流體振動式流量計

根據流體受阻後產生振動旋渦的原理製成的流量感測器，又稱旋渦式流量計。流體在流動過程中遇到某種阻礙後在它的下游會產生一系列自激振盪的旋渦，測量流量旋渦的振動頻率就可推算出流量值。按照管道內設定阻礙和產生旋渦形式的不同可分為旋進式旋渦流量計和卡門旋渦流量計。這類流量計一般以頻率輸出，以數字顯示，它們的轉換過程沒有可動元件，壓力損失小，流量測量範圍大，工作可靠，壽命長，因而自60年代後期以來發展較快。

基本介紹

• 中文名：流體振動式流量計
• 性質：設備
• 特徵：流體受阻後產生振動旋渦
• 優點：工作可靠，壽命長

流量計的分類

1，旋進式旋渦流量計 　

它在文丘里管（見差壓式流量計）的前部設定固定的螺旋形導流片，強迫流體產生圍繞軸線旋轉進動的旋渦(圖1)。旋渦的旋進頻率與流量成正比而與粘度無關。敏感元件位於文丘里管的最小截面處，測量壓力分布或流速分布的變化頻率。其測量方法有多種,例如可採用應變片(見半導體應變計、電阻應變計)或熱敏電阻作為敏感元件。熱敏電阻應加薄玻璃罩以防振和防污染。旋進式旋渦流量計是使管道中均勻流動的氣體整個旋轉而產生旋渦，因此測量結果是總體流量，適用於小口徑的流體管道測量。它從原理上說也可用於測量液體，還但實際上只能用於氣體。

圖1

2，卡門旋渦流量計

它在管道內橫向地設定圓柱狀阻流元件，流體因附面層的分離作用產生自激振盪在下游形成兩排交替的旋渦列（圖2）。T.馮·卡門在理論上證明：交替排列的旋渦流的間隔h與旋渦的間隔 τ之間的比值0<x/y<時,旋渦流才是穩定的。卡門旋渦因此得名。旋渦的頻率f只決定於流速v和圓柱直徑 d之比而不受溫度、密度和粘度的影響，它們之間的關係可用斯特勞哈爾數fd/v來描述，約為0.2。通過測量旋渦頻率就可推算出流體速度。旋渦頻率的測量方法有直接測量流體振動和測量檢測體在旋渦推動下的振動兩類。卡門流量計適用於大口徑管和大流量的測量，在工業生產中廣泛套用。

圖2

作用及信號方法

成形作用

在流動的流體中放置一個柱形鈍體，就會在柱體下游兩側產生兩列有規律的旋渦，伴隨旋渦的產生，在柱體周圍和下游的流體將產生有規律的振動，其振動頻率與流量存在對應關係．

約束的旋流在通過擴大管時，會產生渦流進動現象，流體發生振動，其振動頻率與流速成正比關係．

另外，在附壁射流元件製成的流體振盪器中，也可產生與流速成比例的流體振動．

利用測量上述流體振動頻率來測量流量的儀表，就稱為流體振動式流量計。

流體振動流量計是60年代末期發展起來的一種較新的流量測量技術，它具有如下一些特點：可得到與流量成正比的頻率輸出信號；被測流體本身就是振動體，無機械可動部件；幾乎不受流體組成、密度、粘度、壓力等因素的影響；與節流流量計相比它的壓力損失小，量程比寬等．所以，該測量方法越來越受到人們的重視，正處在不斷發展完善過程中．

信號處理模組方法

信號處理模組設定在流量計一次感測器與流量計二次儀表之間，將帶有噪聲的一次感測器輸出信號S1輸入信號處理模組，經信號處理模組進行自適應FFT功率譜分析處理後，輸出去噪後的有效振動脈衝信號S3，提供給流量計二次儀表用於流量計算，以提高流量計抗噪性能並降低測量下限。

避免了傳統模擬信號處理存在的丟步與誤觸發現象，克服了傳統單一採樣頻率FFT功率譜分析方法不能同時適用於高低頻計量的弊端，以自適應的方式尋找採樣頻率，提高了低頻時的頻率解析度，改善流量計測量精度並降低計量下限，適用於流體振動式流量計，尤其適用於電池供電的流體振動式流量計。