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涡流流量传感器工作原理及原理图

来源:www.aterlin.com | 时间:2008年11月21日

一.涡流流量传感器的工作原理

    
当在流体中插入棒状障碍物时,在其带侧会交替产生相互反转的涡流,在流体的下游形成规则的涡列,如图4所示,这种涡列就是流体力学中的“卡门涡旋列”。

    发生涡旋的频率与流体流量有如下的关系,即


        式中f——涡流的频率
            St——斯托哈尔数(雷诺数在某些范围内的一定值)
            v——流体的平均流速
            d——插入物体正对流向的宽度
            A——流路的断面积
            Q——流体的流量

    上式说明,St在一定的范围内,涡流频率f和流量成正比,因此只要测定出涡流的频率,就可得知流体的流量这就是涡流流量传感器的工作原理。

    二.涡流流量计的结构

    
涡流流量计的基本结构,如图5所示,流量脊由外壳、涡流发生器和频率检测元件等组成。涡流发生器的下端沿枞向自由支撑,上端固定在外壳的孔内,通过密封圈再用压板予以固定。在涡流发生器的内部装有压电元件,用来通过体内的应力变化检测出涡流的频率。图中的涡流发生器与流体接触部分的截面为梯形,这种形状能使流速与涡流的频率具有良好的线性。当涡流发生时,其内部将产生一定的应力,这种应力经压电元件检测后,用电路对得到的信号进行处理,从而得到跟涡流频率对应的脉冲频率,最终以模拟电压的形式输出。

    涡流频率的检测方法有许多种,可利用加热体的冷却方法来检测涡流非生产性器周围和内部流体流动的周期变化,也可以通过个种传感器检测流体振动所产生的力的周期变化。


    三.涡流流量传感器的特性及使用

    
涡流流量传感器有以下特征:

    (1).测量涡流频率的检测元件,一般都设置在涡流发生器的内部,与流体隔离,所以涡流流量传感器可以对所有的流体进行流量检测。

    (2).在流体的通道上设置的涡流发生器是固定的,因此传感器没有运动部分,使传感器长期使用的可靠性得到保证。

    (3).因为阻碍流体运动的只有一根涡流发生器,所以压力损失小。

    (4).传感器测量流体的温度为-40——300℃,流体的最高压力可达30MPa。

    (5).传感器测定流速的范围,液体最大为10m/s,气体最大为90m/s。

    使用涡流流量传感器时应注意以下几点:
    [1].当被测流体的流速偏低时,流体将产生不稳定涡流,此时应适当减小管道的口径以提高流速。

    [2].当测定附着性流体时,如果涡流发生器上附着过多的流体,将会使测量误差增大。

    [3].传感器安装时,应设置在管道振动小的位置,并固定在牢固可靠的支架上。
 
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