1. 工作原理

    電子數(shù)字直讀式渦街流量計(jì)是基于“卡門”渦街原理而研制成的一種新型流量儀表。在流體管道中插入一個旋渦發(fā)生體，當(dāng)管道中有流體流動時(shí)，在旋渦發(fā)生體的兩側(cè)將交替產(chǎn)生旋渦，在其下游交替排列的旋渦列被稱為“渦街”，旋渦通過發(fā)生體兩側(cè)的引壓孑L對檢測探頭產(chǎn)生作用力，封裝在探頭中的壓電晶體受交變應(yīng)力的作用而產(chǎn)生交變電荷，交變電荷信號經(jīng)放大、整形、輸出頻率為ƒ的脈沖信號，該脈沖信號與管道的平均流速V成正比，與旋渦發(fā)生體柱寬成反比，用公式表示為：

    式中S_r為斯特勞哈爾數(shù)（對一定柱體是～個常數(shù)）；D_g為傳感器內(nèi)徑。

    由上式可知，通過測量渦街流量變送器的頻率就可計(jì)算出管道的平均流速，進(jìn)而求出體積流量，用公式表示為Q―Kf（K為儀表常數(shù)），流過管道的流量Q與檢測元件輸出的脈沖頻率ƒ成正比，其比例系數(shù)K即為渦街流量變送器的儀表常數(shù)。渦街流量變送器輸出的脈沖信號分為三路，一路進(jìn)入瞬時(shí)流量顯示電路，一路進(jìn)入累計(jì)流量顯示電路，一路進(jìn)入F/V轉(zhuǎn)換電路輸出4∼20mA標(biāo)準(zhǔn)信號，完成流量計(jì)量。

    數(shù)字直讀式渦街流量計(jì)工作原理框圖見圖1。

    2. 主要功能及性能

    （1）瞬時(shí)流量數(shù)字顯示功能。流量計(jì)表頭配有三位液晶數(shù)字顯示功能，每個采樣周期刷新1次，顯示位數(shù)為2位整數(shù)、l位小數(shù)，最大視值誤差為±0.1。

    （2）累計(jì)流量顯示功能。累計(jì)流量是注水計(jì)量的主要參數(shù)，該流量計(jì)的表頭具有8位液晶數(shù)字顯示累計(jì)量。且累計(jì)量小數(shù)點(diǎn)位可根據(jù)計(jì)量精度任意漫定，每隔1個采樣周期累加1次，連續(xù)累計(jì)，數(shù)字顯示清晰，讀數(shù)直觀方便。

    （3）流量系數(shù)預(yù)置功能。由于渦街流量變送器流量系數(shù)分散性大，1塊表對應(yīng)1個流量系數(shù)，為了使儀表表頭具有通用性。特設(shè)囂該功能。根據(jù)流量系數(shù)的不同由撥動開關(guān)和鍵盤對流量系數(shù)進(jìn)行預(yù)置，一旦預(yù)置，系數(shù)即被記憶，無需重復(fù)設(shè)置，鍵盤純數(shù)字操作，簡單明了，儀表常數(shù)在出廠時(shí)一次設(shè)定，無需現(xiàn)場工人操作。

    （4）掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能。儀表在線計(jì)量過程中，不會因停電而丟失累計(jì)流量數(shù)據(jù)。

    （5）累計(jì)流量節(jié)電運(yùn)行功能。當(dāng)流量變送器由正常運(yùn)行狀態(tài)（輸出脈沖信號）轉(zhuǎn)入停止岷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)（無脈沖信號輸出），累計(jì)流量電路自動進(jìn)入節(jié)電岷運(yùn)行方式，即將累計(jì)的數(shù)據(jù)自動保護(hù)起來，并熄滅顯示器；在流量變送器重新工作時(shí)，累計(jì)流量電路自動喚醒，由節(jié)電運(yùn)行方式，轉(zhuǎn)入正常計(jì)量。

    （6）流量計(jì)傳感器不接觸介質(zhì)，耐磨損，可靠性高。

    （7）無可動部件和易損件，阻力系數(shù)小，是一種理想的節(jié)能型儀表。

    （8）儀表特性不受介質(zhì)溫度、壓力、密度和成份的影響。

    （9）具有精度高、檢驗(yàn)周期長、流量范圍寬等特點(diǎn)。

    3. 研制中采取的主要技術(shù)措施

    在該儀表的研制中，為力求達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、通用性強(qiáng)、成本低廉的目的，采取了以下主要技術(shù)措施：

    （1）可預(yù)置數(shù)任意分頻技術(shù)。針對渦街流量變送器流量系數(shù)分散性大，l塊表對應(yīng)1個流量系數(shù)的特點(diǎn)，為了使研制出的流量計(jì)表頭適應(yīng)各種不同流量系數(shù)的渦街流量變送器，從理論上推導(dǎo)出了瞬時(shí)流量Q與采樣周期S和流量系數(shù)K的關(guān)系式，推導(dǎo)如下：

    由式(1)、式(2)可得：

    由式（3）可知，要得到瞬時(shí)流量有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)：其一，變采樣周期法，即采樣周期隨流量系數(shù)K的不同而變化；其二，定采樣周期法，即采樣周期固定，對輸入的脈沖數(shù)進(jìn)行任意分頻。一般的儀表，流量系數(shù)固定，所有儀表都為一個流量系數(shù)，這樣采用定采樣周期法比較容易實(shí)現(xiàn)，而對流量系數(shù)不固定的渦街流量變送器，采用這種方法，電路上很難實(shí)現(xiàn)。

    （2）專用計(jì)算芯片測流量技術(shù)。渦街流量計(jì)的累計(jì)流量是由流量變送器輸出的脈沖個數(shù)的累計(jì)值N與流量系數(shù)K的比值，針對累計(jì)流量的特點(diǎn)，采用了分割累計(jì)法，即將累計(jì)流量分成很小的許多部分，用公式表示為；

    也就是說，首先對流量變送器發(fā)出的脈沖個數(shù)進(jìn)行一個固定的分頻，那么每當(dāng)變送器發(fā)出N個脈沖，累計(jì)流量就執(zhí)行一次累加運(yùn)算，將復(fù)雜的加、除運(yùn)算，減化成純加運(yùn)算，這種方法的特點(diǎn)是易實(shí)現(xiàn)，電路簡單，造價(jià)低。

    （3）掉電數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。為了提高儀表的可靠性和適應(yīng)性，在電路設(shè)計(jì)中采用了掉電數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，即在外部電源停電的情況下，儀表能可靠地將數(shù)據(jù)保護(hù)起來，當(dāng)外部電源恢復(fù)供電后，儀表能夠按停電前的工作狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行，不會因停電或電源波動而丟失數(shù)據(jù)。

    （4）節(jié)電運(yùn)行技術(shù)。當(dāng)渦街流量變送器不工作或外部電源停電時(shí)，累計(jì)流量顯示電路將自動進(jìn)入節(jié)電運(yùn)行方式（休眠狀態(tài)），此時(shí)將數(shù)據(jù)保護(hù)起來，熄滅液晶顯示器；當(dāng)渦街流量變送器恢復(fù)工作后，累計(jì)流量示電路將自動喚醒，由節(jié)電運(yùn)行方式轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，且數(shù)據(jù)不被丟失。由于采用了此項(xiàng)技術(shù)，大大提高了儀表的適用性和抗干擾能力，延長了液晶示器的壽命。