0引言
　　近年來(lái)，振動測量技術得(de)以在航空、航天、電(diàn)子、船舶🈲等多領域(yu)發展和應用，呈現(xiàn)出良好的發展态(tài)勢，也因此成爲了(le)學者們争相研究(jiu)的熱點話題。振動(dòng)測量技術是運用(yong)現代檢🐉測手段實(shi)現對機械結構振(zhen)動的檢測🔞，測量其(qi)流體的振動頻率(lǜ)，進而确定流體🌈在(zài)管道中流💚速與流(liu)量，而渦街流量計(jì)正是一種基于振(zhen)動測量原理的流(liu)量測量儀表，其主(zhǔ)✔️要用來測量渦街(jiē)流體在管道中産(chan)生的旋渦頻率，是(shi)依據流體振動頻(pín)率與流速之間的(de)比例關系的原理(li)來工作的。渦街流(liú)量計應用過程中(zhong)需要利用振動檢(jian)測技術，将振動量(liang)轉化爲相對應的(de)電荷🏃‍♀️量，并将電荷(he)量轉化爲電壓量(liàng)，而電荷放大器在(zài)這✍️其中起了關鍵(jian)性作用，由此也成(cheng)了本文的研究重(zhong)點，爲了提升渦街(jiē)流量計的測量精(jīng)🥵度。
1振動測量内容(rong)介紹
　　振動測量技(ji)術是一種現代常(chang)用的流量測量方(fāng)法之一，其依據振(zhèn)動測量基本原理(li)對機械結構振動(dong)❓進行🌈檢測，并将振(zhèn)動運動量轉化爲(wei)與之成一定比例(li)的電學或是🔆其它(ta)易💃🏻于觀察、分析和(he)處理的物理😘信号(hào)，最後通過對該信(xin)号頻率的計算分(fen)析，獲取機💋械振動(dòng)結構的振動特性(xing)🏒，從而實現對機械(xiè)設備振動的測量(liang)。
　　振動測量可根據(ju)結構振動的類型(xing)，将儀器設備的振(zhen)動信号🤞分爲兩類(lèi):确定性振動和随(suí)機振動，本文所研(yán)究渦街流量計中(zhong)流⁉️體所引起的振(zhen)動，是其中♈的确定(ding)性振動，利用振動(dong)傳感器實現振動(dong)信号的采集，對流(liú)體的振動頻率進(jin)行♉測量，從而可以(yi)推算出流體的流(liu)量與速度。該基于(yu)振動測量技術原(yuán)理的渦街流量計(ji)目前已經被廣泛(fàn)用于氣體、液體和(hé)蒸汽流量的測量(liang)🛀🏻。同時，渦街流量計(ji)♍對于振動測量來(lai)說是檢測流體振(zhèn)動的特征參數，在(zài)🔞具體的測量過程(cheng)中可采用的方法(fa)有三類:機械量法(fa)、光測法和電測法(fa)，本文所研㊙️究的渦(wo)街流量計中的振(zhèn)動測量🙇🏻技術采用(yòng)的是電測法，運用(yòng)振動測量傳感器(qi)獲取機械振動信(xin)号,并将其轉化成(cheng)電信号，通過電荷(he)放🚶‍♀️大器進行調理(lǐ)放大，進而确定流(liú)體在管✊道中流速(sù)與流量。
2振動測量(liang)系統的構成
　　根據(jù)上述内容可知，本(běn)文振動測量系統(tong)研究中采用的是(shì)電測法，這是振動(dong)測量中常用方法(fa)，與光測🐉法和機械(xiè)法比🙇‍♀️較而💃言，該方(fāng)法具有使用頻率(lü)範圍❤️寬，動态㊙️範圍(wei)廣，測量靈敏度高(gao)⭕等優勢❤️，而且電測(cè)法🧑🏽‍🤝‍🧑🏻能夠适用于不(bú)同的測振傳感器(qì)，而信号🥵也便于被(bèi)記錄、處理和傳送(song)。由此，本文中的振(zhèn)動測量系統主要(yào)由:振動傳感器、電(diàn)荷放大器✨、信号分(fèn)析儀等構成，如圖(tú)1所示。

2．1振動測量傳(chuán)感器
　　振動測量傳(chuan)感器是獲取振動(dong)信息的重要裝置(zhi)，是振動測🛀🏻量系統(tǒng)的核心部分，其種(zhǒng)類很多，在具體的(de)應用測量中應結(jié)合不同的測量方(fāng)法和目的選用不(bú)同的傳感器🔴，以保(bao)證測量效果。現代(dài)🐉振動測量傳感器(qì)完全改變了傳統(tǒng)的獨立📞機械測量(liàng)裝置，已經💁成爲整(zhěng)個振動測量系統(tong)㊙️的一個重要組成(chéng)部分，用來檢測位(wei)移、速度、加速度、頻(pin)率和相位，而且還(hái)✊與電荷放大器等(děng)相關💜電子線路存(cun)在密切相關性。
　　同(tóng)時，振動測量傳感(gǎn)其在機電變換原(yuan)理方面存在差異(yì)性，輸㊙️出的電量形(xíng)式并不相同，一般(bān)會将機械量的🏃‍♂️振(zhen)動🈲信号轉化爲電(dian)阻、電感等電參數(shu)的變化，而且要設(shè)置專有的測量路(lù)線以便針對不同(tong)的機電變化原理(lǐ)，将傳感㊙️器的輸出(chū)電量轉化成爲後(hou)續💰顯示、記錄、分⚽析(xi)儀所接受🐉的電信(xin)号形式。
2．2電荷放大(dà)器
　　電荷放大器能(néng)夠将傳感器輸出(chū)的微弱電荷信号(hào)轉化爲放🙇🏻大的電(diàn)壓信号，同時又能(neng)夠将傳感器的🎯高(gao)阻抗輸出轉換成(chéng)低阻抗輸出，并成(cheng)功驅動後續電路(lù)。同時，在振動測量(liang)😘中，鑒于振動傳感(gǎn)器在特性上呈現(xiàn)出的差異性，測量(liang)參數涉及位移、速(su)度以及🧡加速度，而(ér)且這些被測振動(dòng)量的峰值🍓、振動頻(pín)率、周期和相位差(cha)等相關參數也應(ying)😘該包含其中，由此(ci)，爲了使測量參數(shù)能夠以最佳的方(fang)式獲得，在振動傳(chuán)感器與信号分析(xī)儀之間需要設置(zhi)電荷放大器以實(shi)現對位✔️移、速度和(hé)加速度等不同電(dian)荷量信号的放大(da)，并将其轉化💛成電(diàn)壓或是電流信号(hào)。
2．3振動信号分析儀(yí)
　　振動信号分析儀(yi)能夠顯示振動的(de)測量參數“加速度(dù)，速度🛀，位移值”，現場(chǎng)數據采集及分析(xi)功能，還可以㊙️正确(què)🌏診斷(如:不平衡，不(bú)對中，機械松動，軸(zhou)承故障，齒輪箱故(gu)障)引起的振動過(guò)大，指🙇🏻出故障發生(shēng)的位置及損壞程(cheng)度，從而全👉面的掌(zhang)握機器設備的運(yun)行狀況及發展趨(qu)勢。
3渦街流量計的(de)工作原理
　　本文渦(wo)街流量計是基于(yú)”卡門渦街“原理而(ér)發展而來的✍️一種(zhong)流量測量儀器，其(qí)利用流體振動原(yuán)理實💛現流量的🔞測(cè)量。渦街流量計是(shì)在流體的垂直流(liu)向上安裝一根或(huò)是多跟非流線型(xíng)旋渦發生體，在流(liu)體的流速達到特(tè)定比值時，會在阻(zu)流體的兩側各自(zì)釋放分離出兩串(chuan)規則的旋轉方向(xiang)💃🏻相反的旋渦👈，而且(qiě)在一定的🐪一定雷(lei)諾數範圍内流體(tǐ)的振動頻率與流(liú)速成相關性，運用(yòng)振動檢測技術檢(jian)測旋渦分離頻率(lü)就能夠推算出流(liu)體的平均⁉️流速和(he)流量，具體的工作(zuo)原理如圖2所示。

　　當前，渦街流(liú)量計已經成爲主(zhu)要流量測量儀器(qi)之一，因其測量可(ke)靠性好，測量範圍(wei)寬而被廣泛應用(yong)于石油、化工、發✌️電(diàn)等領域，在對液體(ti)、氣體、蒸汽的流量(liàng)計量及檢測和控(kong)制方面呈現良好(hao)的利用價值🐅。然而(er)，因爲渦街流量計(ji)是利用振動測量(liang)技術實現🔞流體測(cè)量的，其較易受到(dào)🌐外界的幹擾，影響(xiǎng)了其測🚶量精度;同(tóng)時，由于渦街傳感(gan)器傳輸的信号微(wēi)弱，在噪聲的影響(xiang)下小流量測量受(shòu)限。爲了保證渦街(jie)流🔴量計的測量精(jing)度，應充分地利用(yong)振動檢📧測技術，并(bing)減小電荷放大電(diàn)路的噪聲，從而提(tí)高其應用性能。
4振(zhen)動檢測技術在渦(wo)街流量計中的應(yīng)用
4．1渦街流量計流(liu)體振動檢測
　　渦街(jiē)流量計采用的是(shi)上述振動測量技(jì)術實現流體檢測(cè)的，對于渦街流量(liàng)計的振動檢測而(ér)言，其隻需檢🔅測流(liu)🚩體振動的🐆特征參(cān)數，也即流體在具(jù)體應🌈用管道中産(chan)生的旋渦❤️頻率即(ji)可實現🛀振動測量(liàng)獲取振動測量信(xin)号。當前，渦街流量(liàng)計中應用的振動(dòng)🙇‍♀️檢測方式可采用(yòng):壓電式🤩和電容式(shi)，壓電式是通過交(jiāo)替旋渦導緻的壓(yā)力脈動使其檢測(cè)元件壓🔞電晶體産(chan)生電☂️脈沖來進行(háng)檢測的，而電容式(shi)的檢測元件是電(diàn)容，其通過旋渦産(chǎn)生的壓差促使📧電(diàn)容量改變差值來(lai)實現振動測量，其(qi)中壓電元件在響(xiang)應速度，以及其不(bu)易受流體密度、粘(zhān)度和溫度的影響(xiang)，具✍️有良好的穩定(ding)性，由此得以在渦(wō)街流量計中廣泛(fàn)🧡應用🌏。渦街流量計(ji)流體振動檢測具(jù)體如圖3所示。

　　本文渦街流(liú)量計振動測量系(xi)統中的壓電式傳(chuan)感器的輸出的微(wēi)弱電信号，同上述(shù)振動測量系統一(yi)樣需要将電荷信(xin)号👈經過高輸入阻(zǔ)抗的前置放大器(qì)的阻抗交換之後(hòu)，才能夠将借助于(yú)放大檢波電路将(jiang)傳感器信号傳輸(shū)到顯示儀表或實(shi)現遠程傳♉輸，這一(yī)過程都是依據振(zhèn)動檢測的相關原(yuan)理和技✉️術來完成(cheng)的。
4．2渦街流量計傳(chuán)感器
　　渦街流量計(ji)傳感器采用壓電(diàn)傳感器，該傳感器(qì)測量效率👨‍❤️‍👨高，可不(bu)用直接接觸測量(liang)介質就能實現流(liú)🌍體測量，通常運用(yong)壓電元件的應力(lì)檢測方法來進行(háng)振動頻率的測量(liàng)，具✉️體操作過程是(shì)将有漩渦産生的(de)交替變化的壓力(lì)轉化爲壓電傳感(gǎn)器電荷信号，電荷(he)信号的變化頻率(lǜ)與旋渦脫落頻率(lǜ)相同，經過電子線(xiàn)路處理後的交變(bian)電荷轉化成旋渦(wō)✂️頻率，因旋渦頻率(lü)與流體流量成正(zhèng)相關性，由此也就(jiù)得💚到了流體流量(liàng)。利用壓電晶體元(yuan)件進行旋渦分離(lí)頻率的檢測，在柱(zhù)體後👅部兩側實現(xiàn)旋渦的交替分離(li)，從而促使壓力脈(mò)動的産生，經安裝(zhuāng)在主體候補尾流(liú)中順的探頭檢測(ce)到交變力，并使得(dé)位于探頭❓内部的(de)壓電晶體元件在(zai)交變力🤩的壓力作(zuò)用下産生變電荷(hé)，交變電荷信号在(zai)被檢測放🚶大器處(chù)理或數字信号處(chù)理後，輸出頻率信(xin)号，或😘是轉化成與(yǔ)流量成比例的4～20mA直(zhi)流标準信号輸出(chū)。
4．3渦街流量計放大(da)電路
　　渦街流量計(ji)中傳感器所輸出(chu)的電壓信号，需要(yào)放大電路👈将其放(fàng)大并對信号進行(hang)處理，利用振動測(ce)量技術的測量電(dian)路關鍵在于前置(zhì)放大器的設置，其(qí)不僅能夠将傳感(gan)器🏃的輸出信号從(cong)高阻抗變爲低阻(zu)抗，還能夠将傳感(gǎn)器微弱的電信号(hào)⭐進行放大。前置放(fang)大電路可采用電(dian)壓放大器或🎯是用(yòng)帶電融反饋的電(diàn)荷放大器，本文采(cǎi)用電荷放大器作(zuò)爲渦街流量計的(de)轉換裝置，放大、濾(lü)波、整形後變成頻(pín)率與流速成正比(bi)的脈沖信号，然後(hòu)進行計數處理得(de)到流量信号，以此(ci)來提🔅高渦街流量(liang)計的抗幹擾能✔️力(li)。
5結語
　　機械振動是(shì)一種常見的現象(xiang)，其直接影響着機(ji)器♋精度和💛正常運(yun)轉，而通過機械振(zhèn)動原理發展而來(lai)的振動測量技術(shu)則❌是工業控制和(he)生産中的重要👨‍❤️‍👨内(nèi)容之一，尤其與渦(wō)街🐆流量計中的振(zhèn)動檢測原理存在(zai)衆多相通處，爲振(zhèn)動檢測技術在渦(wō)街流量計中的應(ying)用提供了可能性(xìng)，由此，本文針對渦(wo)街流量計中振動(dong)檢測技術的應用(yong)具有重要的理論(lun)意義和使用價🐇值(zhi)，并能夠推動✏️渦街(jie)流量計的不斷創(chuang)新發展提供相關(guān)依據。

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