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來(lái)了解一下幾種典型的渦街流量傳感器!
渦街式流量傳感器按測(cè)量方式分為應(yīng)力式、熱敏式、電容式、超聲式和光纖式等渦街流量測(cè)量等。
1．應(yīng)力式渦街流量傳感器
應(yīng)力式渦街流量傳感器是利用漩渦發(fā)生后在漩渦發(fā)生體上受力的變化頻率來(lái)測(cè)量漩渦頻率的。在漩渦發(fā)生體內(nèi)（或漩渦發(fā)生體的外部）埋置壓電元件，利用壓電元件對(duì)應(yīng)力的敏感性，將它受到的交變應(yīng)力轉(zhuǎn)換為交變的電荷信號(hào)，經(jīng)電荷放大、濾波、整形后即得到與漩渦分離信號(hào)相應(yīng)的脈沖信號(hào)或電流信號(hào)。
壓電傳感器響應(yīng)快、信號(hào)強(qiáng)、工藝性好、制造成本低、與測(cè)量介質(zhì)不接觸、可靠性高。儀表的工作溫度范圍寬，現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性較高，它是目前應(yīng)力式渦街流量傳感器的主要產(chǎn)品類(lèi)型。但是，它的主要缺點(diǎn)是對(duì)管道振動(dòng)較敏感，經(jīng)過(guò)多年來(lái)生產(chǎn)廠(chǎng)家的大量工作，如對(duì)儀表本身結(jié)構(gòu)，測(cè)量位置以及信號(hào)處理等采取措施；在管道安裝減震方式下功夫。
2．電容式流量傳感器
在漩渦發(fā)生體兩側(cè)面（或漩渦發(fā)生體外部）設(shè)置差動(dòng)電容傳感器，其結(jié)構(gòu)原理，安裝在渦街流量傳感器中的電容測(cè)量元件相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁。當(dāng)漩渦產(chǎn)生時(shí)，在兩側(cè)形成微小的壓差，使振動(dòng)體繞支點(diǎn)產(chǎn)生微小變形，從而導(dǎo)致一個(gè)電容間隙減少，電容量增大；另一個(gè)電容間隙增大，電容量下降，通過(guò)差分電路測(cè)量電容差值。該電容差值與漩渦分離頻率存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。
電容式流量傳感器有兩個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)。一是耐振性能好，當(dāng)管道有振動(dòng)時(shí)，不管振動(dòng)是何方向，由振動(dòng)產(chǎn)生的慣性力同時(shí)作用于振動(dòng)體及電極上，使振動(dòng)體與電極都在同方向上產(chǎn)生變形，由于設(shè)計(jì)時(shí)保證了振動(dòng)體與電極的幾何結(jié)構(gòu)與尺寸相匹配，使它們的變形量一致，差動(dòng)信號(hào)為零。雖然由于制造工藝的誤差，不可能*消除振動(dòng)的影響，但大大提高了耐振性能。試驗(yàn)證明，其耐振性能超過(guò)1g。二是可耐高溫達(dá)400oC，溫度對(duì)電容測(cè)量元件的影響有兩方面：溫度使電容間介電常數(shù)發(fā)生變化和電極的幾何尺寸隨溫度而變，這些導(dǎo)致電容值發(fā)生變化，另一方面由于溫度升高金屬熱電子發(fā)射造成電容的漏電流增大。試驗(yàn)證明，當(dāng)溫度升高至400oC時(shí)無(wú)論電容值變化或漏電流增大都未影響儀表的基本性能。
3．熱敏式流量傳感器
熱敏式流量傳感器是采用對(duì)流速敏感的熱敏元件，通過(guò)測(cè)量因漩渦分離引起的流速變化來(lái)反映分離頻率。把自熱式熱敏電阻置于漩渦發(fā)生體底部或適當(dāng)部位。
兩只熱敏電阻對(duì)稱(chēng)地嵌入在漩渦發(fā)生體迎流面中間，它與其他兩只固定電阻構(gòu)成一個(gè)電橋。電橋通以恒定電流使熱敏電阻的溫度升高。在流體為靜止或漩渦發(fā)生體未發(fā)生漩渦時(shí)，兩只熱敏電阻溫度一致，阻值相等，電橋無(wú)電壓輸出。當(dāng)漩渦發(fā)生體兩側(cè)交替發(fā)生漩渦時(shí)，由于局部流速的變化，使熱敏電阻的阻值改變，引起電橋輸出一系列與漩渦分離頻率相對(duì)應(yīng)的電壓脈沖。經(jīng)差動(dòng)放大、濾波、整形輸出渦街脈沖信號(hào)。
熱敏式流量傳感器的測(cè)量靈敏度較高，下限流速低，對(duì)振動(dòng)不敏感，可用于清潔、無(wú)腐蝕性流體測(cè)量。
4．超聲波渦街流量傳感器
在漩渦發(fā)生體下游對(duì)稱(chēng)安裝兩對(duì)超聲波發(fā)射換能器及接收換能器T1，R1，T2，R2，探頭T1，T2發(fā)射高頻等幅連續(xù)聲信號(hào)，聲波橫穿流體傳播。當(dāng)聲波穿過(guò)漩渦時(shí)，引起聲束偏轉(zhuǎn)，每一對(duì)旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦對(duì)聲波產(chǎn)生一個(gè)周期的調(diào)制作用，受調(diào)制聲波被接收探頭R1，R2轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大、檢波、整形后得漩渦信號(hào)。
超聲波渦街流量傳感器具有較高測(cè)量靈敏度，下限流速較低，但溫度對(duì)聲調(diào)制有影響，流場(chǎng)變化及液體中含氣泡對(duì)測(cè)量影響較大，所以一般用于溫度變化小的氣體和含氣量微小的液體流量測(cè)量。