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渦街流量計的工作原理
在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體）,，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦,，這種旋渦稱為卡曼渦街,，如圖1所示,。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列,。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,，被測介質(zhì)來流的平均速度為U，旋渦發(fā)生體迎面寬度為d,，表體通徑為D,，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式
f=SrU1/d=SrU/md
（1）式中
U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,，m/s,；
Sr--斯特勞哈爾數(shù)；
m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比
管道內(nèi)體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中K--流量計的儀表系數(shù),，脈沖數(shù)/m3（P/m3）,。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外,，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān),。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān),，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖,。由圖可見,，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù),，這是儀表正常工作范圍,。當測量氣體流量時，VSF的流量計算式為
式中 qVn,，qV--分別為標準狀態(tài)下（0oC或20oC,，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h,；
Pn,，P--分別為標準狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa,；
Tn,，T--分別為標準狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K,；
Zn,，Z--分別為標準狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
由上式可見,，VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響,，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量,，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度,，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。
二,、結(jié)構(gòu)
VSF由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成,，如圖3所示。傳感器包括旋渦發(fā)生體（阻流體）,、檢測元件,、儀表表體等；轉(zhuǎn)換器包括前置放大器,、濾波整形電路,、D／A轉(zhuǎn)換電路,、輸出接口電路,、端子、支架和防護罩等,。近年來智能式流量計還把微處理器,、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)。
（1）旋渦發(fā)生體
旋渦發(fā)生體是檢測器的主要部件,，它與儀表的流量特性（儀表系數(shù),、線性度,、范圍度等）和阻力特性（壓力損失）密切相關(guān)，對它的要求如下,。
1）能控制旋渦在旋渦發(fā)生體軸線方向上同步分離,；
2）在較寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，有穩(wěn)定的旋渦分離點,，保持恒定的斯特勞哈爾數(shù),；
3） 能產(chǎn)生強烈的渦街，信號的信噪比高,；
4） 形狀和結(jié)構(gòu)簡單,，便于加工和幾何參數(shù)標準化，以及各種檢測元件的安裝和組合,；
5） 材質(zhì)應(yīng)滿足流體性質(zhì)的要求,，耐腐蝕，耐磨蝕,，耐溫度變化,；
6） 固有頻率在渦街信號的頻帶外。
已經(jīng)開發(fā)出形狀繁多的旋渦發(fā)生體,，它可分為單旋渦發(fā)生體和多旋渦發(fā)生體兩類,，如圖4所示。單旋渦發(fā)生體的基本形有圓柱,、矩形柱和三角柱,，其他形狀皆為這些基本形的變形。三角柱形旋渦發(fā)生體是應(yīng)用泛的一種,，如圖5所示,。圖中D為儀表口徑。為提高渦街強度和穩(wěn)定性,，可采用多旋渦發(fā)生體,，不過它的應(yīng)用并不普遍。
d/D=0.2～0.3;c/D=0.1～0.2;
b/d=1～1.5;θ=15o～65o
⑵ 檢測元件
流量計檢測旋渦信號有5種方式,。
1）用設(shè)置在旋渦發(fā)生體內(nèi)的檢測元件直接檢測發(fā)生體兩側(cè)差壓,；
2）旋渦發(fā)生體上開設(shè)導(dǎo)壓孔，在導(dǎo)壓孔中安裝檢測元件檢測發(fā)生體兩側(cè)差壓,；
3）檢測旋渦發(fā)生體周圍交變環(huán)流,；
4）檢測旋渦發(fā)生體背面交變差壓；
5） 檢測尾流中旋渦列,。
根據(jù)這5種檢測方式,，采用不同的檢測技術(shù)（熱敏、超聲,、應(yīng)力,、應(yīng)變,、電容、電磁,、光電,、光纖等）可以構(gòu)成不同類型的VSF
檢測元件把渦街信號轉(zhuǎn)換成電信號，該信號既微弱又含有不同成分的噪聲,，必須進行放大,、濾波、整形等處理才能得出與流量成比例的脈沖信號