涡街流量计旋涡发生频率的检测

2013-03-07 15:55:21来源: 21IC
涡街流量计的流量信号是由旋涡的频率反映的,所以涡频如何检出,是涡街流量计研制的一个重要课题.

从目前涡频信号检测原理来分,大致有这样两类:

①检测产生旋涡后在旋涡发生体附近的流动变化频率,主要通过热敏元件完成,
②检测旋涡产生后在旋涡发生体上受力的变化频率,这主要通过压电敏感元件完成.

下面,我们将分别来讨论这两种检测方式的具体实例.

第一种检测方法以圆柱形旋涡发生体热线式为例,其结构可见图3—9所示.圆柱体表面开有导压孔,与圆柱体内部空腔相通.空腔由隔墙分成两部分,在隔墙的中央部分有—小孔,在小孔中装有检测流体流动的铂电阻丝.

当旋涡在圆柱体下游侧产生时,由于升力的作用,使得圆柱体下方的压力比上方高一些.圆柱体下方的流体在上下压力差的作用下,从圆柱体下方导压孔进入空胶,通过隔墙中央部分的小孔,流过铂电阻丝,从上方导压孔流出.如果将铂电阻丝加热到高于流体温度的某温度值,则当流体流过铂电阻丝时,就会带走热量,改变其温度,也即改变其电阻值.当圆柱体上方产生一个旋涡时,则流体从上导压孔进入,由下导压孔流出,又一次通过铂电阻丝,又改变一次它的电阻值.由此可知:电阻值变化与流动变化相对应,也就与旋涡的频率相对应.所以,可由检测铂电阻丝电阻变化频率得到涡频率,进而得到流量值。

将铂电阻丝的电阻值变化转换成电信号的电路如图3—11所示.

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涡街流量计热检测方式电路框图

图中A1将电桥一臂的铂电阻丝的输出进行差动放大,通过功率放大器A2的输出电流反馈回电桥,使铂电阻丝的温度比流体温度高一恒定值.

第二种检测方法以三角柱旋涡发生体为例.其结构可见图3—10所示.在三角柱的两侧装有两片弹性金属薄膜,它们兼为电容器的极扳,里面装有电极板.电极扳与金属膜之间充满了油,借以传递压力.

这样当三角拄下面产生一个旋涡,同时下方的压力就高于上方压力,将三角拄下方的金属膜向里压入,而上方的金属膜就向外弹出,改变了两个电容器各自的电容量.这样,对应于交替产生的升力,两组电容器的电容量就差动地变化.于是,电容量变化与升力变化相对应,也就与旋涡的发生频率相对应.这样,就可由电容量变化频率得到旋涡频率,进而得到流量值.

将电容量变化转换成电信号的电路框图见图3—22所示.涡检测传感器由两组金属膜和电极板组成差动变化电容器,将它放在静电容检测电桥上,由RF振荡回路产生激励.当涡产生时,静电容量发生变化,导致电桥不平衡,将该不平衡势通过RF放大电路放大,经检波后就得到与涡频相对应的信号.将该信号放大并整形成矩形波,由定电流回路作为给定电流脉冲输出.反馈回路用于补偿温度变化引起的电桥不平衡。

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电容式涡频检测器电路框图

两种检测方式相比,第一种方法灵敏度高,适用频率范围较宽,故对应的流量范围也较宽.但它构造精细,容易受到流体中杂质的影响.第二种方法结构坚固,可靠,在工业测量中应用较广泛.但由于升力与流速平方成正比,即流速增加10倍,升力将变化100倍.所以,如果要求流量计既能适用于大的流量范围,又能保证它具有一定的灵够度,这种方法是有一定困难的。

关键字:涡街流量计  旋涡发生频率  涡频信号

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0307/article_6983.html
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