0引(yǐn)言
　　近年(nian)來，振動(dòng)測量技(jì)術得以(yǐ)在航空(kōng)、航天、電(diàn)子、船舶(bo)等多領(lǐng)域發展(zhan)和應用(yòng)，呈現出(chū)良好的(de)發展态(tài)勢，也因(yin)此成爲(wèi)了學者(zhě)們争相(xiàng)研究的(de)熱點話(hua)題。振動(dòng)測量技(ji)術是運(yùn)用現代(dài)檢測手(shǒu)段實現(xiàn)對機械(xie)結構振(zhen)動的檢(jiǎn)測，測量(liàng)其流體(ti)的振動(dòng)頻率，進(jin)而确定(ding)流體在(zai)管道中(zhōng)流速與(yǔ)流量，而(er)渦街流(liú)量計正(zheng)是一種(zhǒng)基于振(zhen)動測量(liàng)原理的(de)流量測(cè)量儀表(biǎo)，其主要(yào)用來測(ce)量渦街(jie)流體在(zài)管道中(zhōng)産生的(de)旋渦頻(pin)率，是依(yi)據流體(ti)振動頻(pín)率與流(liu)速之間(jian)的比例(lì)關系的(de)原理來(lai)工作的(de)。渦街流(liu)量計👈應(ying)用過程(cheng)中需要(yao)利用振(zhen)動檢測(cè)技術，将(jiang)振動量(liàng)轉化爲(wèi)相對應(yīng)的電荷(he)量，并将(jiāng)電荷量(liàng)轉化爲(wèi)電壓量(liàng)，而電荷(hé)♌放大器(qì)在這其(qi)中起了(le)關鍵性(xing)作用，由(you)此也👈成(cheng)了本文(wen)的研究(jiu)重💚點，爲(wèi)了提🐪升(sheng)渦街流(liú)量計的(de)測量精(jing)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼度。
1振動(dong)測量内(nei)容介紹(shào)
　　振動測(ce)量技術(shu)是一種(zhǒng)現代常(chang)用的流(liu)量測量(liang)方法之(zhī)😘一，其🧑🏾‍🤝‍🧑🏼依(yī)據振動(dòng)測量基(ji)本原理(lǐ)對機械(xiè)結構振(zhen)動進行(hang)檢測，并(bing)将振動(dong)🌈運動量(liàng)轉化爲(wei)與之成(chéng)一定比(bǐ)例的電(diàn)學或是(shi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻其它易(yì)于觀察(cha)、分析和(hé)處理的(de)物理💃🏻信(xìn)号，最後(hòu)通過對(dui)該信号(hao)頻率的(de)計算分(fèn)🤩析，獲取(qǔ)機械振(zhen)動結構(gou)的振動(dong)特性，從(cong)而實現(xiàn)對機械(xie)設備振(zhèn)🍉動的測(cè)量。
　　振動(dong)測量可(ke)根據結(jie)構振動(dòng)的類型(xíng)，将儀器(qì)設備的(de)振動信(xìn)号💃分爲(wei)兩類:确(què)定性振(zhèn)動和随(suí)機振動(dong)，本文♌所(suo)研究渦(wo)街流量(liang)計中流(liu)👨‍❤️‍👨體所引(yǐn)起的振(zhen)動，是其(qí)中的确(què)定性振(zhèn)動，利用(yong)振動傳(chuán)感器實(shí)現振動(dòng)信号的(de)✉️采集，對(duì)流體的(de)振動頻(pín)率進行(háng)測量，從(cong)而可以(yǐ)推算出(chū)流體的(de)流量與(yu)速度。該(gāi)‼️基于振(zhen)動測量(liang)技術原(yuan)理的渦(wō)街流量(liang)計目前(qián)已經被(bèi)廣🏃‍♂️泛用(yòng)于氣體(ti)、液體和(he)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼蒸汽流(liu)量的測(cè)量。同時(shí)，渦❌街流(liú)量計對(dui)于振動(dong)測量來(lái)說是檢(jiǎn)測流體(tǐ)振動的(de)特征參(can)數，在具(ju)體的測(ce)量過程(chéng)中可采(cai)用的方(fāng)法有三(san)類:機械(xie)量法、光(guāng)測法和(hé)電測法(fǎ)，本文所(suo)研究的(de)渦街流(liu)量計中(zhōng)的振動(dong)測量技(jì)術采用(yong)的是電(diàn)測法，運(yun)用振動(dòng)測量傳(chuan)感器獲(huo)取機械(xie)振動信(xìn)号,并将(jiāng)其轉化(huà)成💰電信(xìn)号，通過(guò)電荷放(fàng)大器進(jìn)行調理(lǐ)放大，進(jin)而确定(dìng)流體在(zài)管道中(zhong)流速與(yu)流量。
2振(zhèn)動測量(liang)系統的(de)構成
　　根(gen)據上述(shu)内容可(ke)知，本文(wén)振動測(cè)量系統(tǒng)研究中(zhōng)采💘用的(de)是電測(ce)法，這是(shì)振動測(ce)量中常(chang)用方法(fa)，與光測(cè)法和機(ji)械法比(bǐ)較而言(yan)，該方法(fǎ)具有使(shǐ)用頻率(lǜ)範圍寬(kuan)，動态範(fàn)圍廣，測(ce)量靈敏(mǐn)度高等(deng)優勢🍉，而(er)且電測(ce)法能夠(gòu)适用于(yu)不同的(de)測振傳(chuán)感😘器，而(ér)信号也(ye)便于被(bei)🤟記錄、處(chù)理和傳(chuán)送。由此(ci)，本文中(zhōng)的振動(dòng)🔞測量系(xì)統主要(yào)由:振動(dong)傳感器(qì)、電荷放(fàng)大器、信(xìn)号分析(xī)儀等構(gou)成，如圖(tu)1所示。

2．1振(zhen)動測量(liang)傳感器(qi)
　　振動測(ce)量傳感(gǎn)器是獲(huo)取振動(dòng)信息的(de)重要裝(zhuāng)置，是🚶振(zhen)動測☎️量(liang)系統的(de)核心部(bù)分，其種(zhǒng)類很多(duo)，在具體(tǐ)的應用(yong)測量中(zhōng)應結合(hé)不同的(de)測量方(fang)法和目(mù)的選用(yòng)不同的(de)傳感器(qi)，以保證(zheng)測量效(xiao)果。現代(dai)🤩振動測(ce)量傳感(gan)器完全(quan)改變了(le)傳統的(de)獨立🈲機(jī)械測量(liàng)裝置，已(yǐ)經成爲(wèi)整個振(zhen)動測量(liàng)系統的(de)一個重(zhòng)要組成(chéng)部分，用(yòng)來檢測(ce)位移、速(sù)度、加速(su)度、頻率(lü)和相位(wei)，而且還(hai)❄️與電💃荷(hé)放大器(qi)等相關(guan)電子線(xiàn)路存在(zài)密切相(xiang)關性。
　　同(tong)時，振動(dong)測量傳(chuan)感其在(zai)機電變(bian)換原理(lǐ)方面存(cun)在差異(yì)性，輸出(chu)的電量(liang)形式并(bìng)不相同(tong)，一般會(hui)将機械(xie)🥵量的振(zhèn)動信号(hao)轉化爲(wèi)電阻、電(diàn)感等電(dian)參數的(de)變化，而(ér)且要設(she)置專有(yǒu)的測👣量(liang)路線✊以(yǐ)便針對(duì)不同的(de)機電變(biàn)化原理(lǐ)，将傳感(gǎn)器的輸(shu)出電量(liang)轉化成(chéng)爲後續(xù)顯示、記(ji)錄、分析(xi)儀所接(jiē)受的電(dian)信号形(xíng)🏒式。
2．2電荷(hé)放大器(qì)
　　電荷放(fang)大器能(neng)夠将傳(chuán)感器輸(shu)出的微(wei)弱電荷(he)信号轉(zhuǎn)化爲放(fang)大的電(dian)壓信号(hao)，同時又(yòu)能夠将(jiang)傳感器(qì)的高阻(zu)抗輸出(chū)轉換成(chéng)低阻抗(kàng)輸出，并(bing)成功驅(qu)動後續(xù)電路。同(tong)時，在振(zhen)動測量(liang)中，鑒于(yú)振動傳(chuan)感器在(zài)特性上(shàng)呈現出(chū)㊙️的差異(yì)性，測量(liang)參數涉(shè)及位移(yí)、速度以(yi)及加速(su)度，而且(qiě)這些被(bei)測振動(dòng)量的峰(fēng)值✔️、振動(dòng)頻率、周(zhōu)期和相(xiàng)位差☔等(deng)相關參(cān)數也應(ying)🔴該包含(hán)其中，由(you)此，爲🌈了(le)使測量(liang)參數能(neng)💋夠以最(zuì)佳的方(fang)式獲得(dé)，在振動(dong)傳👌感器(qì)與信号(hao)分析儀(yí)❤️之間需(xū)要設置(zhi)電荷放(fang)大器以(yǐ)實現對(duì)位移、速(su)度和加(jia)速度等(deng)不同電(dian)荷量信(xin)号的放(fàng)大，并将(jiāng)其轉化(huà)成電壓(ya)☂️或是電(dian)流信号(hào)🐆。
2．3振動信(xin)号分析(xi)儀
　　振動(dong)信号分(fèn)析儀能(neng)夠顯示(shi)振動的(de)測量參(cān)數“加速(su)度，速度(dù)，位👌移值(zhí)”，現場數(shù)據采集(ji)及分析(xī)功能，還(hái)可以正(zhèng)确診斷(duàn)(如:不平(ping)衡，不對(dui)中，機械(xiè)松動，軸(zhou)承故障(zhàng)，齒輪箱(xiang)故障)引(yǐn)起的振(zhèn)動過大(dà)，指出故(gu)障☎️發生(sheng)的位置(zhì)及損壞(huài)程度，從(cóng)而全🐉面(miàn)的掌握(wo)機器設(shè)備的運(yun)行狀⭐況(kuang)及發展(zhǎn)趨🌈勢。
3渦(wō)街流量(liàng)計的工(gong)作原理(li)
　　本文渦(wo)街流量(liàng)計是基(ji)于”卡門(men)渦街“原(yuán)理而發(fa)展而來(lai)的一種(zhong)流🌈量測(ce)量儀器(qi)，其利用(yong)流體振(zhen)動原理(lǐ)實現流(liú)量的測(cè)量。渦街(jiē)🚶‍♀️流量計(jì)是在流(liú)體的垂(chui)直流向(xiang)上安裝(zhuāng)一根或(huò)👈是多跟(gēn)非流線(xiàn)型旋渦(wo)發生體(tǐ)，在流體(ti)的流速(su)達到特(tè)定比值(zhi)時，會✉️在(zai)阻流體(ti)☔的兩側(ce)各自釋(shi)放分離(li)出兩串(chuan)規則✔️的(de)旋轉方(fāng)向相反(fǎn)的旋渦(wo)，而且在(zai)一定的(de)一定雷(lei)諾數範(fan)圍内流(liú)體的振(zhèn)📱動頻率(lü)與流速(sù)❤️成相關(guan)性，運用(yòng)振動檢(jian)測技術(shu)檢測旋(xuan)渦分離(lí)頻率就(jiù)能夠推(tui)算出流(liu)體的平(píng)均流速(sù)和流量(liang)㊙️，具體的(de)工⭐作原(yuán)理如圖(tú)💞2所示。

　　當前，渦(wō)街流量(liang)計已經(jing)成爲主(zhǔ)要流量(liang)測量儀(yi)器之一(yī)，因其🌈測(cè)✏️量可靠(kào)性好，測(cè)量範圍(wéi)寬而被(bèi)廣泛應(yīng)用于石(shí)🚶‍♀️油、化工(gong)、發🧡電等(děng)領域，在(zài)對液體(tǐ)、氣體、蒸(zhēng)汽的流(liu)🔞量計量(liàng)🏃‍♂️及檢測(ce)和控制(zhi)方面呈(cheng)現良好(hao)💚的利用(yong)價值。然(rán)而，因爲(wei)🔞渦街流(liú)量🙇‍♀️計是(shi)利用振(zhèn)動測量(liang)技術實(shi)現流體(tǐ)測量的(de)，其較易(yi)受到外(wài)界的幹(gàn)擾，影響(xiǎng)了其測(ce)量精度(du);同時，由(yóu)于渦街(jiē)傳感器(qi)傳輸的(de)信号微(wei)弱，在噪(zao)聲的影(ying)響下小(xiao)流量測(ce)量受限(xian)。爲了保(bǎo)證渦街(jie)流量計(ji)的測量(liàng)精度，應(ying)充分地(dì)利用振(zhen)動檢測(cè)技術，并(bing)💃🏻減小電(diàn)荷☁️放大(da)電路的(de)噪聲，從(cong)而提高(gāo)其應用(yòng)性能。
4振(zhèn)動檢測(ce)技術在(zài)渦街流(liú)量計中(zhong)的應用(yong)
4．1渦街流(liú)量計流(liú)體振動(dong)檢測
　　渦(wo)街流量(liang)計采用(yòng)的是上(shàng)述振動(dong)測量技(jì)術實現(xiàn)流💚體檢(jiǎn)測的，對(dui)于渦街(jie)流量計(ji)的振動(dong)檢測而(er)言，其隻(zhi)🚶需檢🛀🏻測(cè)流體振(zhen)動的特(tè)征參數(shu)，也即流(liú)體在具(ju)體應用(yong)管道中(zhōng)産生的(de)旋渦頻(pin)率即可(kě)實現振(zhen)動測量(liàng)獲取振(zhen)動測🏃‍♂️量(liàng)信号。當(dang)前，渦街(jie)流量計(jì)中應用(yong)的振動(dong)檢測方(fāng)式可♍采(cǎi)用:壓電(diàn)式和電(dian)容式，壓(yā)電式是(shi)通過✌️交(jiāo)替旋渦(wō)導緻的(de)壓力脈(mò)動使其(qí)檢測元(yuán)件壓電(diàn)晶體産(chan)生電脈(mo)沖來進(jin)行檢🔆測(cè)的，而電(diàn)容式的(de)檢測元(yuan)件‼️是電(diàn)容，其通(tōng)過旋渦(wo)産生的(de)壓差促(cu)使電容(rong)量改💞變(bian)差值來(lái)實現振(zhen)動測量(liàng)，其中壓(yā)電元件(jiàn)在響🛀應(yīng)速🍉度，以(yi)及其不(bu)易受流(liú)體密度(du)、粘度和(he)溫度的(de)影響，具(jù)有良好(hao)的穩定(ding)性，由此(ci)得以在(zài)渦街流(liú)量計中(zhōng)廣泛應(ying)用。渦街(jie)流量計(ji)流體振(zhèn)動檢🌍測(ce)具體如(ru)圖3所示(shi)。

　　本(běn)文渦街(jiē)流量計(jì)振動測(ce)量系統(tǒng)中的壓(yā)電式傳(chuan)感器的(de)輸🤩出的(de)微弱電(dian)信号，同(tong)上述振(zhen)動測量(liang)系統一(yi)樣需要(yao)将電荷(he)信号經(jīng)過高輸(shū)入阻抗(kang)的前置(zhi)放大器(qì)的阻抗(kàng)交換之(zhī)後，才🥵能(néng)夠将借(jiè)助于放(fang)大檢波(bo)電路将(jiāng)傳感器(qì)信号傳(chuan)輸到顯(xiǎn)示儀表(biǎo)或實🐉現(xiàn)遠程傳(chuán)輸，這一(yi)過程都(dōu)是依據(ju)振動檢(jian)測的相(xiàng)🤞關原理(li)和技⛷️術(shu)來完成(cheng)的❗。
4．2渦街(jie)流量計(jì)傳感器(qi)
　　渦街流(liu)量計傳(chuán)感器采(cǎi)用壓電(dian)傳感器(qì)，該傳感(gan)器測💜量(liàng)效率高(gao)♍，可不用(yòng)直接接(jie)觸測量(liàng)介質就(jiù)能實現(xiàn)流體測(ce)量，通🆚常(cháng)運🈲用壓(ya)電元🥰件(jiàn)的應力(li)檢測方(fang)法來進(jìn)行振動(dòng)頻率的(de)測量，具(ju)體操作(zuo)過程是(shì)将有漩(xuán)渦産♋生(sheng)的交替(ti)變化的(de)壓力轉(zhuǎn)化爲壓(ya)電傳感(gǎn)器電荷(hé)信㊙️号，電(diàn)荷信号(hao)☂️的變化(hua)頻率與(yu)旋渦脫(tuō)落頻率(lü)相同，經(jīng)💘過電子(zǐ)線路處(chù)📱理後的(de)交變電(dian)💋荷轉化(hua)成旋渦(wō)頻率，因(yin)旋渦頻(pín)♈率與流(liú)體流量(liang)成正相(xiàng)關性，由(you)此也就(jiù)得到🔴了(le)流體流(liu)量。利用(yòng)壓電晶(jing)體元件(jian)進行旋(xuan)渦分離(li)頻率的(de)檢測，在(zài)柱體後(hòu)⭕部兩側(ce)實現旋(xuán)渦的交(jiāo)🈚替分離(lí)，從而促(cù)使壓力(lì)脈動的(de)産生，經(jing)安裝在(zài)主體候(hòu)補👉尾流(liú)中順的(de)探頭檢(jiǎn)測到交(jiāo)變力，并(bing)使得位(wèi)于探頭(tou)内部的(de)壓電晶(jīng)體元件(jiàn)在交變(bian)力的壓(yā)力作用(yong)下産生(sheng)變電荷(he)⛹🏻‍♀️，交變電(diàn)荷信号(hào)在被檢(jiǎn)🌈測放💋大(da)器處理(li)或數字(zi)信号處(chu)理後，輸(shu)出頻率(lü)信号，或(huo)是轉化(huà)成與流(liu)量成比(bi)例的4～20mA直(zhi)流标📐準(zhǔn)信号輸(shū)出。
4．3渦街(jiē)流量計(ji)放大電(dian)路
　　渦街(jiē)流量計(jì)中傳感(gǎn)器所輸(shu)出的電(diàn)壓信号(hào)，需要放(fàng)大電路(lu)将其放(fàng)大并對(duì)信号進(jin)行處理(li)，利用振(zhen)動測量(liang)技術的(de)測量電(dian)路關鍵(jian)在于前(qian)置放大(dà)器的設(shè)置，其不(bú)僅👣能夠(gòu)将傳感(gan)器的輸(shū)出信号(hao)從高阻(zu)抗變爲(wei)低阻抗(kang)，還🌈能夠(gòu)将傳感(gǎn)器微弱(ruò)🔞的電信(xìn)号進行(háng)放大。前(qián)置放大(da)電路可(kě)采用電(diàn)壓放大(dà)器或是(shì)用帶電(dian)融👌反饋(kui)的電荷(he)放🔱大器(qì)，本文采(cai)用🧑🏽‍🤝‍🧑🏻電荷(hé)放大器(qì)作爲渦(wo)🆚街流量(liàng)計的轉(zhuǎn)換裝置(zhì)，放大、濾(lǜ)波、整形(xíng)後變成(cheng)頻率與(yǔ)🥵流速成(cheng)正比的(de)脈沖信(xin)号，然後(hòu)進行計(ji)數處理(lǐ)得到流(liu)量信号(hào)，以此來(lai)提高渦(wo)街流量(liang)計的抗(kang)幹擾能(néng)力。
5結語(yǔ)
　　機械振(zhen)動是一(yī)種常見(jian)的現象(xiang)，其直接(jie)影響着(zhe)機器精(jing)度和正(zheng)常運轉(zhuǎn)，而通過(guò)機械振(zhèn)動原理(lǐ)發展而(er)來的振(zhèn)🔞動測💰量(liàng)技術則(zé)是工業(yè)控制和(he)生産中(zhong)的重要(yao)内容之(zhī)一，尤其(qi)與渦街(jie)流量計(ji)中的振(zhen)動檢測(ce)原理存(cún)在衆多(duo)💞相通處(chu)，爲振動(dong)檢測技(ji)術在渦(wo)街流量(liang)計💁中的(de)應用提(ti)🔞供了可(ke)能性💘，由(yóu)此，本文(wen)針對渦(wo)街流量(liang)計中振(zhèn)動檢測(cè)技術的(de)應用具(ju)有重要(yào)的理論(lun)意義🔞和(hé)使用價(jia)值，并能(néng)♌夠推動(dòng)渦街流(liu)量計的(de)不斷創(chuàng)新發展(zhan)提供相(xiàng)關依據(jù)。

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