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, b: `0 U8 k! f 多普勒超声波流速仪流量计 . f* G0 f8 t. S6 @, x* a- A) y3 t
HR7600-2型 ; g0 l2 Z, R/ ?0 M
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. \, T7 E' \$ G 陕西恒瑞测控系统有限公司
b4 C, Y- K0 W9 p ]( d 第一章 产品彩照及其简介 2 | `; c5 P$ E# r1 k. C
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。
+ v# ]: w1 o. k0 _, P/ }$ j" j ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
; q- B1 X' R1 w4 A$ I ◆ 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 n) r9 I( P+ M
◆ 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。 1 ~" O6 T0 i' 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。 6 J5 _3 N: J! @5 Z& u% t1 Z! e
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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/ \8 V/ [* t+ Y8 ^ J# @
，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。
+ n3 T) n1 o& R3 n& D/ r- o 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。
, e5 L7 j3 A* U0 @, V. P0 w1 a& r 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( V5 D' ]& I5 ?7 N1 [
离。
8 f/ P9 S7 C9 Z* e0 ]6 Q 第三章 产品技术指标
. M& T/ r2 M' ^/ O 3.1 测量指标
% L& Y, p r& N0 d0 K% E1 g 内容 范围 精度
2 n' n, \: m* j' ]6 r 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
" o* c$ g5 X' w2 Z' Q; O 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） + T$ S! S6 X* c7 `5 j
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm
( e4 O" E+ ? y7 v7 Z, y9 j) ` 瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
+ E7 I; A, b& y9 V' K+ X, `: } 累计流量 0.1立方米～999999立方米 9 H8 }7 e( S1 }. S5 p \
3.2 性能参数
' }! Y7 x9 D7 n0 M 电气内容 范围 备注
2 w; ]7 h9 s |! v. d 工作电压（V） 7.5V～24VDC 6 K2 d" L" y& i7 M0 Q4 p4 K
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
1 @% M9 ^5 n5 c7 s/ q3 [3 z 工作水深（m） 0.1米～10米 . N; V4 u( d9 }' e$ \. Z- j
数据更新周期（s） 6秒-60 秒
* n+ W* O1 H, f8 ~8 g/ }. W- q 3.3 其他 $ @0 i p7 A! w6 ]0 \2 N9 h1 f, e6 |, L
测量种类：点流速、液位、温度、流量 8 M" i: _7 e) B5 _& N' E
防护等级：IP68
) Q4 @! C; N0 l9 W. } 测量方式：在线式 5 h1 B( `: w" F2 h: W
测量原理：声学多普勒法，速度面积法 . ^" q- j q) z+ k
供电方式：电池、太阳能、市电
+ [. P: g- K' z 输出信号：Modbus RS485
, Z% P+ k2 w& W) a 输出信号内容：点流速、水位、温度
9 t9 h* j1 u! C 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 # a9 L7 n( X5 k" w
第四章 安装说明 5 ^8 r# l! F) B6 q! U+ ^
4.1 渠道内安装条件和位置
, }. W' R7 U! Q7 m1 I 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。 . g0 d" ]& c. t: O% h/ v
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。 - f( ?' A' o" B- N& y; v) v6 b6 T
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
- F0 N) E8 b4 ?4 t5 g! k 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
5 ^" u1 E$ l& n5 _ G( c1 t+ I0 l 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。 , g: F1 z- F. g4 Q0 q9 ~- C' J1 ?
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。
: g. p4 V8 f6 ? 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。
/ ^1 {! U7 C' V1 }- ? 8.传感器需水平安装。
" @3 I2 D0 z2 I, g( Q& v, n 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 # i+ f4 a7 ^/ R% n3 a0 g# {% y7 n
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 & y, F1 Y4 n! x5 T
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3 a9 s- f+ R2 [9 |8 l 传感器安装点上游和下游直渠道要求 ; B) q* |1 d6 [( D! i8 f Z& B
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 {$ p( f/ r4 K, h' g 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。 ( g" q( U: ^/ I3 I
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7 h: d4 U0 { z* [2 w 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
. G \9 a4 N* ~- b5 r' v5 T 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。 , @' G$ Z* a: h( G U T) ^$ M$ K
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。 & A! `& v E3 c2 [" p
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6 l; K/ B% P- |! K+ y/ R& [ 闸门现场水流情况
# c; o( o0 m0 C1 d7 { 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。 # M: r' X; |- @/ G
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[0 m- J2 q q5 {! F( A 确定安装高度
% C, j/ D! x: X$ h 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
3 Z2 q |1 n5 ^ |0 [ 定。
- @, H& `- M5 m/ Z 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 , W( k4 h7 W+ d5 B0 t
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。 , d2 H% c/ w5 U. b b( l
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最低水位比传感器高10厘米以上
$ V! _0 l( u6 s! g' m 水平安装位置的选择 9 h. O0 ?5 y2 W8 u+ j
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%
: j F" R! W' k/ } 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。 - E% m! m! K( P3 U
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矩形渠道安装位置要求 6 k' ]* u+ s/ B
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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7 m; |; j/ |+ g# d# q 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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! t7 z1 G' \& y; ] 传感器水平安装要求 6 `& F6 A: ]6 [/ Z F
; x. g. P, S9 d
; s4 g6 R, O; U8 k; r Q 传感器水平安装要求
3 j' l& K" s8 K) I4 n1 o: t) E5 t P+ v* l3 Q+ K
4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置
5 z$ k1 P6 d1 i- { 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。
, }: i7 X! D1 U4 A 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； # R; @9 R- D% q, a) N! x" z
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 _/ f1 x( F6 Q. K$ ?1 }
传感器要有管道内径5倍以上距离。 $ D) o" C6 D( K! V3 _. O# a
4.3 河道内安装条件和位置 + w* B, }# A- \2 n/ G( D! p
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。
4 q8 ~6 K6 a/ P* \6 {- l 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。 / C- M+ `5 m N7 O
比如把一个30米的河道平均分为10等分。
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对河道进行等宽划分
. T) J7 R1 Q8 }& 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。
, l) `* F2 k( t1 D+ N) y! ]2 k 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 T7 v; I. }' u I# D I
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; F& m. e( s" a 安装5个传感器的示图
9 B" i% [$ `5 M, x: z; E ②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。
( a- [" m8 f2 A* a6 G9 O 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。 $ x) W3 P1 y9 m& P- |- F4 X
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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3 R4 m2 `" e% C: x- T0 J 周围没有支撑物的开阔河道 * T+ I& M5 t$ C# ^) Q0 u% i. m$ X& 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。 & {! }! B6 Z# d6 p9 l
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+ L% G. I: u3 C) ?2 f9 Y; P1 Y, _ 水位很浅并且有石头流过的渠道
`5 p! G: d9 W7 h% t; m, Q 4.4 渠道内现场安装支架及布线 0 ? A. Y9 \1 v
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！ ! P! f# [+ p9 U$ b# 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
9 u5 Q6 ~% G+ D0 W! c' _! B 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。 * `5 f) H! ]9 D
在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
" Q0 Y4 A; p( {; r7 v0 A) O$ x( B( g 4.5 管道内现场安装支架及布线
5 l8 A. z2 w. ~4 k2 T2 D# I 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。
; J6 m' j Y7 P9 z8 i9 x% n Z2 E- G0 |) T! G- D2 q9 D) l
5 D) @1 J8 j& G2 o
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 , B' L* _( Z, A. m$ p
管内通向主机：
3 o' _- x! l5 X( R% F: J# [4 d 1000毫米污水排放管道安装实物图
5 W/ \' R& y+ L 4.6 河道内现场安装支架及布线 8 X: m2 g* v6 a: r5 \
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
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在河道内安装
4 g# u: P# ?8 O# T- S: E# Z ●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。 ; F$ z( `6 J. f9 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。
4 x/ f" @1 ]. b3 q1 B9 `. q4 w' Q ●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
3 o/ t9 j2 g: ^4 c1 ~* q2 | 用两根2芯屏蔽电缆连接。 8 c) n3 S' l& J o+ j5 ?+ d
●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。
- c, u/ a1 w( a/ J, c$ U7 P- 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。
. W& K3 ?0 ]' @# R/ Q1 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。 1 i3 m8 _* R. 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。
; p2 ^9 u- F2 S( P5 \; l) ] 4.7 安装步骤
^7 M/ u$ {5 f2 ]4 f 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。 ( A+ i4 E, S: U/ l
②传感器跟安装底座固定。
: C! M7 l- T, g9 p! x- f 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。
# Z7 H1 R! G0 e0 Z2 ]4 K* ~- Y 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
2 T% x0 e* U; d ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据
8 _% e8 ] j0 E% N) A8 j1 s 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 G, v2 S. H, `. r: j+ R% w/ J/ U ⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
. q) K: z. i2 t, y' W. z; H% N* e& M8 {
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