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氩气流量计内部结构原理图

氩气流量计由传感器和流量积算仪两部分组成,如下图所示。传感器由旋涡发生体(阻 流体、检测元件、壳体等部分组成。流量积算仪则包括信号处理电路(由前置放大器、滤波 整形电路组成)、微处理器、A/D 转换电路、按键、电源、输出接口电路、显示、通讯电路等部分组成。 
氩气流量计结构图
氩气流量计的传感器由旋涡发生体(阻流体)、检测元件、壳体等部分组成。
 
1、旋涡发生体
旋涡发生体与测量管道的轴线垂直,可通过焊接在壳体内或用密封件安装在壳体内,其 功能就是产生卡门涡街。 
旋涡发生体是流量计的主要部件,它的形状、几何参数与涡街流量计的流量特性(仪表 系数、线性度、范围度、重复性等)和阻力特性密切相关,具有以下特点: 
1、应有非流线型、对称的截面,流体通过时可产生均匀的旋涡,截面的边缘锋利能使得旋涡在发生体轴线方向上同步分离;在较宽的雷诺数范围内,有稳定的旋涡分离点,保持恒定 的斯特劳哈尔数; 
2、可产生强烈的涡街,信号的信噪比高,便于信号的检测;
3、形状和结构简单,便于加工;
4、满足不同介质对发生体的要求,如高温、低温、耐腐蚀、耐磨蚀、耐脏污等。
旋涡发生体形状各异,种类繁多,据目前已开发出的旋涡发生体可分为单旋涡发生体和 多旋涡发生体两类,如下图所示。 
单旋涡发生体 单旋涡发生体的基本形有圆柱、矩形柱、三角柱和T 型,其他形状皆为这些基本形的变 形。三角柱形旋涡发生体是应用最广泛的一种,如下图所示。各尺寸之间的比例关系大致如下:
d/D=0.2~0.3;c/D=0.1~0.2;b/d=1~1.5;θ=15 
为提高氩气流量计强度和稳定性,可采用多旋涡发生体,如下图所示,不过它的应用并不普遍。 
 
2、检测元件
检测元件安装在壳体上,可采用热敏、应变、磁电、电容、应力、光电、超声等敏感元 件制作,用以检测发生体产生的卡门涡街信号。其检测方式有下面几种形式: 
1、用设置在旋涡发生体内的传感器直接检测发生体两侧压力脉动,简称“体内法”;
2、旋涡发生体上开设导压孔,在导压孔中安装传感器检测发生体两侧差压,简称“导压法”;
3、检测旋涡发生体周围交变环流,简称“交变环流法”;
4、检测旋涡发生体背面交变差压,简称“背面差压法”;
5、检测尾流中旋涡列,简称“尾流法”。
 
氩气流量计工作原理 
在流体中设置非流线型旋涡发生体(阻流体),则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街,如图(一)所示。
旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为 f,被测介质来流的平均速度为 V,旋涡发生体迎流面宽度为 d,表体通径为 D,根据卡曼涡街原理,有如下关系式:
f=StV/d   公式(1)
式中:
f-发生体一侧产生的卡门旋涡频率
St-斯特罗哈尔数(无量纲数)
V-流体的平均流速
d-旋涡发生体的宽度
由此可见,通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。其中,斯特罗哈尔数(St)是无因次未知数,图(二)表示斯特罗哈尔数(St)与雷诺数(Re)的关系。
在曲线表中 St=0.17 的平直部分,漩涡的释放频率与流速成正比,即为涡街流量传感器测量范围度。只要检测出频率 f 就可以求得管内流体的流速,由流速 V 求出体积流量。所测得的脉冲数与体积量之比,称为仪表常数(K),见式(2)
K=N/Q(1/m3)   公式(2)
式中:K=仪表常数(1/m3)。
N=脉冲个数
Q=体积流量(m3)