0引言
　　近年(nian)來，振動測量(liàng)技術得以在(zài)航空、航天、電(diàn)子、船舶等多(duo)領域發展和(he)應用，呈現出(chu)良好的發展(zhǎn)态勢，也因此(ci)成爲㊙️了學🧑🏽‍🤝‍🧑🏻者(zhe)們✏️争相研究(jiu)的熱點話題(tí)。振動測量技(jì)術是運用現(xiàn)代檢測手段(duan)🧡實現對機械(xiè)結構振動的(de)檢測，測量其(qí)流💞體的振動(dòng)頻率，進而确(què)定流體🏃🏻‍♂️在管(guan)道中流速與(yǔ)流量，而渦街(jiē)流量計正是(shi)一種基于振(zhen)動測量原理(lǐ)的流量測量(liàng)儀表，其主🚶要(yào)用來測量渦(wo)街流體在管(guǎn)道中産生的(de)旋渦頻🐪率，是(shi)依據🎯流體振(zhen)動頻率🛀與流(liú)速之間的比(bǐ)例關系的原(yuan)理來工作的(de)。渦街💃流量計(jì)應用過程中(zhong)需要利♈用振(zhen)動檢測技術(shu)，将👣振動量轉(zhuǎn)化爲相對應(yīng)的電荷🐕量，并(bìng)将電荷量轉(zhuǎn)化爲電❌壓量(liàng)，而電荷🚶放大(da)器在這其中(zhōng)起了關鍵性(xing)作用，由此也(yě)成了本文的(de)研究重點，爲(wei)了提升渦街(jie)流量計的測(ce)量精度。
1振動(dong)測量内容介(jie)紹
　　振動測量(liàng)技術是一種(zhong)現代常用的(de)流量測量方(fāng)法之一，其依(yī)據🛀🏻振動測量(liang)基本原理對(duì)機械結構振(zhèn)動進行檢測(ce)，并将振動運(yùn)動量轉化爲(wei)與之成一定(dìng)比例的電👨‍❤️‍👨學(xue)或是其它易(yì)⛱️于觀察、分析(xi)和處理的物(wù)理信号，最後(hou)通過對該⭕信(xin)号頻率的計(jì)算分析，獲取(qǔ)機械振動結(jie)構的振動特(te)性，從而實現(xiàn)對機械設備(bei)振動的測量(liang)。
　　振動測量可(kě)根據結構振(zhen)動的類型，将(jiang)儀器設備的(de)振動信号💚分(fèn)爲兩類:确定(dìng)性振動和随(suí)機振動，本文(wén)所研究渦🧑🏽‍🤝‍🧑🏻街(jiē)流☁️量計中流(liú)體所引起的(de)振動，是其中(zhōng)的确定☀️性振(zhen)動，利用振動(dòng)傳感器實現(xiàn)振動信号的(de)采集，對流♉體(ti)的振動頻率(lü)進行🙇‍♀️測量，從(cóng)而可以推算(suan)出流體的流(liu)量與速度。該(gai)基于振動測(cè)量技術原理(li)的渦街流量(liàng)計目前已經(jīng)被廣泛用于(yu)氣體、液體和(he)蒸汽流量的(de)測量。同時，渦(wo)街流量計🤟對(dui)于振動測量(liang)來說是檢測(cè)流體振動的(de)特征參數，在(zai)具體的測量(liàng)過程中可采(cai)用的方法👉有(you)三類:機械量(liang)法、光測法和(hé)電測法，本文(wén)所研👄究的渦(wo)街流量計中(zhong)的振動測量(liàng)技術采用的(de)是電測法，運(yun)用振動測量(liàng)傳感器獲取(qu)機械振動信(xìn)号,并将其轉(zhuǎn)化成電信号(hao)，通過電荷放(fàng)🎯大器進行調(diào)理放大，進而(er)确定流體在(zai)㊙️管👈道中流速(sù)與流量。
2振動(dong)測量系統的(de)構成
　　根據上(shàng)述内容可知(zhī)，本文振動測(ce)量系統研究(jiū)中采用的是(shì)🌍電測法，這是(shi)振動測量中(zhōng)常用方法，與(yǔ)光測法和☂️機(jī)械法比較而(er)言，該㊙️方法具(jù)有使用頻率(lü)範圍寬，動态(tài)範圍廣，測量(liang)靈敏度高等(deng)優勢，而且電(dian)測法能夠适(shì)用于不同的(de)🔴測振傳感器(qì)，而信号也便(biàn)于被記錄、處(chu)理和傳送。由(you)此，本文中的(de)振動測量系(xi)統主要由:振(zhèn)動傳感器、電(diàn)荷放大器、信(xìn)号分析儀等(deng)構成，如圖1所(suo)示。

2．1振動測量(liang)傳感器
　　振動(dòng)測量傳感器(qì)是獲取振動(dòng)信息的重要(yào)裝置，是振動(dòng)測量系⭐統的(de)核心部分，其(qí)種類很多，在(zài)具體的應用(yong)測量中應結(jié)合不同🐇的測(cè)量方法和目(mu)的選用不同(tong)的🈲傳感器，以(yi)保證測量效(xiào)果。現代振動(dòng)測量傳感器(qì)完全🌈改變了(le)傳統的獨立(li)機械測量裝(zhuāng)置，已經成爲(wèi)整個振動測(cè)量系統的一(yi)個重要組成(chéng)部分，用👌來檢(jian)測位移、速度(dù)、加速度、頻率(lü)和相位，而且(qie)還與電荷放(fang)大器等相關(guan)電子線路存(cún)在密切相關(guān)性。
　　同時，振動(dòng)測量傳感其(qi)在機電變換(huan)原理方面存(cun)在差異性，輸(shū)出的電量形(xíng)式并不相同(tong)，一般會将機(ji)械量的振動(dòng)信号轉化爲(wèi)電阻、電感等(deng)電參數的變(bian)化🈲，而且要設(shè)置專有的測(ce)✍️量路線以便(biàn)針對不同的(de)機電變化原(yuán)理，将傳感🔞器(qì)的輸出電量(liang)轉化成爲後(hou)續顯示、記錄(lu)、分🐪析儀所接(jiē)受的電信号(hao)形式。
2．2電荷放(fang)大器
　　電荷放(fang)大器能夠将(jiāng)傳感器輸出(chu)的微弱電荷(hé)信号🏃‍♂️轉化爲(wei)放大的電壓(yā)信号，同時又(yòu)能夠将傳感(gǎn)器的❌高阻抗(kàng)輸☔出轉換成(chéng)低阻抗輸出(chū)，并成功驅動(dong)後續電路。同(tóng)時，在振動測(ce)量中，鑒于振(zhen)動傳感器在(zài)特性上呈現(xian)出的差異性(xing)，測量參數涉(she)及位移、速度(du)以及❓加速度(dù)，而且這些被(bèi)測振🔞動量的(de)峰值👅、振動頻(pin)率、周🔞期和相(xiàng)位差等相關(guān)參數也應該(gāi)包含其中，由(you)☂️此，爲了使測(ce)量參數能夠(gòu)以最佳的方(fāng)式獲得，在振(zhèn)動傳感器與(yǔ)信号分析儀(yí)之間需要設(shè)置電⭐荷放大(dà)器以實現對(dui)位移、速度和(he)加速度等不(bú)同電荷量信(xìn)号的🏃放大，并(bing)将其轉化成(cheng)電壓或是電(dian)流信号。
2．3振動(dong)信号分析儀(yi)
　　振動信号分(fèn)析儀能夠顯(xian)示振動的測(cè)量參數“加速(su)度，速度，位移(yí)值”，現場數據(jù)采集及分析(xī)功能，還可以(yǐ)正确診斷(如(rú):不🏃‍♀️平衡，不對(dui)中，機械松動(dong)，軸承故障，齒(chǐ)輪箱故障)引(yin)起的振動過(guò)大，指出故障(zhàng)🥵發生的位置(zhi)及損壞程度(dù)，從而全面的(de)掌握機器設(she)備的運行狀(zhuàng)況及發展趨(qu)🔞勢。
3渦街流量(liang)計的工作原(yuán)理
　　本文渦街(jie)流量計是基(ji)于”卡門渦街(jiē)“原理而發展(zhan)而來的♻️一種(zhong)流量測量儀(yi)器，其利用流(liú)體振動原理(lǐ)實🔞現流量的(de)測量🆚。渦街流(liú)量計是在流(liu)體的垂直流(liú)向上安裝一(yi)根或是多跟(gēn)非流線🔴型旋(xuán)渦📞發生體，在(zai)流體的流速(sù)達到特定比(bi)值時，會在阻(zǔ)流體的兩側(cè)各自釋放分(fèn)離出兩串規(gui)則的旋轉方(fāng)向相反的旋(xuán)渦💁，而且在一(yī)定的一定雷(léi)諾數範圍内(nèi)流體的振動(dòng)頻率與流速(su)成相關性，運(yun)用振動檢測(ce)技術檢測旋(xuan)渦分離頻率(lü)就能夠推算(suàn)出流體的平(píng)均流速和流(liu)量，具體的工(gōng)🌈作原理如圖(tú)2所示。

　　當前，渦(wo)街流量計已(yǐ)經成爲主要(yào)流量測量儀(yi)器之一⛱️，因其(qi)測量可靠性(xing)好，測量範圍(wéi)寬而被廣泛(fàn)應用♉于石油(yóu)、化🈲工、發電等(deng)領域🌏，在對液(yè)體、氣體、蒸汽(qì)的流㊙️量計量(liàng)及檢測和控(kòng)制方面呈現(xiàn)良好的利用(yòng)價值。然而，因(yin)爲渦街流量(liàng)計是利用振(zhèn)動測量技術(shù)實現🚩流體測(cè)量的，其較易(yi)受到💁外界的(de)幹擾，影響了(le)其測量精度(du);同時，由于渦(wo)街傳感器傳(chuán)輸的信号微(wei)弱，在🙇‍♀️噪聲的(de)影響下小流(liu)量測量受限(xian)。爲🎯了保證渦(wō)街流量計的(de)測量精度，應(yīng)🔆充分地利用(yong)振動檢測技(ji)術，并減小電(diàn)荷放大電路(lu)的噪聲，從而(er)提高其應用(yòng)性能。
4振動檢(jian)測技術在渦(wo)街流量計中(zhong)的應用
4．1渦街(jiē)流量計流體(tǐ)振動檢測
　　渦(wō)街流量計采(cǎi)用的是上述(shu)振動測量技(ji)術實現流體(tǐ)檢測的🎯，對📧于(yú)渦街流量計(jì)的振動檢測(cè)而言，其隻需(xū)檢👉測流體振(zhen)動的特征參(can)數，也即流體(ti)在具體應用(yong)管道中産生(sheng)的旋渦頻率(lü)即可實現振(zhen)動測量獲❗取(qǔ)振動測量信(xìn)号。當前，渦街(jiē)流量計中應(yīng)用的振動檢(jian)測方式可采(cai)用:壓電式和(he)電容式，壓💛電(diàn)式是通過交(jiao)替旋渦導緻(zhì)的壓力脈動(dòng)使✨其檢測元(yuan)件壓電晶體(tǐ)産生電脈沖(chong)來進行檢測(cè)的，而電容式(shi)的檢測元件(jiàn)是電容，其通(tong)過旋🌈渦産生(sheng)的壓差促使(shi)🔱電容量改變(bian)差值來實現(xian)振動測量，其(qí)中壓電元件(jian)在響應速度(dù)，以及其不易(yì)受流體密度(du)、粘度和溫度(du)的影響，具😍有(you)良好的穩定(dìng)性，由此得以(yi)在渦街流量(liàng)計中廣泛應(ying)用🌈。渦街流量(liang)計流體振動(dòng)檢測具體如(ru)圖3所示。

　　本(ben)文渦街流量(liang)計振動測量(liàng)系統中的壓(yā)電式傳感💚器(qì)的輸🥵出的微(wēi)弱電信号，同(tong)上述振動測(ce)量系統一樣(yang)需要将⚽電荷(he)信号經過高(gao)輸入阻抗的(de)前置放大器(qì)的阻抗交換(huan)之後，才能夠(gòu)将✉️借助于放(fang)大檢波電路(lù)将傳感器信(xin)号傳輸到顯(xian)示儀表或實(shí)現遠程傳輸(shu)，這一過程都(dou)是依據振動(dong)檢測的相關(guān)原理和技術(shù)來完成的。
4．2渦(wo)街流量計傳(chuan)感器
　　渦街流(liu)量計傳感器(qì)采用壓電傳(chuán)感器，該傳感(gǎn)器測量效率(lü)高🌍，可不用直(zhi)接接觸測量(liang)介質就能實(shi)現流體測量(liàng)，通常運用壓(ya)電元件的應(yīng)力檢測方法(fǎ)來進行振動(dòng)頻率的測量(liàng)，具體操作過(guò)程是🐉将有漩(xuán)渦産🔞生的交(jiāo)替變化的壓(yā)力轉化爲壓(yā)電傳感器電(diàn)荷信🤞号，電荷(he)信号的變化(hua)頻率與旋渦(wō)脫落頻率相(xiàng)同，經🌈過電子(zi)線路處理後(hòu)的交變電荷(hé)轉化成旋渦(wō)頻率，因旋渦(wō)頻率與流體(ti)流量成正相(xiàng)關性，由此也(ye)就得到了流(liu)體流量。利用(yong)壓電晶體元(yuan)件進🎯行旋渦(wō)分離頻率的(de)檢測，在柱體(ti)後🙇‍♀️部兩側實(shí)現旋渦的交(jiāo)替分離，從而(ér)促使壓力脈(mò)動的産生，經(jīng)安裝在主體(ti)候補尾流中(zhong)順的探頭檢(jiǎn)測到交變力(li)，并使得位于(yú)探頭🌈内部的(de)壓電晶體元(yuán)件在交變力(lì)的壓力作用(yòng)下産生變電(dian)荷，交變電荷(hé)信号在被檢(jian)測放大器處(chù)理或數字信(xin)号處理後，輸(shu)出頻率信号(hào)，或是轉化成(chéng)與👈流量成比(bǐ)例的4～20mA直流标(biāo)準信号輸出(chu)。
4．3渦街流量計(ji)放大電路
　　渦(wō)街流量計中(zhong)傳感器所輸(shu)出的電壓信(xìn)号，需要放大(da)電路将✨其放(fàng)大并對信号(hào)進行處理，利(li)用振動測量(liàng)技術的測量(liang)💯電路關鍵在(zai)于前置放大(da)器的設置，其(qi)不僅能夠将(jiang)傳感器的輸(shū)出信号從高(gao)阻抗變爲低(di)阻抗，還能夠(gòu)将傳感器微(wēi)弱的電信号(hao)進行放大‼️。前(qián)置放大電路(lu)可采用電壓(ya)放大器或是(shì)用帶電融反(fǎn)饋的電荷🌈放(fang)大器，本文采(cai)用♍電荷放大(da)器作爲渦街(jiē)流量計的轉(zhuan)換✨裝置，放大(da)、濾波、整🔞形後(hou)變成頻率與(yu)流速成正比(bǐ)的脈❤️沖信号(hao)，然後進行計(ji)數處理得到(dào)流量信号，以(yi)此來提高渦(wō)街流量計的(de)抗幹💞擾能力(lì)。
5結語
　　機械振(zhen)動是一種常(cháng)見的現象，其(qi)直接影響着(zhe)機器精度和(hé)正❗常運轉，而(er)通過機械振(zhen)動原理發展(zhan)而來⛱️的振動(dòng)測量技術則(ze)是工業控制(zhì)和生産中的(de)重要内容之(zhī)♊一，尤其與渦(wō)街流量計🌈中(zhōng)的振動檢測(ce)原理存在衆(zhōng)多相通處，爲(wèi)♻️振動檢測技(jì)術在渦🔱街流(liú)量計📧中的應(yīng)用提供了可(kě)能性⛹🏻‍♀️，由此，本(ben)文針對渦街(jie)流量計中振(zhèn)動檢測☔技術(shù)的應用具有(you)重要的理論(lun)意義和使用(yòng)價值，并能夠(gou)推動渦街流(liu)量計的不斷(duàn)創新發展提(tí)供相關依據(jù)。

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