/ L$ x( Y5 `
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。 1 @6 D3 b& T3 R6 D$ T8 m. D
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
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v( M3 [9 Q( \, e* S3 i$ G0 I 传感器安装点上游和下游直渠道要求 ( G( r# l& m( E
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。
7 D; ]& G3 Q) e& E# p, x 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。
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O% X, z) R0 u4 f 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 0 y+ g+ x' N/ J( n- z/ P
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。
, k. L- C9 ?' ` 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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% W _3 w/ m+ [0 j3 y% X" B8 j9 M F 闸门现场水流情况
( N- i* b9 P' m; d 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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8 Y4 N( S9 Z3 L: H& X8 b1 l 确定安装高度
; o4 q! _: s, m% h- i 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
0 M7 d. N8 k. c 定。 % U4 P3 U0 [7 _1 s
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 g4 b' x) a1 F$ v2 K
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。 " s% X' n: O: d. q! P4 w
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最低水位比传感器高10厘米以上
8 P9 x: B; t* L: K2 W) U2 |, V9 x7 ? 水平安装位置的选择 - V. L7 O* E* y* K
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%
a, \! W: }$ u1 p4 _- b! v 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。 $ y- y! _# I T
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/ c+ L. v; F; I& K/ `! Q 矩形渠道安装位置要求 ! W- f+ ]. {$ ?& J1 @
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。 ; B5 c, f$ l% |7 v/ `- m. ^* k
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6 G5 y5 Z- v3 V9 `/ h. e 梯形渠道安装位置要求 传感器要正对着水流方向 . f4 \# W: T c- ?2 F1 S# d9 E
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}7 O0 }; q3 w' d) f. g% a 传感器水平安装要求 ; b, J$ }8 B* x# K+ n2 `2 P
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传感器水平安装要求 - Y4 h2 E6 O1 t9 c6 |
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4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 # R9 G0 D3 B4 O7 e
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。
8 m1 W5 t7 }* ^% h5 d 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； : X+ c( }1 j: B, ^7 W Q0 u
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 , Q* R' ~$ ?6 r {
传感器要有管道内径5倍以上距离。
" r# @" ]0 S0 x1 t' J! y7 d 4.3 河道内安装条件和位置 0 D8 _6 i6 J% S' C# 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。
' E8 {' Q& T0 g 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。
' Z! ^/ W/ h/ _7 C 比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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9 A) P/ d& D6 C( {% E% O 对河道进行等宽划分
6 U" Q/ F% W1 I/ \1 L1 O 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。 + e* p& o0 T; A
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。 2 e! u0 X% d3 }, ^) ?! x
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安装5个传感器的示图 2 B6 [0 ]' k4 b0 i- y* h
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 # N' a! ^/ r( y- z3 t
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。 % J/ ^* Y7 T' v
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
7 p! b0 O1 y7 G# c. [ 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。 2 v3 H' @6 ~( `/ t1 H) s
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水位很浅并且有石头流过的渠道 8 j. h, ~5 |6 [) a% D& ^
4.4 渠道内现场安装支架及布线
3 }: {2 U3 K( X/ ~8 t3 ^# W, I 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！
9 \- ~8 q' K# s7 d. l* R2 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
) C( [" |0 h1 C 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。
* J, c) D/ ], E3 a2 G$ ^ 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 + B% S8 v3 ?' a3 {+ P
4.5 管道内现场安装支架及布线
6 c' G0 g# Y% @* n" p" F' } 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。 . ^9 t- \# q# }
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4 B& {" b; P9 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
3 z3 Q% |6 [# t" @. z2 t" y 管内通向主机：
9 T# }* _$ I2 z3 W2 G: n% ]( o5 V 1000毫米污水排放管道安装实物图
; E# w, u+ y0 W; Z6 R2 q 4.6 河道内现场安装支架及布线
/ }6 y. |7 e; T/ W( u: e 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 6 l% u ^3 b' i' f: \. y* ^$ R
% V1 g _' W. ?% k
6 t+ A5 H9 T3 `% c$ z" @% n 在河道内安装
) F7 M. p7 d: f3 E5 X ●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 E7 u) X/ e. E. I/ n+ Q X
●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 \: q, o- q) l* k2 ]6 g
●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% |# D0 {8 ~- I- I" L
用两根2芯屏蔽电缆连接。
# C9 d4 z7 J6 Y% o8 m2 q/ B1 j ●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。 # Q3 L; J( O/ [$ y# u$ {0 N
●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。
- E- ^8 B1 p, _6 B* ^ M ●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。
% e9 V1 L" i* R0 J' v/ B! K$ k ●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 s; {; j6 F+ G3 x
4.7 安装步骤( E% C7 [$ @0 `' y4 o! {
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。 2 v1 ^& \, e% v8 Q
②传感器跟安装底座固定。
+ u# e% J7 n) O" j 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。
4 ^% y9 m q" m T- [ 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
7 `2 H) A+ J, `: @1 y0 M& r# X; b ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
h2 M4 p; N# H1 Z7 B, m 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。 7 U- [* n+ Q2 s. U1 I& s
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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