渦街式流量測量儀表由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成,傳感器包括漩渦發(fā)生體(阻流體)、測量元件、儀表表體、安裝架和法蘭等;轉(zhuǎn)換器包括前置放大器、濾波整形電路、接線端子、支架和防護罩等。
一、漩渦發(fā)生體
漩渦發(fā)生體是傳感器的主要部件,它的形狀和尺寸與儀表的流量特性(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)能控制漩渦在漩渦發(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)定的漩渦分離點,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(biāo)準(zhǔn)化,以及各種測量元件的安裝和組合;
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。
目前已經(jīng)開發(fā)出形狀繁多的漩渦發(fā)生體,應(yīng)根據(jù)具體情況,保證上述要求,選擇合理的漩渦發(fā)生體。
二、測量元件
漩渦頻率的檢測是渦街流量傳感器的關(guān)鍵。
由流體力學(xué)原理可知,在每個漩渦產(chǎn)生并瀉下時,它會在體壁上產(chǎn)生一個側(cè)向力,漩渦發(fā)生體便受到一個周期振動力的作用。如果漩渦發(fā)生體具有彈性,則將產(chǎn)生振動。同時,漩渦發(fā)生體周圍流體會同步發(fā)生流速、壓力變化和下游尾流周期振蕩。根據(jù)這些現(xiàn)象可以進行漩渦分離頻率的測量。綜合起來測量技術(shù)可概括為以下兩大類:
1)受力測量類,即測量漩渦發(fā)生后在漩渦發(fā)生體上受力的變化頻率。一般可用應(yīng)力、應(yīng)變、電容、電磁等測量技術(shù)。
2)流速測量類,即測量漩渦發(fā)生后在漩渦發(fā)生體附近的流動變化頻率,即,一般可用熱敏、超聲、光電(光纖)等測量技術(shù)。
不管采用哪一種測量技術(shù),就其測量漩渦分離頻率信號的方式主要有5種方式。
1)用設(shè)置在漩渦發(fā)生體內(nèi)的測量元件直接測量發(fā)生體兩側(cè)差壓;
2)在漩渦發(fā)生體上開設(shè)導(dǎo)壓孔,在導(dǎo)壓孔中安裝測量元件測量發(fā)生體兩側(cè)差壓;
3)測量漩渦發(fā)生體周圍交變環(huán)流;
4)測量漩渦發(fā)生體背面交變差壓;
5)測量尾流中漩渦列。
根據(jù)這5種測量方式,采用不同的測量技術(shù),如熱敏、超聲、應(yīng)力、應(yīng)變、電容、電磁、光電、光纖等可以構(gòu)成不同類型的渦街流量傳感器。
三、 轉(zhuǎn)換器
測量元件把渦街信號轉(zhuǎn)換成電信號,該信號既微弱又含有不同成分的噪聲,必須進行前置放大、濾波、整形等處理才能得出與流量成比例的脈沖信號,或者轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出。
四、 儀表表體
儀表表體可分為夾持型和法蘭型,分別與管道采用法蘭連接方式和法蘭夾裝方式連接。