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5 } |& y B; S9 E) S 多普勒超声波流速仪流量计 8 v, u+ d) W" ^* c
HR7600-2型 + R" D& Y2 F7 b8 b4 a
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陕西恒瑞测控系统有限公司 ( n5 Q: Z+ _" G5 U( k$ y; ~4 ?
第一章 产品彩照及其简介
" v# U. v3 G0 l" F6 s5 o- P! @5 l 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。 * F: |1 K3 ~. q. G* L: g6 }
◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
, {9 S# e, b& B, _9 B1 `# W ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 2 A. N+ H3 i5 [0 ^( W
◆ 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。 . h$ q# R, x4 }1 j
◆ 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。 & A; X; Y0 k, D- ~" I0 }& d. \
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- c8 P) m3 ~5 T3 I 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
. h6 i% p3 l# j; r ，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。 ( ?, ~- Q0 _# M" K3 a9 P5 B) s. J/ n
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。
; `5 c0 w: ?$ T2 y 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 ; _8 K. l* l" W( Y( e; D1 @
离。 : M$ d+ H+ [: Z$ M2 d2 d4 J
第三章 产品技术指标
2 h& Q7 X' o0 O# H+ c. Y; Z 3.1 测量指标
& O7 I0 ^$ x, }1 U0 m+ N; E2 B& j 内容 范围 精度
; X3 }- m% f# w, N- @7 @% h 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 5 o9 V3 f D9 M f+ X) N
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） 4 Q/ s" a1 \ L: \
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
9 d5 _( p& k, Y4 [& G 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 # l V5 G5 D: E! S
累计流量 0.1立方米～999999立方米
2 R. O6 Y5 x5 b' l( F 3.2 性能参数 ' f, u) h$ ^! ]% _0 T+ }5 v; e
电气内容 范围 备注 5 i4 g1 ^" j* J2 @1 m3 J
工作电压（V） 7.5V～24VDC
T# C# A+ u" U9 Z 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电 5 r2 [) n5 \9 [+ O
工作水深（m） 0.1米～10米
. I9 f) I. s( W( u 数据更新周期（s） 6秒-60 秒 + f+ t6 {0 r; g5 U7 l) c/ c
3.3 其他
5 p2 e" j# A6 {+ e% U* @ 测量种类：点流速、液位、温度、流量 8 p y/ @' j" c6 ^+ |; | ~# d
防护等级：IP68 : J8 p4 r* T& w- T" h6 \
测量方式：在线式
" {1 r3 a+ c) q4 I 测量原理：声学多普勒法，速度面积法
/ t6 V$ u9 G" W/ H 供电方式：电池、太阳能、市电 * ]0 ~) [2 F" x: W6 r" J% ^
输出信号：Modbus RS485
' ?, ~+ q4 f9 { 输出信号内容：点流速、水位、温度
* I1 S) |( b+ |& `- q! L 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
" D$ T1 A( D% k6 w9 H* e$ j( a- n 第四章 安装说明 , x% f! p; i) A4 l
4.1 渠道内安装条件和位置
3 K4 ]5 X+ v I0 n 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。
5 i: Q" V0 m/ }# K* i 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。 2 z" a" M) s6 i/ ]+ b5 _* Y! U; w( s
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 $ r$ t) U5 A" _! N4 I$ F7 A% b
4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
% l, ? e4 ?5 k4 N$ F5 [! [2 _ 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: [! d, _4 d2 c 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。
& e5 A( P. D: e1 m. ` 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。 % C. O0 I" e6 j6 C9 H
8.传感器需水平安装。
& O+ B8 T6 R5 R) @ 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 , a: S' t/ F; ]% n* a
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。 # u! [. i& D0 q! ]) e
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
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传感器安装点上游和下游直渠道要求
7 ]- b' q; n8 j1 e/ @ N 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 P N* V+ f 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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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 ' o9 S' d# j. w/ G
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。
. Q% o# f* z4 |3 G% o 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
' E: F, e. `) z2 E5 [ 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。 , f. G) K. k0 @
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& o( J! h& a F" g; R# k2 h6 p 确定安装高度 3 x' e2 w- c$ c: V1 J. j
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
: i7 v a" S& F9 W7 ~ 定。
a! Y! k7 {+ ]7 x( P 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
Q$ X2 v$ N. G0 X; }' @* \ 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。 : x( ~7 a2 j/ k4 k% V W
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' H* Q2 d# j, H O1 p4 H: i- j) ` 最低水位比传感器高10厘米以上 " r2 k" C2 N6 H* T% ?9 O3 q
水平安装位置的选择 6 B6 J: ~) y+ U g! L
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%
" ?/ l; {/ B {$ u0 B 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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7 v% ?( b7 y4 P+ _9 Q' k 矩形渠道安装位置要求 " P) b6 q. ]4 A
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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* T1 A/ n6 F% ]" L- d5 O, O/ \ 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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7 X4 a8 \" G7 h: N) N6 J: Q, ?( q 传感器水平安装要求 : ] y' B6 R! g" |1 K
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传感器水平安装要求 . C6 R5 o( p* l$ X2 `" i3 A
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4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 4 Z, |- C8 U8 d& |
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 B3 s8 w7 `2 l3 Z9 Q# _( p- p
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； q/ b; T1 z+ Q/ n w/ S
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 : [/ L, ~+ @% M3 [2 A$ ^" E
传感器要有管道内径5倍以上距离。
# O7 P0 b/ d' J! F! A 4.3 河道内安装条件和位置
, W% k1 K9 l3 M! H: S; g 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。
7 y- _4 E4 `; D) V 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。
% t1 x4 s( W7 D+ P0 X- `7 i1 e( i, b% i 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 9 p9 y9 g; h0 l4 X$ H5 v7 J
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对河道进行等宽划分
1 @8 E) h' l ~; \2 v3 h 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 ~, D2 ~# X' u U+ u+ 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。
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安装5个传感器的示图 9 Y9 S. s- K; M+ w% a; e' K3 i
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 4 A" V1 Q$ I j
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。
2 o; q% O/ a" e6 k4 L1 Y: |) @) v$ S 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。 9 |* x1 b4 u0 w" u1 } t) r
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* O8 ~+ n3 {& G' e( N* ~ 周围没有支撑物的开阔河道 A4 A! N' E4 r' b' r
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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& i- J3 s5 q* w, D) d" Z; i8 j6 L( ]9 D 水位很浅并且有石头流过的渠道
& B. v0 S' h0 O! P' b 4.4 渠道内现场安装支架及布线
+ Q" e: V0 r# G+ |* S4 \ 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！
: k1 b: U) \! Q0 T6 I# i* `1 r 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 / s: ?% {6 g$ [- f! h9 o$ j1 X2 [
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- T j+ I7 I2 a; y0 V
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
$ W& u& ?/ F" t* M 4.5 管道内现场安装支架及布线 : g6 q2 E" ?8 a0 O. `4 i4 }
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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& N& `1 Q, d/ d" j7 r& ~7 n" R8 b 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 & }' ?+ K! J+ A" X, Y& f L, b
管内通向主机： & `+ ^: ^4 |* m, x- H: m W
1000毫米污水排放管道安装实物图
6 J: K! F) L3 [' Y& x 4.6 河道内现场安装支架及布线
) o* T, t0 e) q) n8 O 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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2 p* ?1 v5 O& p: k- g/ i! x9 Y/ S 在河道内安装 8 u6 D8 w" H- B' l" ^" H! o! u
●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。
6 Y! E9 `* o9 c6 g: G6 J ●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。 7 K/ h' {! w. { N, e
●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" |7 n$ I- ?% m' j
用两根2芯屏蔽电缆连接。
0 V- c5 u+ ~+ |2 Z2 S8 k* J- G9 X ●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 ?0 `: p0 D4 G- g) F9 d% P6 {# D ●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。
+ u: l& z# b" j) i' I8 n7 {' ? ●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。
% H2 ?1 @& t/ y ●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。 2 ^# l% C R1 z
4.7 安装步骤
. _) a7 n/ W$ W& \0 D 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 @9 C" J1 p: j2 o
②传感器跟安装底座固定。 - N7 }* n8 d8 \
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。 $ y& G# A9 A, \# b0 t1 O
否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
2 k- w9 M7 Q# b- `& k ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 ; d" D2 I2 L: v# z# e* u' ^
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。 ! Q5 L. S; {' a2 S7 t0 e: `2 Z
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
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