專利名稱：一種側(cè)面感應(yīng)差分處理式雙鈍體渦街流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量流體流量的裝置，尤其是涉及一種側(cè)面感應(yīng)差分處理式 雙鈍體渦街流量計(jì)。
背景技術(shù)：
流體流經(jīng)非流線型鈍體時(shí)，在鈍體的下游產(chǎn)生兩列有規(guī)律的旋渦即卡門(mén)渦街，伴 隨旋渦的產(chǎn)生和交替脫落，在鈍體周圍和下游的流體將產(chǎn)生有規(guī)律的振動(dòng)，其振動(dòng)頻率與 流量存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用這一原理研制的渦街流量計(jì)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有渦街流量計(jì)的主要特征是在流道內(nèi)安裝一個(gè)截面為非流線型且左右對(duì)稱的 鈍體，在鈍體內(nèi)或者其下游安裝檢測(cè)元件，利用二次儀表對(duì)檢測(cè)到的旋渦脫落或流體振動(dòng) 信號(hào)進(jìn)行處理，并按儀表系數(shù)折算成流體的流量?，F(xiàn)有的渦街流量計(jì)存在兩大問(wèn)題1、可測(cè) 量的流量下限較高。渦街流量計(jì)要求在一定的流速范圍內(nèi)測(cè)量，旋渦脫落的頻率與斯特羅 哈數(shù)(Strouhal Number)有關(guān)，關(guān)系如下f = (v/d) St (f為穩(wěn)定旋渦脫落的頻率，St為斯 特羅哈數(shù)，ν為被測(cè)流體的流速，d為鈍體的柱寬)，研究表明斯特羅哈數(shù)在一定流量范圍內(nèi) 是雷諾數(shù)的函數(shù)，此時(shí)被測(cè)流體的流速與旋渦脫落的頻率滿足正比關(guān)系，但雷諾數(shù)較小時(shí)， 流體振動(dòng)非常微弱，信噪比不能滿足檢測(cè)要求，因此現(xiàn)有渦街流量計(jì)的計(jì)量下限一般取在 雷諾數(shù)Re = 2000左右，極大地限制了流量計(jì)的計(jì)量范圍。2、抗干擾性能差。渦街流量計(jì)是 利用流體自身振動(dòng)實(shí)現(xiàn)流體的測(cè)量，而待測(cè)系統(tǒng)中存在的壓力脈動(dòng)或外界的振動(dòng)源和噪聲 源也會(huì)引起待測(cè)系統(tǒng)中流體的振動(dòng)，這些外來(lái)的振動(dòng)信號(hào)，或改變旋渦振動(dòng)頻率，或直接進(jìn) 入二次儀表，會(huì)造成計(jì)量誤差?，F(xiàn)有的渦街流量計(jì)兩傳感器均采用水平安裝，這使得進(jìn)行信 號(hào)差分處理時(shí)，僅能消除垂直方向的外來(lái)振動(dòng)信號(hào)，而不能消除水平方向外來(lái)干擾的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供流量測(cè)量下限較低的、抗干擾性能高的一種側(cè)面感應(yīng) 差分處理式雙鈍體渦街流量計(jì)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型它包括管道、前鈍體、后鈍體、兩個(gè)傳感器、信號(hào)差分處理模塊和流量 計(jì)二次儀表；在管道內(nèi)裝有垂直于管道軸線，其橫截面為非流線型的前鈍體和后鈍體，在后 鈍體的側(cè)面與兩鈍體軸線所在平面平行的對(duì)稱位置處裝有分別裝有第一傳感器和第二傳 感器，第一傳感器和第二傳感器分別通過(guò)線路將感應(yīng)信號(hào)輸送到信號(hào)差分處理模塊，信號(hào) 差分處理模塊再通過(guò)線路將差分處理后的信號(hào)輸送到流量計(jì)二次儀表；所述的第一傳感器 和第二傳感器的軸線分別與后鈍體的軸線相互平行。所述的前鈍體和后鈍體端面之間相距為0. 6DN 1. 5DN，其中DN為管道的直徑，兩 個(gè)非流線型鈍體的橫截面形狀為[> 形、D.形、> 形或OO形。所述的兩個(gè)傳感器均為壓電薄膜傳感器。本實(shí)用新型具有的有益效果是[0010]1、利用優(yōu)化的雙鈍體組合結(jié)構(gòu)引發(fā)旋渦的重疊現(xiàn)象，能夠獲得更加穩(wěn)定、振動(dòng)更 強(qiáng)的流體振動(dòng)信號(hào)，使得在雷諾數(shù)相同的情況下，與振動(dòng)頻率成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的流速測(cè)量 下限下降了 2 4倍，按此原理設(shè)計(jì)的側(cè)面感應(yīng)差分處理式雙鈍體渦街流量計(jì)的流速測(cè)量 范圍可比現(xiàn)有渦街流量計(jì)明顯的擴(kuò)大。2、傳感器測(cè)量到的振動(dòng)信號(hào)在經(jīng)過(guò)放大、濾波、整形處理后，再通過(guò)二次儀表進(jìn)行 差分處理和換算，使得共模干擾信號(hào)被抑制，同時(shí)由于傳感器感應(yīng)薄膜水平安放，使得振動(dòng) 信號(hào)在水平軸上的分量進(jìn)行差分處理時(shí)被同步加強(qiáng)，獲得流量信息，可有效改善流量計(jì)測(cè) 量精度并降低計(jì)量下限。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是圖1中兩個(gè)傳感器安裝剖視圖。圖3是本實(shí)用新型的各種鈍體橫截面圖。圖中1.管道，2.前鈍體，3.后鈍體，4.傳感器，5.傳感器，6.輸出線路，7.信號(hào) 差分處理模塊，8.流量計(jì)二次儀表。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型它包括管道1、前鈍體2、后鈍體3、兩個(gè)傳感器4、5， 信號(hào)差分處理模塊7和流量計(jì)二次儀表8 ；在管道1內(nèi)裝有垂直于管道軸線，其橫截面為非 流線型的前鈍體2和后鈍體3，在后鈍體3的側(cè)面與兩鈍體軸線所在平面平行的對(duì)稱位置處 裝有分別裝有第一傳感器4和第二傳感器5，第一傳感器4和第二傳感器5分別通過(guò)線路6 將感應(yīng)信號(hào)輸送到信號(hào)差分處理模塊7，信號(hào)差分處理模塊7再通過(guò)線路將差分處理后的 信號(hào)輸送到流量計(jì)二次儀表8 ；所述的第一傳感器4和第二傳感器5的軸線分別與后鈍體3 的軸線相互平行。如圖1、圖3所示，所述的前鈍體2和后鈍體3端面之間相距為0.6DN 1.5DN，其 中DN為管道1的直徑，兩個(gè)非流線型鈍體的橫截面形狀為1>形、D形、T.〕形或CO形。前鈍體 2和后鈍體3端面之間的最佳距離是通過(guò)改變前鈍體2和后鈍體3端面間距實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所得結(jié)果。所述的兩個(gè)傳感器均為壓電薄膜傳感器。本實(shí)用新型的工作原理如下在管道內(nèi)裝有非流線型橫截面的前后兩個(gè)鈍體，在后鈍體下游的兩側(cè)對(duì)稱位置處 裝有兩個(gè)壓電薄膜傳感器，兩個(gè)傳感器分別通過(guò)線路與二次儀表連接。由流體在前鈍體下 游產(chǎn)生的周期性交錯(cuò)脫落的卡門(mén)渦街，在流經(jīng)后鈍體后被二次激發(fā)得到更加穩(wěn)定、振動(dòng)更 強(qiáng)的二次卡門(mén)渦街，以降低流量計(jì)的計(jì)量下限。兩傳感器分別測(cè)到頻率相同、振幅接近、相 位相差180°的流體振動(dòng)信號(hào)和共模干擾信號(hào)。兩個(gè)傳感器檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)可分解為水 平與垂直兩個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)，在二次儀表中進(jìn)行差分處理和換算，使得共模干擾信號(hào)被 抑制。由于兩傳感器豎直安放，兩個(gè)壓電薄膜傳感器的感應(yīng)薄膜與水平面平行，使所得振動(dòng) 信號(hào)在隨后的信號(hào)差分處理時(shí)其在水平軸上的分量被同步加強(qiáng)，避免了被扭曲加強(qiáng)。將去除噪聲并幅度加強(qiáng)后的有效振動(dòng)脈沖信號(hào)提供給流量計(jì)二次儀表，以獲得精度更高的流量 計(jì)的計(jì)量下限。
權(quán)利要求1.一種側(cè)面感應(yīng)差分處理式雙鈍體渦街流量計(jì)，它包括管道(1)、前鈍體(2)、后鈍體 (3)、兩個(gè)傳感器(4，5)、信號(hào)差分處理模塊(7)和流量計(jì)二次儀表(8)；在管道(1)內(nèi)裝有 垂直于管道軸線，其橫截面為非流線型的前鈍體(2)和后鈍體(3)，在后鈍體(3)的側(cè)面與 兩鈍體軸線所在平面平行的對(duì)稱位置處裝有分別裝有第一傳感器(4)和第二傳感器(5)， 第一傳感器(4)和第二傳感器(5)分別通過(guò)線路(6)將感應(yīng)信號(hào)輸送到信號(hào)差分處理模塊 (7)，信號(hào)差分處理模塊(7)再通過(guò)線路將差分處理后的信號(hào)輸送到流量計(jì)二次儀表(8)； 其特征在于所述的第一傳感器(4)和第二傳感器(5)的軸線分別與后鈍體(3)的軸線相 互平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種側(cè)面感應(yīng)差分處理式雙鈍體渦街流量計(jì)，其特征在于 所述的前鈍體(2)和后鈍體(3)端面之間相距為0. 6DN 1. 5DN，其中DN為管道(1)的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種側(cè)面感應(yīng)差分處理式雙鈍體渦街流量計(jì)，其特征在于 所述的兩個(gè)傳感器均為壓電薄膜傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種側(cè)面感應(yīng)差分處理式雙鈍體渦街流量計(jì)。在管道內(nèi)裝有垂直于管道軸線，其橫截面為非流線型的前鈍體和后鈍體，在后鈍體的側(cè)面與兩鈍體軸線所在平面平行的對(duì)稱位置處裝有分別裝有傳感器，兩傳感器的軸線分別與后鈍體的軸線相互平行。由流體在前鈍體下游產(chǎn)生的周期性交錯(cuò)脫落的卡門(mén)渦街，流經(jīng)后鈍體后被二次激發(fā)得到更加穩(wěn)定、振動(dòng)更強(qiáng)的二次卡門(mén)渦街，以降低流量計(jì)的計(jì)量下限。兩傳感器分別測(cè)到頻率相同、振幅接近、相位相差180°的流體振動(dòng)信號(hào)和共模干擾信號(hào)。傳感器感應(yīng)薄膜水平安放使得振動(dòng)信號(hào)在水平軸上的分量進(jìn)行差分處理時(shí)被同步加強(qiáng)，同時(shí)共模干擾信號(hào)被抑制，信號(hào)經(jīng)過(guò)二次儀表?yè)Q算處理，獲得流量信息。
文檔編號(hào)G01F1/32GK201787974SQ20102010573
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者傅新, 申慧敏, 胡亮 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)