第三章流量傳感器3.4

1、1 1、流量的基本概念、流量的基本概念 （）流量：單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的流體數(shù)量，稱為 瞬時(shí)流量。 （）體積流量：當(dāng)流體的數(shù)量以體積表示時(shí)，稱“體積流 量”，記作qv ，qV=Av，單位為，單位為m3/h或或L/s； 。 （）質(zhì)量流量：當(dāng)流體的數(shù)量以質(zhì)量表示量，稱“質(zhì)量流 量”，記作qm， qm= Av，單位為，單位為t /h或或kg/s 。 （）累積流量：在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的流體總 和稱為總（流）量或累積流量，記為q。 3.43.4流量檢測流量檢測 例：設(shè)測得流速v =10m/s ，圓管道 的直徑D =1m，則截面積A=0.79m2 ， 流量qV= 7.9m3 /s 。 通常指

2、用來測量瞬時(shí)流量的儀表 叫流量計(jì)，而用來計(jì)總量的儀表稱為 計(jì)量表 、流量的測量方法、流量的測量方法 測量流量的方法很多，有流速法、容積法、 質(zhì)量法、水槽法等。流速法中，又有葉輪式、渦 輪式、卡門渦流式（又稱渦街式）、熱線式、多 普勒式、超聲式、電磁式、差壓節(jié)流式等。常見 的流量計(jì)有：容積式流量計(jì)、 差壓式流量計(jì)、浮 子流量計(jì)、 渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、插入式流 量計(jì)、流體振蕩流量計(jì)（渦街流量計(jì)、 質(zhì)量流量 計(jì) ) 3.4.13.4.1差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最廣泛的流量計(jì), 在各類流量儀表中其使用量占居首位。近年來, 由于各種新型流量計(jì)的問世,它的使用量百分?jǐn)?shù) 逐漸下降

3、,但目前仍是最重要的一類流量計(jì)。 節(jié)流式流量計(jì)外形節(jié)流式流量計(jì)外形 氣體或液體管道氣體或液體管道 及渦流發(fā)生錐體及渦流發(fā)生錐體 一、差壓式流量計(jì)組成一、差壓式流量計(jì)組成 差壓式流量計(jì)主要由三部分組成：節(jié)流裝置、測 量靜壓差的差壓計(jì)、顯示儀表。 （） 節(jié)流裝置是安裝在流體管道中，使流體的 流通截面發(fā)生變化，引起流體靜壓變化的一種裝 置。常用的節(jié)流裝置有文丘利管、噴嘴和孔板。 （）將節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的壓力差轉(zhuǎn)換成為標(biāo) 準(zhǔn)的電信號。 文丘利管壓力損 失最小，而孔板 壓力損失最大。 文丘利管 孔板 噴嘴 、 常用的節(jié)流裝置常用的節(jié)流裝置 節(jié)流孔板節(jié)流孔板 后取壓管后取壓管 、節(jié)流孔板節(jié)流孔板 節(jié)流孔板

4、節(jié)流孔板 流速變快，流速變快， 壓力變小壓力變小 流體入口流體入口 狹窄部位狹窄部位 、文丘里噴嘴文丘里噴嘴 文丘里噴嘴在文丘里噴嘴在 管道中的位置管道中的位置 前取壓口前取壓口 后取壓口后取壓口 、導(dǎo)壓管的配置、導(dǎo)壓管的配置 節(jié)流孔板節(jié)流孔板 后取壓管后取壓管 前取壓管前取壓管 流體通過節(jié)流 孔板時(shí)，流速 加快，后取壓 管處的壓力減 小。 節(jié)流裝置輸出的壓力差是從節(jié)流裝置的前后節(jié)流裝置輸出的壓力差是從節(jié)流裝置的前后 取壓孔取出的。從取壓孔到差壓變送器的導(dǎo)壓管取壓孔取出的。從取壓孔到差壓變送器的導(dǎo)壓管 的配置也應(yīng)按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)安裝。如果被測流體的配置也應(yīng)按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)安裝。如果被測流體 是氣體

5、，導(dǎo)壓管應(yīng)從節(jié)流裝置的上方引出，以免是氣體，導(dǎo)壓管應(yīng)從節(jié)流裝置的上方引出，以免 混雜在氣體中的液滴堵住取壓管；如果被測流體混雜在氣體中的液滴堵住取壓管；如果被測流體 是液體，導(dǎo)壓管應(yīng)從節(jié)流裝置的下方引出，以免是液體，導(dǎo)壓管應(yīng)從節(jié)流裝置的下方引出，以免 混雜在液體中的氣體影響取壓?；祀s在液體中的氣體影響取壓。 導(dǎo)壓管配置圖導(dǎo)壓管配置圖 當(dāng)充滿圓管的流體流經(jīng)在 管道內(nèi)部安裝的節(jié)流裝置 時(shí)，流束將在節(jié)流件處形 成局部收縮，使流速增大， 靜壓力降低，于是在節(jié)流 件前后產(chǎn)生壓力差該壓 力差通過差壓計(jì)檢出流 體的體積流量或質(zhì)量流量 與差壓計(jì)所測得的差壓值 有確定的數(shù)值關(guān)系。 二、工作原理二、工作原理 選定

6、兩個(gè)截面，II是節(jié) 流裝置前流體開始受節(jié)流裝 置影響的截面S1；II-II是 流束經(jīng)過節(jié)流裝置后收縮最 厲害的流束截面S2，由伯努 利方程式得 22 1122 1122 12211 21 1 22 2 31 4 vpvp gg S vS v SSvvp pp （ ） （ ） 又有 將（ ）代入（ ），得 由連續(xù)性方： （ 程 ） p1、p2流體在截面II和IIII處的 靜壓力 v1、v2流體在截面II和IIII處的 平均流速 結(jié)論： 經(jīng)過節(jié)流元件，流速提高，靜壓力降 低，即在節(jié)流元件前后產(chǎn)生壓力差。 、優(yōu)點(diǎn) (1)應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn) 定可靠,使用壽命長; (2)應(yīng)用范圍廣泛

7、,至今尚無任何一類流量計(jì)可 與之相比擬; (3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠 家生產(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn) 三、差壓式流量計(jì)特點(diǎn)三、差壓式流量計(jì)特點(diǎn) 、缺點(diǎn) (1)測量精度普遍偏低; (2)范圍度窄,一般僅3:14:1; (3)現(xiàn)場安裝條件要求高; (4)壓損大(指孔板、噴嘴等) 、應(yīng)用概況 差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流 量測量中各種對象都有應(yīng)用,如流體方面:單相、混 相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態(tài)方面:常壓、 高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管徑方面:從幾 mm到幾m;流動條件方面:亞音速、音速、脈動流等。 它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的 1/41/3。 3

8、.4.2容積式流量計(jì)容積式流量計(jì) 一、常見的容積式流量計(jì) 容積式流量計(jì)按其測量元件分類,可分為橢圓齒輪流 量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、 往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、 濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等 、橢圓齒輪型容積流量計(jì) (也稱奧巴爾容積流量計(jì))的示意圖 該流量計(jì)由兩橢圓齒輪相互嚙合進(jìn)行工作，圖中P1表示流量計(jì) 進(jìn)口流體壓力； P2表示出口流體壓力，顯然壓力P1大于P2。 橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)FPPFPP （）在圖21(a)中，上齒輪為主動輪，下齒輪為從動輪。 下面轉(zhuǎn)子雖然受到流體的壓差作用，但不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，而 上面齒輪在兩側(cè)差壓作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩而轉(zhuǎn)

9、動由于兩個(gè) 齒輪互相嚙合，故各自以O(shè)1，O2為軸心按箭頭方向旋轉(zhuǎn)，同 時(shí)齒輪O1將半月形計(jì)量空間的流體排向出口。 （）在圖21(b)位置時(shí)，兩個(gè)齒輪均在流體差壓作用下產(chǎn) 生旋轉(zhuǎn)力矩，并在該力矩作用下沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)變到圖 21(c)所示的位置 （）在圖21(c)，齒輪位置與圖21(a)相反，下齒輪為主 動輪，上齒輪為從動輪。下齒輪在進(jìn)出口流體差壓作用下旋 轉(zhuǎn)，又一次將它與殼體之間的半月型“計(jì)量空間”中的流體 排出。 如此連續(xù)不斷運(yùn)動，橢圓齒輪每轉(zhuǎn)一周，就排出四份 “計(jì)量空間”流體體積因此，只要讀出齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)，就可 以計(jì)算出排出的液體量。 、腰輪流量計(jì)（羅茨流量計(jì)） 腰輪容積流量計(jì)，也稱羅茨型

10、容積流量計(jì)。這種 流量計(jì)的工作原理和工作過程與橢圓齒輪型基本相同， 同樣是依靠進(jìn)，出口流體壓力差產(chǎn)生運(yùn)動，每旋轉(zhuǎn)一 周排出四份“計(jì)量空間”的流體體積量。所不同的是 在腰輪上沒有齒，它們不是直接相互嚙合轉(zhuǎn)動，而是 通過按裝在殼體外的傳動齒輪組進(jìn)行傳動。 、刮板式容積流量計(jì) 刮板式流量計(jì)也是一種較常見的容積式流量計(jì)。 在這種流量計(jì)的轉(zhuǎn)子上裝有兩對可以徑向內(nèi)外滑動的 刮板，轉(zhuǎn)子在流量計(jì)進(jìn)、出口差壓作用下轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn) 動一周排出四份“計(jì)量空間”的流體體積與前一類 流量計(jì)相同，只要測出轉(zhuǎn)動次數(shù)，就可以計(jì)算出排出 流體的體積量。 、優(yōu)點(diǎn) (1)計(jì)量精度高; (2)安裝管道條件對計(jì)量精度沒有影響; (3)可用

11、于高粘度液體的測量; (4)范圍度寬; (5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計(jì),總量, 清晰明了,操作簡便。 二、橢圓齒輪容積式流量計(jì)性能二、橢圓齒輪容積式流量計(jì)性能 、缺點(diǎn) (1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大; (2)被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大; (3)不適用于高、低溫場合; (4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體; (5)產(chǎn)生噪聲及振動。 電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo) 電液體體積流量的儀表。 3.4.3電磁流量計(jì)電磁流量計(jì) 可以測量各種腐蝕性介質(zhì)：酸、堿、鹽溶液 以及帶有懸浮顆粒的漿液。此流量計(jì)無機(jī)械慣性， 反應(yīng)靈敏，可以測量脈沖流量，而且線

12、性較好， 可以直接進(jìn)行等分刻度。 只能測量導(dǎo)電液體，因此對于氣體、蒸氣以及含 大量氣泡的液體，或者電導(dǎo)率很低的液體不能測 量。由于測量管內(nèi)襯材料一般不宜在高溫下工作， 所以目前一般的電磁流量計(jì)還不能用于測量高溫 介質(zhì)。 一、組成 （）外殼（）外殼：用磁鐵材料制成，用以保護(hù)內(nèi)部冊路系統(tǒng)：用磁鐵材料制成，用以保護(hù)內(nèi)部冊路系統(tǒng) 和隔離外部磁場的干擾。和隔離外部磁場的干擾。 （）磁路系統(tǒng)（）磁路系統(tǒng)：用于產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場。：用于產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場。 （）測量管（）測量管：電磁流量計(jì)的主要部分，流過被測流體。：電磁流量計(jì)的主要部分，流過被測流體。 測量管采用不導(dǎo)磁、低電導(dǎo)率并有一定機(jī)械強(qiáng)度

13、的材料測量管采用不導(dǎo)磁、低電導(dǎo)率并有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料 制成，如不銹鋼、玻璃鋼、鋁等。制成，如不銹鋼、玻璃鋼、鋁等。 （）襯里（）襯里：測量管道內(nèi)壁的一層耐磨、耐腐蝕、耐高：測量管道內(nèi)壁的一層耐磨、耐腐蝕、耐高 溫材料。主要功能是增加測量管道的耐磨與耐腐蝕性，溫材料。主要功能是增加測量管道的耐磨與耐腐蝕性， 防止感應(yīng)電勢被金屬測量管管壁短路。防止感應(yīng)電勢被金屬測量管管壁短路。 （）電極（）電極：正確引出感應(yīng)電勢信號。：正確引出感應(yīng)電勢信號。 1 1直流勵磁直流勵磁 直流勵碰方式用直流電產(chǎn)生磁場或采用永久磁鐵， 但是，使用直流磁場易使通過測量管道的電解質(zhì)液體被 極化極化，即電解質(zhì)在電場中被電解，

14、產(chǎn)生正負(fù)離子，在電即電解質(zhì)在電場中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子，在電 場力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子跑向負(fù)極。場力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子跑向負(fù)極。這 樣，將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴(yán) 重影響儀表的正常工作所以，直流勵磁一般只用于測 量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等 二、工作原理二、工作原理法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 如圖所示，設(shè)在均勻磁場中，垂直于磁 場方向有一個(gè)直徑為D的管道。管道由 不導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)導(dǎo)電的液體在導(dǎo)管 中流動時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，因而 在磁場及流動方向垂直的方向上產(chǎn)生感 應(yīng)電動勢，如安裝一對電極，則電極間 產(chǎn)生和流速成比例的電位差。 式中，c

15、為感應(yīng)電動勢：B為磁感應(yīng)強(qiáng)度， D為管道內(nèi)徑；v為液體在管道內(nèi)平均流 速。 EBDv 22 444 4 4 v v v E EBDvv BD DDEDE qv BDB Bq E D B K D EKq 令常數(shù) 2 2交流勵磁交流勵磁 目前，工業(yè)上使用的電磁流量計(jì)，大都采用工頻 (50Hz)電源交流勵磁方式，即它的磁場是由正弦交變電 流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場也是一個(gè)交變磁場。交變磁 場變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電極表面的極化干擾另 外，由于磁場是交變的，所以輸出信號也是交變信號。 sin sin v EBD vt EK qt 優(yōu)點(diǎn) (1)測量通道是段光滑直管,不會阻塞,適用于測量含固 體顆粒的液固

16、二相流體,如紙漿、泥漿、污水等; (2)不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失,節(jié)能效果好; (3)所測得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、 壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響; (4)流量范圍大,口徑范圍寬; (5)可應(yīng)用腐蝕性流體。 三、電磁流量計(jì)性能三、電磁流量計(jì)性能 (1)不能測量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品; (2)不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液 體; (3)不能用于較高溫度。 缺點(diǎn) 3.4.浮子流量計(jì)浮子流量計(jì) 浮子流量計(jì)是以浮子在垂直錐形管中隨著流量 變化而升降，改變它們之間的流通面積來進(jìn)行測量 的體積流量儀表，又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì)。在美國、日本 常稱作變面積流量計(jì)（Variable Ar

17、ea Flowmeter）或 面積流量計(jì)。 玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì) 流體入口流體入口 流體出口流體出口 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì) 金屬浮子流量計(jì)的流量檢 測元件是由一根自下向上 擴(kuò)大的垂直錐形管和一個(gè) 沿著錐管軸上下移動的浮 子組所組成。 一一. .工作原理工作原理 轉(zhuǎn)子流量計(jì)利用流體節(jié)流作用測量流體的體積 流量。 從轉(zhuǎn)子的懸浮高度直接 讀取流量數(shù)值。 如果流體流量恒定不變，那么轉(zhuǎn)子 就穩(wěn)定在平衡位置上；如果流體流 量發(fā)生變化，則轉(zhuǎn)子原平衡位置對 應(yīng)的環(huán)形流通截面上的流速隨之改 變，轉(zhuǎn)子所受向上的作用力也相應(yīng) 變化，從而便產(chǎn)生新的位移，直至 達(dá)到新的平衡位置。由此可見，被 測流體流量的大

18、小可以通過轉(zhuǎn)子在 錐管中高度位置的變化來反映。 當(dāng)被測流體自錐管下端流入流量計(jì) 時(shí)，由于流體的作用，浮子上下端面 產(chǎn)生一差壓，該差壓即為浮子的上升 力。當(dāng)差壓值大于浸在流體中浮子的 重量時(shí)，浮子開始上升。隨著浮子的 上升，浮子最大外徑與錐管之間的環(huán) 形面積逐漸增大，流體的流速則相應(yīng) 下降，作用在浮子上的上升力逐漸減 小，直至上升力等于浸在流體中的浮 子的重量時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度 上。這時(shí)浮子在錐管中的高度與所通 過的流量有對應(yīng)的關(guān)系。 工作原理演示示意圖（）工作原理演示示意圖（） 工作原理演示示意圖（）工作原理演示示意圖（） 工作原理演示示意圖（）工作原理演示示意圖（） 體積流量的基本方程

19、式為：體積流量的基本方程式為：h 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 大部分浮子流量計(jì)沒有上游直管段要求，或者說對上游 直管段要求不高。 較寬的流量范圍度，一般為10：1，最低為5：1，最高 為25：1。 流量檢測元件的輸出接近于線性。 壓力損失較低。 玻璃管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉。 現(xiàn)場指示流量使用方便 二、浮子流量計(jì)的性能二、浮子流量計(jì)的性能 缺點(diǎn) 大部分結(jié)構(gòu)浮子流量計(jì)只能用于自下向上垂直流的管道安 裝。 浮子流量計(jì)應(yīng)用局限于中小管徑，普通全流型浮子流量計(jì) 不能用于大管徑，玻璃管浮子流量計(jì)最大口徑100mm，金 屬管浮子流量計(jì)為150mm，更大管徑只能用分流型儀表。 使用流體和出廠標(biāo)定流體不同時(shí)，要作流量示值

20、修正。液 體用浮子流量計(jì)通常以水標(biāo)定，氣體用空氣標(biāo)定，如實(shí)際 使用流體密度、粘度與之不同，流量要偏離原分度值，要 作換算修正。 3.4.5渦輪流量計(jì) 渦輪流量計(jì)（以下簡稱 TUF）是葉輪式流量（流速） 計(jì)的主要品種，葉輪式流量計(jì) 還有風(fēng)速計(jì)、水表等。渦輪流 量計(jì), 它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪) 感受流體平均流速,從而且推導(dǎo) 出流量或總量的儀表一般它由 傳感器和顯示儀兩部分組成,也 可做成整體式。 插入式渦輪流量計(jì)插入式渦輪流量計(jì) 一、工作原理 當(dāng)被測流體流過傳感器時(shí)，在流體作用下，葉 輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比， 葉輪的轉(zhuǎn)動周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。 檢測線圈中磁通隨之發(fā)生周期性

21、變化，產(chǎn)生周 期性的感應(yīng)電勢，即電脈沖信號，經(jīng)放大器放 大后，送至顯示儀表顯示。TUF的實(shí)用流量方 程為 q v ：體積流量，m3/s， q m ：質(zhì)量流量，kg/s； f流量計(jì)輸出信號的頻率，Hz； K流量計(jì)的儀表系數(shù)，P/m3。 v m f q k qq v 二、渦輪流量傳感器性能 、優(yōu)點(diǎn) (1)高精度,在所有流量計(jì)中,屬于最精確的流量 計(jì)之一 (2)重復(fù)性好; (3)元零點(diǎn)漂移,抗干擾能力好; (4)范圍度寬; (5)結(jié)構(gòu)緊湊。 、缺點(diǎn): (1)不能長期保持校準(zhǔn)特性; (2)流體物性對流量特性有較大影響 3.4.6渦街流量計(jì) 在特定的流動條件下，一部分流體動能轉(zhuǎn)化 為流體振動，其振動頻率

22、與流速（流量）有確定 的比例關(guān)系，依據(jù)這種原理工作的流量計(jì)稱為流 體振動流量計(jì)。 目前流體振動流量計(jì)有三類：渦街流量計(jì)、 旋進(jìn)（旋渦進(jìn)動）流量計(jì)和射流流量計(jì)。 渦街流量計(jì)是在流體中安放一根（或多根）非 流線型阻流體（bluff body），流體在阻流體兩側(cè)交 替地分離釋放出兩串規(guī)則的旋渦，在一定的流量范 圍內(nèi)旋渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速，通過 采用各種形式的檢測元件測出旋渦頻率就可以推算 出流體的流量。 雷諾數(shù)雷諾數(shù) 雷諾數(shù)是一個(gè)表征流體慣性力與粘性力之比的無量綱量， 其定義為： 式中： v流體的平均速度，m/s； 流速的特征長度，如在圓管中取管內(nèi)徑值，m； 流體的運(yùn)動粘度，m2/s。

23、如雷諾數(shù)小，粘性力占主要地位，粘性對整個(gè)流場的影響 都是重要的。如雷諾數(shù)很大，則慣性力是主要的，粘性對 流動的影響只有在附面層內(nèi)或速度梯度較大的區(qū)域才是重 要的。 e Vl R 一、工作原理一、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，如圖所示,旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱 地排列。 卡門渦街的產(chǎn)生與現(xiàn)象 為說明卡門渦街的產(chǎn)生，我們來考慮粘性流體繞流 圓柱體的流動。當(dāng)流體速度很低時(shí)，流體在前駐點(diǎn) 速度為零，來流沿圓柱左右兩側(cè)流動，在圓柱體前 半部分速度逐漸增大，壓力下降，后半部分速度下 降，壓力升高，在后駐點(diǎn)速度又為零。這時(shí)的

24、流動 與理想流體統(tǒng)流圓柱體相同，無旋渦產(chǎn)生，如圖a所 示 。 隨著來流速度增加，圓柱體后半部分的壓力梯度 增大，引起流體附面層的分離，如圖b所示。當(dāng) 來流的雷諾數(shù)Re再增大，達(dá)到40左右時(shí)，由于圓 柱體后半部附面層中的流體微團(tuán)受到更大的阻滯， 就在附面層的分離點(diǎn)S處產(chǎn)生一對旋轉(zhuǎn)方面相反 的對稱旋渦在一定的留諾數(shù)Re范圍內(nèi)，穩(wěn)定的卡 門渦街的及旋渦脫落頻率與流體流速成正比。 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 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

25、-旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截 面面積之比 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)。需檢測質(zhì) 量流量，這時(shí)流量計(jì)的輸出信號應(yīng)同時(shí)但是作為流量 計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中監(jiān)測體積流量和流體密度， 流體物性和組分對流量計(jì)量還是有直接影響的。 二、二、 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) VSF由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。 （）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、DA 轉(zhuǎn)換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護(hù)罩等。 近年來智能式流量計(jì)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)。 VSF結(jié)構(gòu)圖 、旋渦發(fā)生體 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，。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)用最廣泛的一種，。圖中D為儀 表口徑。為提高渦街強(qiáng)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。 三角柱旋渦發(fā)生體 d/D=0.20.3;c/D=0.10.2; b/d=11.5;=15o65o （）單旋