旋涡流量计的传感方法

    流体在非流线型障碍物两侧流过时，一会引起两侧交替出现的旋涡，称为卡曼涡街。旋涡出现的频率与流速成正比，以此为原理构成的流量计称为旋涡流量计。它与目前工业生产领域广泛应用的孔板差压流量计相比，有下列突出优点:(Z>流通阻力小，因此流体的压力损失不大;(2)输出信号为脉冲频率形式，利于远距离传送，且便于数字化;(3)频率值只要乘以适当的系数便可反映流量值，不需进行开方运算，因此显示电路较为简单。由于上述优点引人注目，旋涡流量计的推广应用十分迅速，我国也有不少厂家生产。

    孔板差压流量计能测高温高压流体的流量，而旋涡流量计目前在高温高压范围的应用还存在一些问题。其主要原因并不在旋涡发生体本身，而是旋涡的检测方法和转变为电脉冲或光脉冲的技术丰段还不够完善。特别是考虑到能够在工业生产现场条件下长期可靠地使用，而且成本低廉适合推广等要 求，这就使可供选择的方案很少，成为有待解决的课题。

    当前普遍应用的旋涡检测方法主要是靠旋涡产生的应力、应变或传热条件的变化，作用于敏感元件以产生周期性信号，振动和声学也属于应力效应。

    靠交替出现的旋涡产生交变应力使压电元件提供交变电压的办法比较简单，因而获得了广泛的应用，其原理如图1.

    在旋涡发生体后部(也可以装在左右开孔的旋涡发生体中央)，由管壁插人末端有扁平头的金属杆，杆的固定端有夹紧的压电陶瓷片，流体旋涡冲激杆端的扁平头使金属杆受到交变弯矩，压电陶瓷在反复的厚度变形下产生交变电压，经过放大整形便可输出方波脉冲。也有利用压电陶瓷片弯曲变形而产生电压的，其结果大同小异。这类方法只要一密封垫合乎要求在承受高压力方面问题不大，但是在高温作用下压电陶瓷性能衰退，当温度达到其居里温度时压电效应将完全丧失。一般PZT(错钦酸铅)类压电陶瓷的居里温度在360℃左右，所以这类方法能否提高使用温度取决于选择居里温度高而又价廉的新型压电材料。

    利用弹性膜片在旋涡冲激下发生应变，再由应变电阻构成的桥式电路取得电信号的办法也不复杂，然而用粘贴应变电阻的方式就必须用粘接剂，粘接剂往往不耐高温。采用扩散硅的工艺将电阻制作在硅片上，用硅片担任弹性膜片就不必使用粘接剂。但是，为使膜片在高静压下不致损坏必须在膜的背面充填液体，如图2。在高温下充填液的膨胀系数必须和旋涡发生体所用材料的膨胀系数相近，并且在高温下不会分解变质，通常用的硅油是难以满足这些要求的。解决。其结构示意如图2.