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: \& k- \& y# I' I 多普勒超声波流速仪流量计 5 E& Q9 d3 d. f a9 S
HR7600-2型
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( n! O5 ]* z! m, h/ ` 陕西恒瑞测控系统有限公司 8 {0 d4 B+ P8 h# T, Y' f% n. p; h2 d, F
第一章 产品彩照及其简介 & g. H, O8 U' j
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。 " Q% X; h! l: i0 s8 Y) s
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。 ; l) R2 Q0 D" ^
◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 3 Y" n7 ^% w, y2 H) o
◆ 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 l# z) O. d4 ^
◆ 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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7 ]% r' s; R2 L4 c' h! } 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# L9 Q. e ^0 f# ]# t8 h
，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。 , y: M2 f% l) u* d! [% t a* p; v
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。
? Y, R5 k" ~, p1 T% x0 V 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
- v3 B! i! g3 R, ~ h2 W 离。
! W: {. n& M2 S 第三章 产品技术指标
- g! B( v8 W( W3 T 3.1 测量指标
& d( o/ |' y7 J3 u 内容 范围 精度 : y% c: Z5 F# y7 @
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
$ I' C1 B% K) o# {% { 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃）
3 Y5 M* w! U {) T9 `# [ 水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
$ O! [ \9 B3 R 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 * y) o0 s( k1 \# b! N
累计流量 0.1立方米～999999立方米 , i) I- s( C% S1 H2 U8 c
3.2 性能参数 5 Y1 I$ b9 B" G' w! p4 {
电气内容 范围 备注 " V( P5 X* J5 K s2 d* B
工作电压（V） 7.5V～24VDC ( j4 g" ^' I* c& _
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 " Z$ I* v8 c. |; y$ o
工作水深（m） 0.1米～10米
3 h$ L! a$ E' C( U- e: j8 U. P 数据更新周期（s） 6秒-60 秒 4 \, W: n( ^- b7 |5 B7 _
3.3 其他
1 u6 k# R- U* W, o 测量种类：点流速、液位、温度、流量
8 {" \0 z: D2 X* y% p# ]; t2 v" a 防护等级：IP68
- r' o4 D8 p2 s) \) u7 q 测量方式：在线式 3 A4 ?% k, |( X( J8 e u$ Z9 u T6 p
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 - j4 ^& E* v# ^5 ^2 d
供电方式：电池、太阳能、市电 1 ? N! J7 h" Q6 E# s
输出信号：Modbus RS485 9 U8 }+ t+ _, u4 a" w
输出信号内容：点流速、水位、温度 $ }+ d. l& ]7 C$ j, A/ {
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
' I# N! q7 K& D8 H a 第四章 安装说明 % D6 a; p$ f b
4.1 渠道内安装条件和位置 7 O: ~0 m' X/ w4 i, t
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。
% x4 K% Z- q% V; J2 W0 {" ^- ] D 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。 / F6 z& c8 y# o1 U4 O4 X
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 ( k- [& U; K) k2 F5 @% q
4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 ) w, Z6 Z" T8 z& U- f$ W/ y
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。
' V% O+ U5 U* O- J/ v 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# s2 F% E0 V3 @# s N
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。 & x5 B4 f. s4 z
8.传感器需水平安装。 / Q5 {5 L0 x1 b- V1 N3 z
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
s5 [9 b9 I) V' ~ 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
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! \( E* V- V# A% P# h) } 传感器安装点上游和下游直渠道要求 9 s4 h1 b, B9 t0 V* 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 U- S) `( k& x# @# |8 G3 m$ 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。 : \ H! W5 b) A! v$ y
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* `* O, G+ T1 k 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 Q' j8 @+ C! n' @3 _) p6 `( r
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。
3 |1 i; h# n# l7 T6 [) M) `0 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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闸门现场水流情况
; k4 ^7 b: X4 y! a4 x* `% z 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
# E; @* |2 {$ B6 ^& M" w 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 : R+ T! a; E3 ^3 N
定。 , y: r( p2 t& u4 z6 s9 v t3 g# `
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
/ e" ]+ P. u) x- @# c4 U 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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7 F* V1 z( r/ F, n, _! d 最低水位比传感器高10厘米以上
6 I7 @4 H2 d# a; } 水平安装位置的选择 4 U1 `: l% K/ p3 `$ Y( J, K' b
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% : G2 H" v5 ]+ M d8 f! d2 _3 o% 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
* a& b; _& S0 W6 A8 H% C* T 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。 - o: M2 C7 Z5 u/ Y
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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 G! J+ [# _" Q; @
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# _4 \: T$ A6 d 传感器水平安装要求
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% E7 W m) G0 |: q) y 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
# [5 G8 p1 w; C/ R1 M8 h 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。 3 a: ] M: b8 F$ W$ d, e, h
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； ) o% l: s, T9 F Z5 V: ~
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
1 U' g7 O# |$ @ 传感器要有管道内径5倍以上距离。 ( b, ~& n" O/ C) F0 Q' j2 G
4.3 河道内安装条件和位置
4 c1 D2 P8 s) V6 k$ W 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。
- v9 E- Z. J# `; z 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。
. i5 t0 {! M" M- S 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 ; |4 d" H. q5 ^# g$ P
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9 Z6 e1 F7 s9 b 对河道进行等宽划分 9 `$ R! Y' Q, f' x( s' y; L
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。 ( | E4 T+ t. q/ J% H
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 $ A/ q& E5 G- T! P% r, h
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 " s7 a4 ^! S8 O4 F' B# R
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, j8 j( f; D3 I/ r4 e' H 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。 1 e' I/ t9 S6 x! Y1 k
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: a( ]+ j* s3 z+ d7 S W' @ K 周围没有支撑物的开阔河道 7 K7 {+ U, w( ?
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。 4 k0 H8 A h- p
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6 z4 s( r; t( P+ @3 ]- D7 l4 Y 水位很浅并且有石头流过的渠道 , @- e7 c/ s$ S% h
4.4 渠道内现场安装支架及布线 ( q: F7 `* M* k9 [$ d
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！ $ ^; d2 @" M F6 l" |, A. g
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
$ i# [% v( e$ E& I( f 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。 ; z- m# w& |3 ?9 s5 B0 H/ W/ o
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
- F- k/ W7 |8 h3 p" G9 b 4.5 管道内现场安装支架及布线
( u* ?2 K9 G4 G 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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3 q3 {3 s- C2 Y, |! t 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 4 d3 n' \& A) \0 ^
管内通向主机： 0 x7 }; v; P( h$ s4 G
1000毫米污水排放管道安装实物图 ; P. L- t4 l/ i- [7 R7 I p
4.6 河道内现场安装支架及布线
8 c. ^ M: L! ~8 p( h 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 8 \% z2 k8 g, A' u' P6 }/ D9 J
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在河道内安装
" v. M1 M4 l: ^, c$ z+ t ●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。
0 A: q0 M9 H0 T' I ●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。
! `. @% _* b4 n& V, _; N ●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
A, j E. Q" f1 ? 用两根2芯屏蔽电缆连接。 ' U4 s$ @8 ~4 d0 Y" @6 S- V
●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。
7 L% m3 v( O H; d# p ●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。 ) L3 }3 y7 K% _
●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。
, w( R4 N# l2 d/ O4 B: l( b6 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。
; X t# _5 [9 b' p6 j- U- x/ C 4.7 安装步骤
4 k, y: x. @) u" H 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。 9 K ?: l& v7 S# `/ d6 R: w5 a
②传感器跟安装底座固定。 ! P. s% T# I n' v. u
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。 + B- Y& ~8 m/ G) Y4 v2 c
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
0 p6 T# f$ ~4 U7 R6 P3 M# F ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 ' S% Q9 S8 S. w& X" c' ?
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。 . M& L, m* b$ O1 y& V: c8 I8 ^2 ~
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 ) T) g0 A+ n$ N& s
v2 U6 z! c4 N# W5 i) w( m$ ]! Y& d9 [( ~6 b
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