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    李振勝：廣東江門市大光明農(nóng)化公司

    LUGB系列渦街流量傳感器是一種采用壓電晶體作為檢測元件的新型應(yīng)力檢測式渦街流量傳感器。該儀表具有量程比寬、精度高、壓力損失小、介質(zhì)通用性好、有與流量成比例的脈沖信號輸出，便于和計算機聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點。由于傳感器采用的檢測探頭與旋渦發(fā)生體分開安裝，而且耐高溫的壓電晶體不與介質(zhì)接觸，因此，儀表結(jié)構(gòu)簡單、通用性,具有高度穩(wěn)定性，可用于各種氣體、液體和蒸汽的流量檢測和計量，LUGB流量傳感器可與流量顯示儀配套使用。

    流量顯示不正常的原因可能由于傳感器故障，也可能來自顯示儀表，還有可能來自管道和工況方面的原因，因此分析故障原因時應(yīng)對系統(tǒng)作全面的考察。本文就LUGB系列渦街流量計的工作原理及測量、故障處理作一些探討。

    1  工作原理

    1.1 傳感器的工作原理

    渦街流量計是基于“卡門”、“渦街”原理而研制的一種新型流量計。流量傳感器是由一個與公稱直徑相同的表體和一個斷面為三角形的柱體組成。三角形柱體軸線與被測介質(zhì)流動方向垂直，其三角形底面迎向來流。在流體中插入柱狀物體時，在柱狀物體的兩側(cè)將交替產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦列，稱謂“卡門渦街現(xiàn)象”。卡門渦街的頻率與流速成正比，可用下式表示。
                                                （1）

    式（1）F表示旋渦頻率；V表示管道內(nèi)平均流速；d表示柱狀體迎流面寬度；D表示管道內(nèi)徑；St表示斯特羅哈數(shù)，在雷諾數(shù)104～106范圍內(nèi)，是一個無量綱常數(shù)。

    由于旋渦分離在柱體兩面三側(cè)產(chǎn)生壓力脈動，通過柱體上的導(dǎo)壓孔，在插入柱體內(nèi)部的探頭體產(chǎn)生交變應(yīng)力，埋設(shè)在探頭體內(nèi)的壓電晶體元件受交變應(yīng)力作用而產(chǎn)生交變電荷。檢測放大器將交變電荷進行變換處理后，輸出頻率與旋渦分離頻率相同的電壓和電流脈沖信號。此脈沖信號頻率等于旋渦分離頻率，將其轉(zhuǎn)換為頻率信號送入放大器，由放大器進行放大、整形和轉(zhuǎn)換，得到與流速成比例的4～20mA直流電流信號，進而求出體積流量。

    1.2 傳感器的電路構(gòu)成

    電路構(gòu)成方框圖1如圖所示，各部分功能如下：

圖1 傳感器電路構(gòu)成圖

    （1）電荷/電壓交換器

    從壓電元件輸出的交變電荷/電壓交換器轉(zhuǎn)換成與電荷量成比例的電壓。

    （2）可調(diào)增益電壓放大器

    經(jīng)電荷/電壓交換器的電壓信號較小，這級進行電壓放大。

    （3）低通濾波器

    低流速時（輸出電壓小），高頻繁噪聲由于低通特性而被消除；高流速時（輸出電壓大）隨著低通特性被解除，使其具有限幅特性，防止在信號中所包含的低頻噪聲放大。

    （4）施密特觸發(fā)器

    （5）把渦街頻率的交流電壓轉(zhuǎn)換成一定幅度的脈沖信號。由于施密特電路對輸入、輸出信號具有滯后作用，因此能夠防止由噪聲產(chǎn)生的振蕩。

    （6）脈沖輸出放大

    把整形后的脈沖信號放大，使之轉(zhuǎn)換成二次表輸入端相適應(yīng)的脈沖信號。

    1.2 可編程積算流量儀

    可編程積算流量儀是自動化儀表中的一個主品種，其應(yīng)用的主要特色是輸入信號形式多樣，滿足不同一次儀表信號輸出的要求和不同的補償信號輸入的要求:顯示內(nèi)容豐富，既可分散測量，又可集中管理控制，與上位機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成能源計量管理系統(tǒng)工程，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、醫(yī)藥、機械制造等行業(yè)。

    儀表對表示瞬時流量的輸入信號進行測量，并對信號與流量的對應(yīng)關(guān)系進行運算，得到瞬時流量，并對瞬對流量進行累積。儀表由信號輸入保護、信號處理、中央處理單元、顯示單元、操作單元、電源等基本部分組成。根據(jù)儀表功能，增加告警、變送輸出、通訊接口、打印接口，外供電源等。

    2  流量的測量

    流量測量是將傳感器檢測放大器輸出的脈沖信號通過積算儀處理，按一定程序進行累積，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的瞬時流量的過程。

    累積量：儀表對輸入脈沖進行累積，當(dāng)累積值達到1個流量計算單位時，累積量加1。

    瞬時流量：儀表先將輸入脈沖信號計算成頻率，在此過程中與下述兩個參數(shù)相關(guān)。參數(shù)OYS