0引言
　　近年來，振(zhèn)動測(cè)量技(jì)術得(dé)以在航空(kōng)、航天(tiān)、電子、船舶等多(duō)領域發展(zhǎn)和應用，呈現(xiàn)出(chū)良好(hǎo)的發展态勢，也因此成爲了學(xué)者們争相研究(jiū)的熱(rè)點話題。振(zhèn)動測量技術是(shì)運用(yòng)現代檢測(cè)手段(duàn)實現(xiàn)對機(jī)械結構振動的檢測，測量(liàng)其流(liú)體的振動(dòng)頻率(lǜ)，進而确定流體(tǐ)在管(guǎn)道(dào)中(zhōng)流速(sù)與流量，而(ér)渦街流量(liàng)計(jì)正(zhèng)是一(yī)種基于振(zhèn)動測量原理的流量(liàng)測量儀表(biǎo)，其主(zhǔ)要用來測量渦(wō)街流體在管道中産(chǎn)生(shēng)的旋渦(wō)頻率(lǜ)，是依(yī)據流體振(zhèn)動頻率與(yǔ)流速之間的比(bǐ)例關系的原理(lǐ)來工(gōng)作的。渦街流量計應用過程中需要利用(yòng)振動(dòng)檢測技術(shù)，将振(zhèn)動(dòng)量(liàng)轉化(huà)爲(wèi)相對應(yīng)的電(diàn)荷量，并将電荷(hé)量轉化爲電壓(yā)量，而電荷(hé)放大器在(zài)這其(qí)中起(qǐ)了關鍵性作用(yòng)，由此也成了本文的研究(jiū)重點，爲了(le)提升(shēng)渦街(jiē)流量計的(de)測量(liàng)精(jīng)度。
1振動測量(liàng)内容介紹(shào)
　　振動(dòng)測量(liàng)技術是一(yī)種現代常(cháng)用的(de)流量(liàng)測量方法(fǎ)之一，其依(yī)據振動測量基本原(yuán)理對機械(xiè)結構振動(dòng)進行(háng)檢測(cè)，并将振動運動(dòng)量(liàng)轉(zhuǎn)化爲與之(zhī)成一定比例的(de)電學(xué)或是(shì)其它(tā)易于觀(guān)察、分析和處(chù)理的(de)物理(lǐ)信号，最(zuì)後(hòu)通過對該信号頻(pín)率(lǜ)的計算(suàn)分(fèn)析，獲(huò)取機械振動結(jié)構的振(zhèn)動特性(xìng)，從而(ér)實現對機(jī)械設備振動的(de)測量(liàng)。
　　振(zhèn)動測量(liàng)可根(gēn)據(jù)結構振(zhèn)動的類型，将儀(yí)器設(shè)備的(de)振動(dòng)信号(hào)分爲兩類(lèi):确定性振(zhèn)動和(hé)随機振(zhèn)動(dòng)，本文(wén)所研(yán)究(jiū)渦街流量計(jì)中流(liú)體所(suǒ)引起的振動，是(shì)其中的确定性振動，利用振動傳感器實現振(zhèn)動(dòng)信号(hào)的(de)采集(jí)，對流(liú)體的振動(dòng)頻率進(jìn)行(háng)測量，從而(ér)可(kě)以推算(suàn)出流體的流量(liàng)與速(sù)度。該基于(yú)振動測量(liàng)技(jì)術原理的渦街流(liú)量計目(mù)前已經(jīng)被廣泛用于氣(qì)體、液體和蒸汽(qì)流量的測量。同(tóng)時，渦街(jiē)流量計(jì)對于振動測量(liàng)來說是檢測流體振動的特征(zhēng)參數，在具體的(de)測量過程中可(kě)采用的方(fāng)法有(yǒu)三類(lèi):機(jī)械量法(fǎ)、光(guāng)測法和電測(cè)法，本文所研究的渦街流量計(jì)中的振(zhèn)動測量(liàng)技術采用(yòng)的是電測法(fǎ)，運用振(zhèn)動測量傳(chuán)感器(qì)獲取(qǔ)機械(xiè)振動(dòng)信号,并(bìng)将(jiāng)其轉(zhuǎn)化成(chéng)電信(xìn)号，通(tōng)過(guò)電荷放(fàng)大器(qì)進行(háng)調(diào)理(lǐ)放(fàng)大，進而确定流體在管道(dào)中流速(sù)與流量(liàng)。
2振(zhèn)動測(cè)量系統(tǒng)的構成(chéng)
　　根據上述内(nèi)容(róng)可知，本文振動(dòng)測量系(xì)統(tǒng)研究中采(cǎi)用的是電(diàn)測法，這是(shì)振動(dòng)測量中常用方(fāng)法，與(yǔ)光(guāng)測法和機械法比較而(ér)言，該方法具有(yǒu)使用頻率範圍(wéi)寬，動态(tài)範圍廣(guǎng)，測量(liàng)靈敏(mǐn)度高(gāo)等優勢，而且電測法(fǎ)能夠(gòu)适用于不(bú)同的(de)測振(zhèn)傳感器，而信号也便于被記錄(lù)、處理(lǐ)和(hé)傳送。由(yóu)此，本文中的振動(dòng)測量系統主(zhǔ)要由:振(zhèn)動(dòng)傳感器、電荷放大器(qì)、信号(hào)分析儀等構成，如圖1所示(shì)。

2．1振動測量(liàng)傳感(gǎn)器
　　振動(dòng)測量傳(chuán)感器(qì)是獲(huò)取振(zhèn)動信息的重要(yào)裝置，是振(zhèn)動測量系統的核心(xīn)部分，其種類很(hěn)多，在(zài)具(jù)體(tǐ)的應用測量中應結合不同的(de)測量方法和目的選(xuǎn)用不同(tóng)的傳感(gǎn)器，以(yǐ)保證測量(liàng)效果。現代振動測量傳感器完(wán)全改變了傳統(tǒng)的獨立機械測(cè)量裝置，已經成(chéng)爲整個振(zhèn)動測(cè)量系統的一個(gè)重要組(zǔ)成部分(fèn)，用來(lái)檢測位移(yí)、速度、加速(sù)度、頻(pín)率和相(xiàng)位，而且還與(yǔ)電荷(hé)放大器等(děng)相關電子(zǐ)線路(lù)存(cún)在密切(qiē)相關性。
　　同(tóng)時，振(zhèn)動測量傳感其在機(jī)電(diàn)變換原(yuán)理方面存在差(chà)異性，輸出的(de)電(diàn)量形式并不相(xiàng)同，一(yī)般(bān)會将機械量(liàng)的(de)振動信(xìn)号轉化爲電阻(zǔ)、電感等電參(cān)數的變(biàn)化，而且要(yào)設置專有的測(cè)量路(lù)線以便針(zhēn)對(duì)不(bú)同(tóng)的機電變化原理，将傳(chuán)感器的輸(shū)出電量轉(zhuǎn)化成爲後續顯示、記錄、分(fèn)析儀所接受的(de)電信(xìn)号形(xíng)式。
2．2電荷放(fàng)大器
　　電荷(hé)放大(dà)器能夠将(jiāng)傳感器(qì)輸出的(de)微弱電(diàn)荷信号(hào)轉化爲放大(dà)的(de)電壓信号(hào)，同時又能夠(gòu)将傳感(gǎn)器的高阻抗輸(shū)出轉換成低阻(zǔ)抗輸出(chū)，并成(chéng)功(gōng)驅動(dòng)後(hòu)續電路。同時(shí)，在振動測(cè)量中(zhōng)，鑒于振動(dòng)傳(chuán)感器在(zài)特性(xìng)上呈現出的差(chà)異性，測量(liàng)參數(shù)涉及位(wèi)移、速度(dù)以及加(jiā)速度，而(ér)且這些被(bèi)測振(zhèn)動量(liàng)的峰值、振(zhèn)動頻率、周期和相位差(chà)等(děng)相關參數(shù)也應該包(bāo)含其中，由此，爲(wèi)了使(shǐ)測量參數(shù)能夠(gòu)以最(zuì)佳的(de)方式獲得，在振(zhèn)動傳感器(qì)與信(xìn)号(hào)分(fèn)析儀之間(jiān)需要設置電荷放大器以實現(xiàn)對位移(yí)、速(sù)度和(hé)加速度等不同(tóng)電荷(hé)量信号的放大，并将(jiāng)其轉(zhuǎn)化成電壓(yā)或是(shì)電流(liú)信号。
2．3振動(dòng)信号(hào)分析儀
　　振(zhèn)動信号分析儀(yí)能夠顯示振動(dòng)的測(cè)量參數“加(jiā)速度，速度，位移值”，現場數據采(cǎi)集及分析(xī)功能(néng)，還可以正确診(zhěn)斷(如:不平衡，不(bú)對中，機(jī)械松動(dòng)，軸承故障(zhàng)，齒輪(lún)箱故障)引起的(de)振動過大(dà)，指出(chū)故障發生的位(wèi)置及損壞(huài)程度，從而全面的掌(zhǎng)握機(jī)器設備的(de)運行狀況及發(fā)展趨勢。
3渦(wō)街流(liú)量計(jì)的(de)工作原(yuán)理
　　本文渦街流量(liàng)計是基于”卡(kǎ)門渦街“原理而發展(zhǎn)而來的一(yī)種流(liú)量測量儀器，其(qí)利(lì)用流體振動原理實現(xiàn)流量(liàng)的測(cè)量。渦(wō)街流量計(jì)是在流體的(de)垂直流(liú)向上(shàng)安裝(zhuāng)一根或是多(duō)跟非流(liú)線型旋渦發生體，在(zài)流體的流(liú)速達到特(tè)定比值時，會在阻流(liú)體的兩(liǎng)側各自(zì)釋放(fàng)分離(lí)出(chū)兩串規則(zé)的(de)旋轉(zhuǎn)方向(xiàng)相(xiàng)反(fǎn)的旋(xuán)渦，而且(qiě)在(zài)一定的一(yī)定雷諾數(shù)範圍内流體的振動頻率與流速成相關性，運(yùn)用振(zhèn)動檢測技術檢測旋(xuán)渦分(fèn)離頻率就能夠(gòu)推算(suàn)出流體的(de)平均流(liú)速(sù)和流(liú)量，具(jù)體的工作(zuò)原理如圖2所示(shì)。

　　當前(qián)，渦街流量(liàng)計已經成爲(wèi)主要流(liú)量測量儀器之(zhī)一，因(yīn)其測量(liàng)可靠性(xìng)好，測量範圍寬而(ér)被廣泛應用于石油、化工、發(fā)電等領域(yù)，在對液體(tǐ)、氣體(tǐ)、蒸汽的流量計(jì)量及檢(jiǎn)測和控(kòng)制方(fāng)面呈現良(liáng)好的利用(yòng)價值(zhí)。然而，因爲渦街(jiē)流量(liàng)計(jì)是利用(yòng)振動測量(liàng)技術實現流體測量的，其較易受到(dào)外界的幹(gàn)擾，影(yǐng)響了(le)其測量精(jīng)度;同時，由(yóu)于渦(wō)街傳感器傳輸(shū)的信号微(wēi)弱，在(zài)噪聲的影響下(xià)小流量測量受限。爲了保證渦街流量計(jì)的測(cè)量(liàng)精(jīng)度，應充分(fèn)地利(lì)用振動檢測技術(shù)，并(bìng)減小(xiǎo)電荷(hé)放大(dà)電路(lù)的噪(zào)聲，從而提(tí)高(gāo)其應用(yòng)性能(néng)。
4振動檢(jiǎn)測(cè)技術在渦街流量計中的應(yīng)用
4．1渦街(jiē)流量(liàng)計流(liú)體振(zhèn)動檢(jiǎn)測
　　渦街流(liú)量計采用(yòng)的是(shì)上述(shù)振動測量(liàng)技術實(shí)現流體檢測的，對于渦(wō)街流量計的振(zhèn)動檢測而言，其(qí)隻需(xū)檢(jiǎn)測(cè)流體振動(dòng)的(de)特征參(cān)數，也即(jí)流體在具體應(yīng)用管道(dào)中産(chǎn)生的旋渦(wō)頻率即(jí)可實現(xiàn)振動測(cè)量獲取振動(dòng)測量信号(hào)。當前，渦街(jiē)流量(liàng)計中應(yīng)用(yòng)的振(zhèn)動檢測方(fāng)式可(kě)采用:壓電(diàn)式和(hé)電容式，壓電式(shì)是通過(guò)交替旋(xuán)渦導緻的(de)壓力(lì)脈動(dòng)使其檢測(cè)元件壓(yā)電(diàn)晶體(tǐ)産生電(diàn)脈沖來(lái)進行檢測(cè)的，而(ér)電容式的檢測(cè)元件是電容，其(qí)通過旋(xuán)渦産生(shēng)的壓差促(cù)使電(diàn)容(róng)量改(gǎi)變差值(zhí)來實現振動測量，其中壓電元(yuán)件在(zài)響應速度(dù)，以及其不易受(shòu)流(liú)體密度(dù)、粘度(dù)和溫度的(de)影響(xiǎng)，具有良好的穩定性，由(yóu)此得以(yǐ)在渦街(jiē)流量計(jì)中廣(guǎng)泛應用。渦(wō)街流量計流體(tǐ)振動檢測(cè)具體如圖3所(suǒ)示(shì)。

　　本文渦街流(liú)量(liàng)計(jì)振動(dòng)測量系統(tǒng)中的(de)壓電(diàn)式傳感器(qì)的輸出的(de)微弱(ruò)電信(xìn)号(hào)，同上述(shù)振動測量系統(tǒng)一樣需(xū)要(yào)将電(diàn)荷信号經過高輸入(rù)阻抗的前(qián)置放大器(qì)的阻(zǔ)抗交(jiāo)換之(zhī)後，才(cái)能夠(gòu)将(jiāng)借助于放大檢(jiǎn)波電路(lù)将傳感器信号傳輸(shū)到(dào)顯示儀(yí)表或實現遠(yuǎn)程(chéng)傳輸，這一(yī)過程都是依(yī)據振動(dòng)檢測(cè)的(de)相關原(yuán)理和(hé)技術來完(wán)成的。
4．2渦街流(liú)量(liàng)計傳感器(qì)
　　渦街(jiē)流量計傳感器(qì)采用壓電傳感(gǎn)器，該傳感(gǎn)器測(cè)量效率高(gāo)，可不(bú)用直接接(jiē)觸測(cè)量介質就能實(shí)現流體測(cè)量，通(tōng)常運用(yòng)壓電元(yuán)件的應力檢測(cè)方法來(lái)進(jìn)行振動頻(pín)率的(de)測量(liàng)，具體(tǐ)操作(zuò)過程是将(jiāng)有漩渦産(chǎn)生的交(jiāo)替變化的壓力轉化爲(wèi)壓電傳感器電荷信(xìn)号，電(diàn)荷信(xìn)号(hào)的變化(huà)頻率(lǜ)與旋渦脫落(luò)頻(pín)率相同，經過電子線路處理後(hòu)的交變電荷轉化(huà)成(chéng)旋(xuán)渦頻率(lǜ)，因旋渦頻(pín)率與流體流(liú)量成正(zhèng)相關性(xìng)，由此也(yě)就得(dé)到(dào)了流體流量。利用壓電(diàn)晶體(tǐ)元件進行(háng)旋渦分(fèn)離(lí)頻率(lǜ)的檢測，在柱體(tǐ)後部(bù)兩側實現旋渦(wō)的(de)交替分(fèn)離，從而(ér)促使壓力脈動的産生(shēng)，經安裝在主體(tǐ)候補(bǔ)尾流中順的探頭(tóu)檢測到(dào)交變(biàn)力，并使得(dé)位于(yú)探頭(tóu)内部(bù)的壓電(diàn)晶體元件在交變力的(de)壓力作用下産(chǎn)生變(biàn)電荷(hé)，交變(biàn)電荷信号在被(bèi)檢測放大器處理或(huò)數字信号處理後(hòu)，輸出頻(pín)率信号(hào)，或(huò)是轉(zhuǎn)化成與流量成比例的4～20ma直流标(biāo)準信(xìn)号輸出。
4．3渦(wō)街(jiē)流(liú)量計放大(dà)電路(lù)
　　渦街(jiē)流量計中傳感(gǎn)器所(suǒ)輸出的電壓信号，需(xū)要放大電(diàn)路将其放大并(bìng)對信(xìn)号(hào)進行(háng)處(chù)理，利用振動測量技術(shù)的測量(liàng)電路(lù)關鍵在于前置放大器的(de)設置，其不僅能夠将傳(chuán)感(gǎn)器的(de)輸出信号(hào)從高阻抗(kàng)變爲低阻(zǔ)抗，還能夠(gòu)将傳(chuán)感器(qì)微弱的(de)電(diàn)信号進(jìn)行(háng)放大(dà)。前置放大(dà)電路(lù)可采用(yòng)電壓放大器(qì)或是用帶(dài)電融反饋的電荷放(fàng)大(dà)器(qì)，本文(wén)采用電荷放大器作(zuò)爲(wèi)渦街流(liú)量計的轉(zhuǎn)換裝(zhuāng)置，放大、濾波、整(zhěng)形後變(biàn)成頻率(lǜ)與流速成(chéng)正比(bǐ)的脈(mò)沖信(xìn)号，然後(hòu)進行計數處(chù)理得到流量信(xìn)号，以此來提高渦街流(liú)量(liàng)計的(de)抗幹(gàn)擾(rǎo)能(néng)力。
5結(jié)語
　　機械振動是(shì)一種(zhǒng)常見的現(xiàn)象，其直接影響着機器(qì)精度和(hé)正常運轉(zhuǎn)，而通(tōng)過(guò)機(jī)械振(zhèn)動原(yuán)理發展而(ér)來(lái)的(de)振動測量(liàng)技術(shù)則是(shì)工業控制(zhì)和生(shēng)産中的重(zhòng)要内容之一，尤(yóu)其與渦街流量計中的振動檢(jiǎn)測原理存(cún)在衆(zhōng)多相通處(chù)，爲振動(dòng)檢(jiǎn)測技術在(zài)渦街流量(liàng)計(jì)中(zhōng)的應用提供了可能性(xìng)，由此，本(běn)文針對(duì)渦(wō)街流(liú)量(liàng)計中振(zhèn)動檢(jiǎn)測技術的應用具有重要的理(lǐ)論意義(yì)和使用(yòng)價值(zhí)，并能(néng)夠推(tuī)動渦(wō)街流量計(jì)的不斷創(chuàng)新發展提(tí)供(gòng)相(xiàng)關依(yī)據。

以上(shàng)内容來(lái)源于網絡(luò)，如有侵權請(qǐng)聯系即(jí)删除!