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9 ?$ A6 b( c5 o! E2 J1 h% ` 多普勒超声波流速仪流量计 ! \( O7 P$ n+ n' z: X4 M9 N6 f
HR7600-2型 8 V$ ^# D- }1 E; x5 |! k
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+ [5 }. r: ]+ U4 x7 y 陕西恒瑞测控系统有限公司
& b( {; M9 I9 [9 x 第一章 产品彩照及其简介
9 y+ o. Z8 Q2 Q# n2 n7 Y( V+ [& a 多普勒超声波流速仪流量计产品根据超声多普勒效应原理测量流速，并可通过压力传感器测量水位和温 度传感器测得水体温度。壳体采用PVC 塑料，能够有效防水密封。
, @3 Y' H" e6 M, V2 b7 ^ ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
4 a7 M5 b* S V B" a ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。
: A# z4 ~ O; E4 P+ V ◆ 设备全部采用电子设计，宽电压供电、低功耗，无机械部件。具有测量 准确、稳定的优点，可靠性高，抗干扰性强。
! M( G3 ^+ Q1 m7 X* I0 H+ f ◆ 应用范围广泛。可以在纯净水到黄河水的各种水环境中应用。
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4 x3 N7 x" P3 X. | 第二章 产品原理 多普勒超声波流速仪流量计原理：当超声波声源和观察者做相对运动时，观察者接收到的 频率就会和超声波声源频率不同。因此，相对于超声波换能器的随水移动的小颗粒、 小气泡也会使换能器接收频率的改变，且随水中悬浮运动速度的增加而增加， 由此 测出多普勒频移
* r( a f2 m! J5 h8 k ，也就测出了多普勒海流仪所处点水的流速。再乘以渠道的截面 积，得到流量信息。
x1 @5 b( D$ N4 S8 S" q 因为多普勒流速测量要用到水中声音传播的速度，而声音在水中传播速度与 水温密切相关，因此设备内置了温度传感器用于温度测量，进而修正声速。
3 W) Y" K8 b; I7 W$ Y% h4 t 液位深度测量采用了压力传感器，测量流速传感器所处位置距离液面的距 * \) L3 [4 m& y. N% k" q- d9 X6 v( Q9 a
离。
5 b6 X& a# F6 f. b$ k4 S. Q3 H7 ] 第三章 产品技术指标
) W/ @6 a6 ^6 s7 j 3.1 测量指标 ( p0 v2 a& Y! C2 }+ I' o
内容 范围 精度 3 k% o J1 N) x+ B& l
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 _3 n5 P. ?+ T; G9 N/ I' ~7 W 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） 3 {. `! I/ O! ]6 y- O
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm " e- u2 A! D( o' @5 I$ c9 ~% l
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
3 I& U# c0 \$ c0 @ 累计流量 0.1立方米～999999立方米
3 k0 ?9 j7 i5 U! | 3.2 性能参数 * r3 I* U7 f0 u/ f
电气内容 范围 备注 1 T% }* s6 _( c3 [" U
工作电压（V） 7.5V～24VDC
) @1 c4 L9 t# X: A2 C. Y1 s/ c 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
; w+ H% V+ u& C. C- ` 工作水深（m） 0.1米～10米
/ _$ l- q _& ?: `/ Q! c# h) M 数据更新周期（s） 6秒-60 秒 * {- a9 _; @* k: f$ u
3.3 其他
( b- ]$ ]1 {/ A: ?% {4 e 测量种类：点流速、液位、温度、流量 9 \. P; p1 a9 p4 m( }+ N
防护等级：IP68
5 a7 S! x; D8 q2 r 测量方式：在线式
) g9 z6 [) S/ i) ?8 v 测量原理：声学多普勒法，速度面积法 # S6 ?- @2 C! r6 s3 a
供电方式：电池、太阳能、市电
0 N& r5 s4 ]1 x! ]# D( y3 I8 k 输出信号：Modbus RS485
( |2 q/ H+ P% G% Q 输出信号内容：点流速、水位、温度
- J% E' d0 ~ Y. p: ?* |+ 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 ^3 ]8 j/ d& C5 K& g
第四章 安装说明
5 h% m' Z$ `. Z1 m 4.1 渠道内安装条件和位置 ; K( h* g6 o( O/ Q% ^" m$ 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。
. H; n$ m" a1 { 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。 ! g3 W9 m4 {! f3 @8 {+ i
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
+ z& D* d: Q+ E 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
* {8 m" g! r8 D$ _1 r3 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。 ( r$ F8 ~- k* e0 J
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。 / @% O4 F# I: {" M& @. 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。
6 N# T! P; G$ k 8.传感器需水平安装。 2 p+ c" S- @" T0 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
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: r& U) r% Y+ i% K 水流平稳的渠道 ) _) a5 T+ X, D f# ~
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。 ( ~4 Z# a5 V: @% N# w4 Q
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传感器安装点上游和下游直渠道要求 * q6 x- V, b' j/ d% |3 C3 L5 S
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; b$ h; Q4 C4 \2 Z: l7 E 传感器安装点上游和下游直渠道要求 & B, v% V5 ~; x
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 a) [" |. x, d+ V! [ 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。 9 B9 }1 V: C4 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
# l( a% ^5 w- Z5 M u 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。 ' M0 X' V2 t3 P2 ]: 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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闸门现场水流情况
. b1 p+ x7 J* ~! X 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
% _9 H3 |9 ?9 d+ r, A q 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
1 |6 h0 j$ }! K6 \( U \ 定。
4 m! u& W! ^! L 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
/ @) F. r* P; H% \ I 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。 2 @+ t) R1 k" C5 N5 N' t) p h
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+ w6 y& M+ X7 O. L% R 最低水位比传感器高10厘米以上 2 u x6 C. ^4 N( g- e& a! G0 S- }
水平安装位置的选择 $ |6 [# j% X, m; ]& I
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 p1 L2 L8 v; B4 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。
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( n6 _: F _8 t. O4 b! ^ 矩形渠道安装位置要求
l( d# b7 N. D9 u 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。 + Y( N* V) }; ~$ p# |8 h0 n
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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
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传感器水平安装要求
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x p1 ]% ]& P) j6 I5 \ 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
& u1 f1 K* |$ `- [3 { 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。 9 F/ w% B# f4 ]3 ~
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； 9 O; z& h( `# h) Y. U I8 q
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 ; n$ i; h( h# G# h. ?
传感器要有管道内径5倍以上距离。
# Q7 s* o W2 w7 v% R& p- I: B 4.3 河道内安装条件和位置 6 _# Q# \& q# x$ e
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 ]/ |( g* X3 A1 R# S+ ]3 q1 X# A 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。
: A$ f$ Q4 Q* v) g 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 ( ?9 @4 E& I2 G3 N
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对河道进行等宽划分 ' X6 p/ T. o v8 P# Z
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。 # f6 c: p$ ?9 ^3 p! J
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。 9 E! C) \; e; _/ _5 M* B
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3 I5 J0 }) U7 `$ j5 z$ O 安装5个传感器的示图
3 [9 H, c8 X, Y# t: B% i9 { ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 + D4 Z5 g+ O6 [7 |! @
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。
! {5 f4 Z# s" G8 ? 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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) D) Q0 Q- _3 @4 {, r 周围没有支撑物的开阔河道 0 J+ G* G/ q9 g) i4 S
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。
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水位很浅并且有石头流过的渠道 $ D0 D: f# i0 e, K- H
4.4 渠道内现场安装支架及布线 8 s1 B- _( ~6 {) G# x9 X/ 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！
* @9 ]# }' C) ~; o8 s1 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 " K7 ?; d" i9 B: _4 P( ?7 q% W+ l
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。 * n. }9 z% C4 B" `- P, P. E4 c' X% m
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
7 P! Q: n( k4 f+ Q! l 4.5 管道内现场安装支架及布线
5 {0 k3 v% w4 l' [# K 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。 / J& U) N4 d! }$ H9 v
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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 - I* ^2 ]. g6 ~: V
管内通向主机：
! n1 [* [! R$ @, j8 ]: @ 1000毫米污水排放管道安装实物图 ; o6 t- G' g( {2 y* O* ~- ?
4.6 河道内现场安装支架及布线 1 u6 b6 ]: c5 v
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。 6 o) U- i- y/ T( ]: {* \
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! Z% a2 k! ?' b* K% i 在河道内安装 % ], T- q6 F$ F4 [9 |% t { l
●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。 - j$ g! ]- n, m: q6 \
●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。 $ g, V: ~( b; a" p: T
●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! p3 f8 k4 h( r4 z
用两根2芯屏蔽电缆连接。 . a# A$ J" p+ T8 ^& \
●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。 4 g2 R2 y" R# s3 [
●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。 ' a! h0 R( U4 H, M# O5 H
●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。 $ j4 A: p+ R" S; g
●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。 , t9 Q' R+ h" D5 o
4.7 安装步骤# Q& o) L9 \1 Q. V' a) Q
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。 ) |% t+ Z6 W- p0 ~" O
②传感器跟安装底座固定。
|) ~+ n+ d6 x. ^ 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。 $ v8 f/ k+ Q# ^" j6 s! ?0 h8 ~
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！ & ]1 h: h# D+ G" O. m
④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 . h3 S9 [ `5 A% I) V
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。
: V! L; m1 U) \+ v6 l ⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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