涡街流量计的基本原理

涡街基本原理

流体流经阻挡体或者是特制的元件时，产生了流动振荡，通过测定其振荡频率来反映通过的流量。

涡街产生原理

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，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列，涡列的形成与流体雷诺数有关。

旋涡发生体是检测器的主要部件，它与仪表的流量特性（仪表系数、线性度、范围度等）和阻力特性（压力损失）密切相关，对它的要求如下。

①能控制旋涡在旋涡发生体轴线方向上同步分离；

②在较宽的雷诺数范围内，有稳定的旋涡分离点，保持恒定的斯特劳哈尔数；

③能产生强烈的涡街，信号的信噪比高；

④形状和结构简单，便于加工、安装和组合；

⑤材质应满足流体性质的要求，耐腐蚀，耐磨蚀，耐温变；

⑥固有频率在涡街信号的频带外。

n已经开发出形状繁多的旋涡发生体，它可分为单旋涡发生体和多旋涡发生体两类,单旋涡发生体的基本形有圆柱、矩形柱和三角柱，其他形状皆为这些基本形的变形。

流量计检测旋涡信号一般有5种方式

1）用设置在旋涡发生体内的检测元件直接检测发生体两侧差压；

2）旋涡发生体上开设导压孔，在导压孔中安装检测元件检测发生体两侧差压；

3）检测旋涡发生体周围交变环流；

4）检测旋涡发生体背面交变差压；

5）检测尾流中旋涡列。

根据这5种检测方式，采用不同的检测技术（热敏、超声、应力、应变、电容、电磁、光电、光纤等）可以构成不同类型的VSF。

旋涡频率检测方法，大致分为两类

一类是检测旋涡发生时流速变化，采用的元件有热丝、热敏电阻、超声波探头等；

另一类是检测旋涡发生时压力变化，采用的检测元件有压电元件、应变元件、膜片+压电、膜片+电容等。

热敏检测元件灵敏度高，适用于较低温度（小于200度）和较低密度的气体测量。但因热敏电阻用玻璃封装，较脆弱，故易受污物、有害物质等影响。

压电元件耐脏，应用较广。但抗震性较差、信噪比较低，如测低密度、低流速气体，环境振动较大就不宜选用。在常温下，压电陶瓷是绝缘的，阻抗为10~100兆欧。如300度高温，阻抗会降到1兆欧，输出信号变小，导致系统低频性恶化，不利于测量。

检测元件检测方法举例

圆柱发声体检出部分的轴向两侧开并列的偶数导压孔，导压孔与检测棒内的空腔相通。空腔内有隔墙，把空腔分隔成二部分，在隔墙中，装有通电流的铂电阻丝。当圆柱检测棒的侧后方产生旋涡时，有旋涡的一边静压大于无旋涡的一边，于是通过导压孔引起空腔内流体的移动，使得热电阻丝冷却而改变阻值，在通过电桥输出电信号。

三角柱检测器正面用低温玻璃封装的两只热敏电阻为电桥的桥臂，它由恒流源供给的微弱电流予以加热。流体在检测器两侧交替产生旋涡，产生旋涡的一侧，流速较大，致使靠近这一侧的热敏电阻温度降低而阻值升高，造成电桥不平衡，从而输出与旋涡产生的频率一致的交变电压信号。

把圆柱做成空心，中间放入一个加热的电阻丝，在隔板层开几个导压孔，当一侧产生涡列时，P变化（脉动），另一侧未变，所以流体经过导压孔突然流过电阻丝，使之冷却，温度降低，电阻减小，另一侧再产生涡列时，流体反而再次冷却，电阻减小,测出电阻下降的次数就可以推出频率f。