渦街流量計的流量信號是由旋渦的頻率反映的,所以渦頻如何檢出,是渦街流量計研制的一個重要課題.
下面,我們將分別來討論這兩種檢測方式的具體實例.
第一種檢測方法以圓柱形旋渦發(fā)生體熱線式為例,圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔,與圓柱體內(nèi)部空腔相通.空腔由隔墻分成兩部分,在隔墻的中央部分有—小孔,在小孔中裝有檢測流體流動的鉑電阻絲.
當(dāng)旋渦在圓柱體下游側(cè)產(chǎn)生時,由于升力的作用,使得圓柱體下方的壓力比上方高一些.圓柱體下方的流體在上下壓力差的作用下,從圓柱體下方導(dǎo)壓孔進(jìn)入空膠,通過隔墻中央部分的小孔,流過鉑電阻絲,從上方導(dǎo)壓孔流出.如果將鉑電阻絲加熱到高于流體溫度的某溫度值,則當(dāng)流體流過鉑電阻絲時,就會帶走熱量,改變其溫度,也即改變其電阻值.當(dāng)圓柱體上方產(chǎn)生一個旋渦時,則流體從上導(dǎo)壓孔進(jìn)入,由下導(dǎo)壓孔流出,又一次通過鉑電阻絲,又改變一次它的電阻值.由此可知:電阻值變化與流動變化相對應(yīng),也就與旋渦的頻率相對應(yīng).所以,可由檢測鉑電阻絲電阻變化頻率得到渦頻率,進(jìn)而得到流量值。
第二種檢測方法以三角柱旋渦發(fā)生體為例.在三角柱的兩側(cè)裝有兩片彈性金屬薄膜,它們兼為電容器的極扳,里面裝有電極板.電極扳與金屬膜之間充滿了油,借以傳遞壓力.
這樣當(dāng)三角拄下面產(chǎn)生一個旋渦,同時下方的壓力就高于上方壓力,將三角拄下方的金屬膜向里壓入,而上方的金屬膜就向外彈出,改變了兩個電容器各自的電容量.這樣,對應(yīng)于交替產(chǎn)生的升力,兩組電容器的電容量就差動地變化.于是,電容量變化與升力變化相對應(yīng),也就與旋渦的發(fā)生頻率相對應(yīng).這樣,就可由電容量變化頻率得到旋渦頻率,進(jìn)而得到流量值.
將電容量變化轉(zhuǎn)換成電信號的電路框圖.渦檢測傳感器由兩組金屬膜和電極板組成差動變化電容器,將它放在靜電容檢測電橋上,由RF振蕩回路產(chǎn)生激勵.當(dāng)渦產(chǎn)生時,靜電容量發(fā)生變化,導(dǎo)致電橋不平衡,將該不平衡勢通過RF放大電路放大,經(jīng)檢波后就得到與渦頻相對應(yīng)的信號.將該信號放大并整形成矩形波,由定電流回路作為給定電
流脈沖輸出.反饋回路用于補償溫度變化引起的電橋不平衡.
兩種檢測方式相比,第一種方法靈敏度高,適用頻率范圍較寬,故對應(yīng)的流量范圍也較寬.但它構(gòu)造精細(xì),容易受到流體中雜質(zhì)的影響.第二種方法結(jié)構(gòu)堅固,可靠,在工業(yè)測量中應(yīng)用較廣泛.但由于升力與流速平方成正比,即流速增加10倍,升力將變化100倍.所以,如果要求流量計既能適用于大的流量范圍,又能保證它具有一定的靈夠度,這種方法是有一定困難的.
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