0引言
　　近年(nián)來，振動測(cè)量技術得(de)以在航空(kong)、航天、電子(zǐ)、船舶等☂️多(duō)領域發🈲展(zhan)和應用，呈(chéng)現出良好(hǎo)的發展态(tài)勢，也因此(ci)成爲了學(xue)者們争相(xiang)研究的熱(re)點話題。振(zhèn)動測量技(ji)術是運用(yòng)🐕現代檢測(cè)手段實現(xian)對機械結(jie)構振動的(de)檢測🍉，測量(liang)其流☎️體的(de)振動☁️頻率(lü)，進而♻️确定(dìng)流體在管(guan)道中流速(sù)與流量，而(ér)渦街流量(liàng)計正是一(yi)種基于振(zhen)動測量原(yuan)理的流量(liàng)測量儀表(biao)，其主要🐅用(yong)來測量渦(wo)街流體在(zai)管道中産(chan)生的旋渦(wō)頻率，是依(yi)據流體💞振(zhèn)動♉頻率與(yu)流速之間(jiān)的比例關(guan)系的原理(lǐ)來工作的(de)。渦街流量(liang)計💋應用過(guo)程中需要(yao)利😄用振動(dòng)檢測技術(shù)，将振動量(liàng)轉🎯化爲相(xiang)對應的電(diàn)荷☎️量，并将(jiang)電荷量轉(zhuan)化爲電壓(ya)量，而電荷(hé)放大器在(zài)這其中起(qǐ)了關㊙️鍵性(xìng)作用，由此(ci)也成了本(ben)文的研究(jiu)重點，爲了(le)提升渦街(jie)流量計的(de)測量精度(du)。
1振動測量(liàng)内容介紹(shao)
　　振動測量(liàng)技術是一(yi)種現代常(cháng)用的流量(liàng)測量方法(fǎ)之一，其依(yī)據振動測(cè)量基本原(yuán)理對機械(xiè)結構振動(dong)進行檢測(ce)🌍，并将振動(dòng)❓運動量轉(zhuan)化爲與之(zhī)成一定比(bǐ)例的電學(xue)或是其它(tā)易于觀察(chá)、分析和處(chu)理的物理(li)信号，最後(hou)通過對該(gai)信号頻率(lü)的計算分(fèn)析，獲取機(jī)械振動結(jie)構的振動(dong)特性，從而(ér)實現對機(ji)械設備振(zhen)🐇動的測量(liang)。
　　振動測量(liàng)可根據結(jié)構振動的(de)類型，将儀(yí)器設備的(de)🌈振👉動信号(hào)⁉️分🚶‍♀️爲兩類(lèi):确定性振(zhèn)動和随機(jī)振動，本文(wen)所研究渦(wo)街流🈲量計(ji)⛹🏻‍♀️中流體所(suo)引起的振(zhèn)動，是其中(zhong)的确定‼️性(xing)振動，利用(yong)振動傳感(gǎn)器實現振(zhen)動信号的(de)采集，對流(liú)✔️體的振動(dòng)頻率進行(háng)測量，從而(er)🛀可以推算(suàn)出流體的(de)流量與速(su)度。該基于(yú)振動測💘量(liàng)技術原理(li)的渦街流(liu)量計目前(qián)已經被廣(guang)泛用于氣(qì)體、液體和(he)蒸汽流量(liàng)的測量。同(tong)時，渦街流(liú)量計對于(yú)振動測量(liang)來說是檢(jian)測流體振(zhen)動的特征(zheng)參數，在🈲具(ju)體的測量(liàng)過程中可(kě)采用的方(fang)法有三類(lei):機械量法(fa)、光測法和(hé)電測法，本(ben)文所研究(jiū)的渦街流(liu)量計中的(de)振動測量(liang)技術采用(yòng)的是電測(ce)法，運用振(zhèn)動測量傳(chuan)感器獲取(qu)機械振動(dòng)信号,并将(jiāng)其轉化成(cheng)電信号，通(tōng)過電荷放(fàng)大器進行(háng)🔞調理放大(dà)，進而确定(dìng)流體在管(guan)道中流速(su)與流量。
2振(zhèn)動測量系(xì)統的構成(chéng)
　　根據上述(shù)内容可知(zhī)，本文振動(dòng)測量系統(tǒng)研究中采(cai)用的是電(dian)測⚽法，這是(shì)振動測量(liang)中常用方(fang)法，與光測(ce)法和機械(xiè)法比較而(ér)言，該方法(fǎ)具有使用(yòng)頻率範圍(wei)寬，動态範(fàn)圍廣，測量(liàng)靈🈚敏度高(gāo)等優勢，而(er)且電測法(fa)能夠适用(yong)🔅于不同的(de)測振傳感(gǎn)器，而信号(hào)也便于被(bei)記錄、處理(lǐ)和傳送。由(you)此，本文中(zhōng)的振動測(cè)量系統主(zhǔ)要由:振動(dòng)傳感器、電(dian)荷放大器(qi)✌️、信号分析(xi)儀等構成(chéng)🐅，如圖1所示(shì)。

2．1振動測量(liàng)傳感器
　　振(zhen)動測量傳(chuán)感器是獲(huo)取振動信(xin)息的重要(yao)裝置，是振(zhen)🙇‍♀️動測量系(xì)統的核心(xin)部分，其種(zhong)類很多，在(zài)具體的應(ying)用測量🌏中(zhōng)應♉結合不(bú)同的測量(liàng)方法和目(mù)的選用不(bu)同的傳感(gan)器，以保證(zheng)測量效果(guǒ)。現代振動(dòng)測量傳感(gan)器完全改(gai)變了傳統(tong)的獨立機(ji)械測量裝(zhuāng)置，已經♍成(chéng)爲整個振(zhèn)動測量系(xi)統的一個(ge)重要組成(chéng)部分，用💔來(lai)檢測位移(yi)、速度、加速(sù)度、頻率和(hé)相位，而且(qiě)還與電荷(he)放大器等(děng)相關電子(zi)線路存在(zai)密切相關(guan)性。
　　同時，振(zhen)動測量傳(chuan)感其在機(jī)電變換原(yuán)理方面存(cún)在差異🔴性(xìng)🈲，輸出的電(dian)量形式并(bing)不相同，一(yī)般會将機(ji)械量的振(zhèn)動信号轉(zhuan)化爲電阻(zu)、電感等電(dian)參數的變(bian)化，而且要(yao)設置專💚有(yǒu)的測✏️量路(lu)線以便針(zhen)對不同的(de)機電變化(huà)原理，将傳(chuan)感器的輸(shū)出電量轉(zhuǎn)化成爲後(hòu)續顯示、記(ji)錄、分析儀(yi)所接受的(de)電信号形(xíng)式。
2．2電荷放(fàng)大器
　　電荷(he)放大器能(neng)夠将傳感(gan)器輸出的(de)微弱電荷(he)信号轉化(hua)爲放大的(de)電壓信号(hào)，同時又能(neng)夠将傳感(gǎn)器的🐪高阻(zǔ)♋抗輸出轉(zhuǎn)換成低阻(zǔ)💚抗輸出，并(bìng)成功驅動(dong)後續電路(lù)。同時，在振(zhèn)動測量中(zhong)，鑒于振動(dòng)傳🥵感器在(zài)特性上呈(cheng)現出的差(chà)異性，測量(liang)參數📐涉及(jí)位移、速度(du)以及加速(sù)度，而且♈這(zhè)些被測振(zhen)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動量的峰(fēng)值、振動頻(pín)率、周期和(he)相位差等(deng)相關參數(shu)也應該包(bao)含其中，由(you)👣此，爲了使(shi)測量參數(shu)能夠以最(zuì)🥰佳的方式(shi)獲得，在振(zhèn)動傳感器(qi)與信号分(fèn)析儀之間(jian)需要設置(zhi)電荷☀️放大(dà)器以實現(xian)對位移、速(su)度和加速(su)度等❗不同(tong)電荷量信(xin)号的放大(dà)，并将其轉(zhuan)化成電壓(yā)或是電流(liu)信号❄️。
2．3振動(dong)信号分析(xī)儀
　　振動信(xìn)号分析儀(yi)能夠顯示(shì)振動的測(cè)量參數“加(jia)速度，速度(du)，位移值”，現(xian)場數據采(cai)集及分析(xī)功能，還可(kě)以正确診(zhen)斷✍️(如:不平(ping)衡，不對中(zhōng)，機械松動(dòng)，軸承故障(zhàng)，齒輪箱故(gu)障)引起㊙️的(de)振動過大(dà)，指出故障(zhang)💃發生的位(wei)置及損壞(huài)程度，從而(ér)全面的掌(zhang)握🌐機器設(she)備的運行(háng)狀📞況及發(fā)展趨勢。
3渦(wō)街流量計(jì)的工作原(yuán)理
　　本文渦(wo)街流量計(ji)是基于”卡(kǎ)門渦街“原(yuan)理而發展(zhǎn)而來的♉一(yi)種⚽流量測(ce)量儀器，其(qí)利用流體(tǐ)振動原理(li)實現流量(liang)的測量。渦(wō)街流量計(ji)是在流體(ti)的垂直流(liú)向上安裝(zhuang)一根或是(shi)多跟非流(liú)線型旋渦(wō)發生體，在(zài)流體的流(liu)速達到特(tè)定比值時(shí)，會在阻流(liu)體的兩側(ce)各自釋放(fàng)分離⚽出兩(liang)串規則的(de)旋轉方向(xiang)相反的旋(xuan)渦，而且在(zai)一定的一(yī)定雷諾數(shu)範圍内流(liu)體的振動(dòng)頻率與流(liú)速㊙️成相關(guān)性，運用❗振(zhèn)動檢測技(ji)術檢測旋(xuán)渦分離頻(pín)率就能夠(gou)推算出流(liú)體的平均(jun1)流🔆速和流(liú)量，具體的(de)工💃🏻作原理(li)如圖2所示(shì)。

　　當前(qian)，渦街流量(liang)計已經成(chéng)爲主要流(liu)量測量儀(yí)器之一，因(yin)其測量🎯可(ke)靠性好，測(cè)量範圍寬(kuān)而被廣泛(fàn)應用于石(shí)油、化工、發(fa)電等領域(yù)，在對液體(tǐ)、氣體、蒸汽(qi)的流量計(jì)量及檢測(cè)和控制方(fāng)面呈現良(liáng)好的利用(yong)價值♍。然而(ér)，因爲渦街(jiē)流量計是(shi)利用振動(dong)測量技術(shu)實現流體(ti)測量的，其(qi)較易受到(dao)外界的幹(gàn)擾，影響了(le)其測量精(jing)度;同時，由(you)于渦街傳(chuan)感器傳輸(shū)的信号微(wēi)弱，在噪聲(shēng)的影響下(xià)小流量測(ce)⭕量受限。爲(wei)了保證渦(wō)街流量計(ji)的測量精(jing)度，應充分(fen)地利用振(zhen)動檢㊙️測技(ji)術，并減小(xiao)電荷放大(dà)電路的噪(zào)聲，從而提(tí)高其應用(yong)性能。
4振動(dong)檢測技術(shù)在渦街流(liú)量計中的(de)應用
4．1渦街(jiē)流量計流(liú)體振動檢(jiǎn)測
　　渦街流(liu)量計采用(yong)的是上述(shu)振動測量(liàng)技術實現(xiàn)流體檢測(cè)的，對🍓于渦(wo)街流量計(jì)的振動檢(jiǎn)測而言，其(qi)隻需檢🏒測(cè)流體振動(dong)的特征參(cān)數，也即流(liú)體在具體(ti)應用管道(dao)👌中産生的(de)旋渦頻率(lǜ)即😘可實現(xiàn)振動測量(liàng)獲取振動(dòng)測量信号(hào)。當前，渦街(jie)流量計中(zhōng)應用的振(zhen)動檢測方(fāng)式可采用(yòng):壓電式和(he)電容式，壓(ya)電式是通(tong)過🙇‍♀️交替旋(xuan)渦導緻的(de)壓力脈動(dong)使其檢測(ce)元件壓電(diàn)晶體産生(sheng)電脈沖來(lái)進行檢測(cè)的，而電容(rong)式的檢測(ce)元件是電(dian)容，其通過(guò)旋渦産生(sheng)的壓差促(cu)使🛀電容量(liang)改變差值(zhi)來🚶實現振(zhèn)動測量，其(qi)中壓電元(yuan)件在響應(ying)速❤️度，以及(jí)其不易受(shòu)流體密度(dù)、粘度和溫(wēn)度♈的影響(xiǎng)，具有良好(hao)的穩🔞定性(xìng)，由此得以(yi)在渦街流(liú)量計中廣(guang)泛應用‼️。渦(wo)街流量計(jì)流體振動(dòng)檢測具體(ti)如圖3所示(shi)。

　　本(běn)文渦街流(liu)量計振動(dòng)測量系統(tǒng)中的壓電(dian)式傳感器(qi)的輸出的(de)微弱電信(xin)号，同上述(shu)振動測量(liàng)系統一樣(yang)需要将電(dian)荷信号經(jīng)過🤞高輸入(ru)阻抗的前(qián)置放大🍓器(qì)的阻抗交(jiao)換之後，才(cái)能夠将借(jiè)助于放大(dà)檢波電路(lu)将傳感器(qi)信号傳輸(shū)到顯示儀(yi)表或實現(xian)遠程傳輸(shū)，這一過程(cheng)🚩都是依據(jù)振⛷️動檢測(ce)的相關原(yuán)理和技☀️術(shù)來完成的(de)。
4．2渦街流量(liàng)計傳感器(qì)
　　渦街流量(liàng)計傳感器(qi)采用壓電(diàn)傳感器，該(gai)傳感器測(cè)☁️量效率高(gao)，可不用直(zhí)接接觸測(cè)量介質就(jiu)能實現流(liu)體測量，通(tong)常運用壓(yā)電元🈲件的(de)應力檢測(cè)方法來進(jin)行振動頻(pín)率的測量(liang)，具體操作(zuo)過程是🔞将(jiang)有漩渦産(chan)生的交替(ti)變化的壓(yā)力轉化爲(wei)壓電傳感(gan)器電荷信(xin)🌈号，電荷信(xin)号的變化(hua)頻率🛀🏻與旋(xuan)渦脫落頻(pin)率相同，經(jīng)過電子線(xian)路處理後(hou)的交變電(diàn)荷轉化成(chéng)旋渦頻率(lǜ)，因旋渦頻(pín)率與流體(tǐ)流量成正(zheng)相關性，由(yóu)此也就得(de)到✨了流體(tǐ)流量。利用(yòng)⭐壓電晶體(tǐ)元件進行(hang)旋渦分離(lí)頻率的檢(jiǎn)測，在柱體(tǐ)後部兩側(cè)實現旋渦(wō)的交替分(fèn)離，從而促(cu)使壓力脈(mò)動的産生(sheng)，經安裝在(zài)😍主體候補(bǔ)尾流中順(shùn)的探頭檢(jiǎn)測到交變(bian)力，并使得(dé)位于探頭(tóu)内部的壓(ya)電晶體元(yuán)件在交變(bian)力的壓力(lì)作用下産(chǎn)生變電荷(he)🏃‍♀️，交變電荷(hé)信号在被(bei)檢🈚測放大(dà)🔞器處理或(huò)數字信号(hao)處理🐇後，輸(shū)出頻率信(xìn)号，或是轉(zhuan)化成與流(liu)量成比例(li)的4～20mA直流标(biao)準信号輸(shu)出。
4．3渦街流(liu)量計放大(da)電路
　　渦街(jie)流量計中(zhong)傳感器所(suo)輸出的電(dian)壓信号，需(xu)要放大電(dian)路将其放(fang)大并對信(xìn)号進行處(chù)理，利用振(zhèn)動測量技(ji)術的測量(liàng)🚶‍♀️電路關鍵(jiàn)在于前置(zhi)放大器的(de)設置，其不(bu)僅能夠将(jiang)傳感器的(de)輸出信号(hào)從高阻抗(kàng)變爲低阻(zǔ)抗，還能夠(gòu)将傳🙇‍♀️感器(qi)微弱的電(dian)信号進行(háng)放大。前置(zhì)放大電路(lù)可采用電(dian)壓放大器(qi)或是用帶(dai)電融🎯反饋(kui)的電荷♌放(fang)♊大器，本文(wén)采用電荷(he)放大器作(zuo)爲渦㊙️街流(liú)量計的轉(zhuǎn)換裝置，放(fàng)大、濾波、整(zheng)形後變成(chéng)頻率與🌍流(liú)速成正比(bi)的脈沖信(xìn)号，然後進(jin)行計數處(chù)理得到流(liu)量信号，以(yi)此來提💰高(gāo)渦街流量(liang)計的抗幹(gan)擾能力。
5結(jié)語
　　機械振(zhèn)動是一種(zhǒng)常見的現(xian)象，其直接(jiē)影響着機(jī)器精度和(hé)正常運轉(zhuan)，而通過機(jī)械振動原(yuán)理發展而(ér)來的振動(dong)測量技術(shu)則♋是工業(yè)控制和生(sheng)産中的重(zhòng)要内容之(zhī)一，尤其與(yǔ)渦街🙇🏻流量(liàng)計中的振(zhèn)動檢測原(yuan)理🙇🏻存在衆(zhōng)多相通處(chu)，爲振動檢(jian)測技術在(zài)渦街流量(liàng)計中的應(ying)用提供了(le)可能性，由(yóu)此，本文針(zhēn)🏒對渦街流(liú)量計中振(zhen)動檢😘測技(ji)術的應用(yòng)具有重要(yào)的理論意(yi)義和使用(yong)價值，并能(néng)夠推動渦(wo)街流量計(ji)的不斷創(chuàng)新✏️發展提(ti)供相關依(yi)據。

以上内(nèi)容來源于(yú)網絡，如有(yǒu)侵權請聯(lián)系即删除(chú)!