作者：何 楠 　来源：今日电子

    在特定的流动条件下，一部分流体动能会转化为流体振动，其振动频率与流速（流量）有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。目前流体振动流量计有三类：涡街流量计、旋进（旋涡进动）流量计和射流流量计。涡街流量计具有以下一些特点：

    ①输出为脉冲频率，其频率与被测流体的实际体积流量成正比，不受流体组分、密度、压力、温度的影响；

    ②测量范围宽，一般范围度可达10：1以上；

    ③精确度为中上水平；

    ④无可动部件，可靠性高；

    ⑤结构简单牢固，安装方便，维护费较低；

    ⑥应用范围广泛，可适用液体、气体和蒸汽。　　

    涡街流量计的工作原理

    在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街（见图1），旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。根据卡曼涡街原理，有如下关系式：

     （1）

     （2）

    式中，m为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比；d为表体通径；d为旋涡发生体迎面宽度；f为旋涡的发生频率；u1为旋涡发生体两侧平均流速；sr为斯特劳哈尔数；u为被测介质流的平均速度。

    图1 卡曼涡街

    管道内体积流量qv为：

     （3）

     （4）

    式中， k为流量计的仪表系数，单位为脉冲数/m3。

    k除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发生体形状及雷诺数有关，图2为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图2可见，在red=2×104～7×106的范围内，sr可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时，涡街流量计的流量计算式为

     （5）

    式中，qvn、qv分别为标准状态下（0℃或20℃，101.325kpa）和工况下的体积流量； pn、p分别为标准状态下和工况下的绝对压力；tn、t分别为标准状态下和工况下的热力学温度；zn、z分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。

    图2 斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线

    由式（4）可见，涡街流量计输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计应同时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分就会对流量计量产生直接影响。

    涡街流量计由传感器和转换器两部分组成，如图3所示。传感器包括旋涡发生体（阻流体）、检测元件、仪表表体等；转换器包括前置放大器、滤波整形电路、dac、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。近年来智能式流量计还把微处理器、显示通信及其他功能模块装在转换器内。

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