0引言
　　近年(nián)來，振動測量技(ji)術得以在航空(kōng)、航天、電子、船舶(bó)等多領域發展(zhǎn)和應用，呈現出(chū)良好的發展态(tai)勢，也因此♉成爲(wèi)📱了學🚶者們争相(xiàng)研究的熱點話(hua)題。振動測量技(ji)術是運用🐆現代(dai)檢測手段實現(xiàn)對機械結構振(zhèn)動的檢測，測量(liang)其流體的振動(dong)頻率，進而💋确定(ding)流體在管道中(zhong)流速與流量，而(er)渦街流量計正(zhèng)是一種基于振(zhèn)動測量原理的(de)流量測量儀表(biǎo)，其主要用來📱測(cè)量渦街流體在(zai)管道中産生的(de)旋渦頻🛀率，是依(yi)據流體振動頻(pin)率🐉與流速之間(jiān)的比例關系的(de)原理來工作🛀🏻的(de)。渦街流量計✔️應(yīng)用過程中需要(yào)利🌈用振動檢測(cè)技術，将振動量(liàng)轉化爲相對應(ying)的電荷量，并将(jiāng)電荷量轉化爲(wèi)電壓量，而電荷(hé)放大器在這🤩其(qí)中起了關鍵性(xing)作用，由此也成(cheng)了本文的研究(jiu)重點，爲了提升(sheng)渦街流量計的(de)測量精度。
1振動(dong)測量内容介紹(shào)
　　振動測量技術(shù)是一種現代常(cháng)用的流量測量(liang)方法之一🔅，其依(yi)據振動測量基(jī)本原理對機械(xiè)結構振動🤟進行(hang)😍檢測，并将振動(dong)運動量轉化爲(wei)與之成一定比(bǐ)例的電學或是(shì)其它易于觀察(chá)🌍、分析和處理的(de)物理信号，最後(hòu)㊙️通過對該🆚信号(hào)頻率的計算分(fen)析，獲取機械振(zhèn)動結構的振動(dong)特性，從而實現(xian)對機械設備振(zhèn)☎️動的測量。
　　振動(dong)測量可根據結(jie)構振動的類型(xíng)，将儀器設備的(de)振動信号分爲(wei)兩類:确定性振(zhèn)動和随機振動(dong)，本文所研究渦(wō)⭐街流⭐量計中流(liú)體所引起的振(zhèn)動，是其中的确(que)定性振動，利用(yong)振動傳感器實(shí)現振動信号的(de)📞采集，對流❌體的(de)振動頻率進行(hang)測量，從而可以(yi)推算出流體的(de)流量與速度。該(gāi)基于振動測量(liàng)技術原理的渦(wo)街流量計目前(qian)已經被廣泛用(yong)于氣體、液體和(he)蒸汽流量的測(ce)量✂️。同時，渦街流(liu)量計對于振動(dong)測量來🥰說是檢(jian)測流體振👈動的(de)特征參數，在具(jù)體的測量💋過程(chéng)中可采用的方(fang)法有三類⛹🏻‍♀️:機械(xiè)量法、光測法和(he)🐇電測法，本文所(suo)研究的渦街流(liu)量計中的振動(dòng)測量🈲技術采用(yong)的是電測法，運(yùn)✊用🚩振動測量傳(chuan)感器獲取機械(xiè)振動信号,并将(jiang)其轉化成電❗信(xìn)号，通過電荷放(fàng)大器進行🔆調理(lǐ)放大，進而确定(dìng)流🙇🏻體在管道中(zhong)流速與流量。
2振(zhèn)動測量系統的(de)構成
　　根據上述(shu)内容可知，本文(wén)振動測量系統(tǒng)研究中采用的(de)是💔電測法，這是(shi)振動測量中常(chang)用方法，與光測(cè)法和機械法比(bi)較而言，該方法(fǎ)具有使用頻率(lü)範圍寬，動态範(fàn)圍廣，測量靈敏(min)度高等優勢，而(er)且電測法能夠(gòu)适用于不同的(de)測振傳感㊙️器，而(ér)信号也便于被(bèi)記錄、處理和傳(chuan)送。由此，本文中(zhong)的振動測量系(xì)統主要由:振動(dong)傳感器、電荷放(fàng)大器、信号分析(xi)儀等🎯構成，如圖(tu)1所示。

2．1振動測量(liang)傳感器
　　振動測(cè)量傳感器是獲(huo)取振動信息的(de)重要裝置，是振(zhen)動測🍉量系⁉️統的(de)核心部分，其種(zhǒng)類很多，在具體(tǐ)的應用測量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻中(zhōng)應結合不同🔆的(de)測量方法和目(mù)的選用不同的(de)傳感器✌️，以保證(zheng)測量效果。現代(dài)振動測量傳感(gan)器完全改變了(le)傳統的獨立機(jī)械測量裝置，已(yǐ)經成爲整個振(zhen)動測量系統的(de)一個重要組成(cheng)部分，用🧡來檢測(cè)位移、速度、加速(su)度、頻率和相位(wèi)，而且還☂️與電荷(hé)放大器等相關(guan)電子線路存在(zài)密切相關性。
　　同(tóng)時，振動測量傳(chuán)感其在機電變(biàn)換原理方面存(cún)在差異性，輸出(chū)的電量形式并(bing)不相同，一般會(hui)将機械㊙️量的振(zhen)動信号轉化🔞爲(wèi)電阻、電感等電(diàn)參數的變化，而(er)且要設置專有(yǒu)的測🌈量路線以(yi)便針對不同的(de)機電變化原理(li)，将傳感器的輸(shu)出電量轉化成(chéng)爲後續顯示、記(jì)錄、分析儀所接(jie)受的電信号形(xíng)式。
2．2電荷放大器(qì)
　　電荷放大器能(néng)夠将傳感器輸(shū)出的微弱電荷(he)信号👌轉♈化爲放(fang)大的電壓信号(hao)，同時又能夠将(jiāng)傳感器的高阻(zǔ)抗輸出轉換成(chéng)低阻抗輸出，并(bing)成功驅動後續(xu)電路。同時，在振(zhèn)動測量中，鑒于(yú)振動傳🐉感器在(zài)特性上呈現出(chū)的差異性，測量(liang)參數涉及位移(yi)🈲、速度以及🏃🏻加速(sù)度，而且這些被(bèi)測振動量的峰(fēng)值、振動頻率、周(zhou)💋期和相位差等(deng)相關參數也應(yīng)該包含其中，由(you)此，爲了使測量(liang)參數能夠以最(zui)佳的方式🐪獲得(dé)，在振動傳感器(qi)與信号分析儀(yi)🍉之間需要設置(zhi)電荷放大器以(yǐ)實現對位移、速(su)度和加速度等(deng)不同電荷量信(xìn)🌏号的🌍放大，并将(jiang)其轉化🏃🏻成電壓(yā)🌈或是電流信号(hào)。
2．3振動信号分析(xi)儀
　　振動信号分(fen)析儀能夠顯示(shì)振動的測量參(can)數“加速度，速度(dù)🍉，位移值”，現場數(shu)據采集及分析(xī)功能，還可以正(zheng)确診斷(如:不平(ping)衡🌈，不對中，機械(xie)松動，軸承故障(zhàng)，齒輪箱故障)引(yǐn)起的振動過大(da)，指出故障發生(sheng)的位置及損壞(huai)程度，從而全面(miàn)的掌握機器設(shè)備的運行狀況(kuàng)及發展趨勢。
3渦(wō)街流量計的工(gōng)作原理
　　本文渦(wo)街流量計是基(ji)于”卡門渦街“原(yuan)理而發展而🐅來(lai)的一種流量測(ce)量儀器，其利用(yong)流體振動原理(li)實現流量的測(cè)量。渦街流量計(jì)是在流體的垂(chui)直流向上安裝(zhuang)一根或是多跟(gēn)☂️非流線㊙️型旋渦(wo)發生體，在流體(tǐ)的流速達到特(tè)定比值時，會在(zài)阻流體的兩側(ce)各自釋放分離(li)出兩串規則的(de)旋轉方向相反(fǎn)的旋渦，而且在(zai)一定的一定雷(lei)諾數範圍内流(liú)體的振動頻率(lǜ)與流速成相關(guan)性，運用☀️振動檢(jiǎn)測技術檢測旋(xuán)渦分離頻率就(jiù)能夠推🔆算出流(liú)體的平均🤩流速(sù)和流量，具體的(de)工作原理如圖(tú)2所示。

　　當前，渦街流量(liàng)計已經成爲主(zhu)要流量測量儀(yi)器之一，因💋其測(cè)量可靠性好，測(cè)量範圍寬而被(bèi)廣泛應用于石(shí)油、化工、發電等(deng)領域，在對液體(ti)、氣體、蒸汽的流(liu)量計量及檢測(cè)和控制方面呈(chéng)現良好的利用(yòng)價值。然而，因爲(wèi)渦街流量計是(shi)利用振動測量(liang)⭕技術實現🐆流體(tǐ)測量的，其較易(yì)受到外界的幹(gan)擾，影響了其測(ce)☎️量精度;同時，由(you)于渦街傳感器(qì)傳輸的信号微(wēi)弱，在噪聲的影(ying)響下小流量測(ce)量受限。爲了保(bǎo)證渦街流量計(jì)的測量精度，應(ying)充分地利用振(zhen)動檢🌍測技術，并(bing)減小電荷放大(dà)電路的😘噪聲，從(cóng)而提高其應用(yòng)性能。
4振動檢測(cè)技術在渦街流(liu)量計中的應用(yong)
4．1渦街流量計流(liú)體振動檢測
　　渦(wo)街流量計采用(yong)的是上述振動(dong)測量技術實現(xiàn)流體檢測的，對(duì)于渦街流量計(ji)的振動檢測而(ér)言，其隻需檢測(cè)流體振🎯動的💔特(te)征參數，也即流(liú)體在具體應用(yòng)管道中産生的(de)旋渦頻率即可(kě)實現👨‍❤️‍👨振動測量(liàng)獲取振動測量(liàng)信号。當前，渦街(jiē)流量計中應用(yong)的振動檢測方(fang)式可采用:壓電(dian)式和電容式，壓(yā)電式是通過交(jiāo)替旋渦導緻💃的(de)壓力脈動使🏃‍♀️其(qi)檢測元件壓電(dian)晶‼️體産生電脈(mo)沖來㊙️進行檢測(cè)的，而電容式的(de)檢測元件是電(diàn)容，其通過旋渦(wō)産生的壓差促(cu)使❤️電容量改變(biàn)差值來實現振(zhèn)動測量，其中🔞壓(ya)電元件在響應(yīng)速✔️度，以及其不(bu)易受流體密度(du)、粘度和溫度的(de)影響，具有良好(hǎo)的穩定性，由此(cǐ)得以在渦街流(liu)量計中廣泛🈲應(ying)用⛹🏻‍♀️。渦街流量計(jì)流體振動檢測(ce)具體如圖3所示(shi)。

　　本(běn)文渦街流量計(jì)振動測量系統(tǒng)中的壓電式傳(chuán)感器的🔞輸出的(de)微弱電信号，同(tong)上述振動測量(liang)系統一樣需⭕要(yao)将電荷信号經(jīng)過高輸入阻抗(kàng)的前置放大器(qi)的阻抗交換之(zhi)後，才能夠将借(jiè)助于放大檢波(bō)電🌍路将傳感器(qi)信号傳輸到顯(xian)示儀表或實現(xian)遠程傳輸，這一(yi)過程都是依據(ju)振🌐動檢測的相(xiang)關原理和技⭐術(shù)來完成的。
4．2渦街(jiē)流量計傳感器(qi)
　　渦街流量計傳(chuán)感器采用壓電(dian)傳感器，該傳感(gǎn)器測量效率高(gao)，可不用直接接(jie)觸測量介質就(jiù)能實現流體測(cè)量，通常運用壓(yā)電元💋件的應力(li)檢測方法來進(jìn)行振動㊙️頻率的(de)測量，具體操作(zuò)過程是将有漩(xuan)渦産生的交替(ti)變化的壓📐力轉(zhuan)化爲壓電傳感(gǎn)器電荷信号，電(diàn)荷信号的變化(huà)頻率與旋渦脫(tuo)落頻率相同，經(jing)🤞過電子線路👣處(chu)理後的交變電(diàn)荷轉化成旋渦(wo)頻率，因旋渦頻(pin)率與流體流量(liang)成正相關性，由(you)此也就得到了(le)流體流量。利用(yong)壓電晶體元件(jian)進行旋渦分離(li)頻率的檢測，在(zài)柱體後🔅部兩側(ce)實現旋渦的交(jiao)🤞替分離，從而促(cu)使壓力脈動的(de)産生，經安裝在(zai)主體候補尾流(liú)中順的探頭檢(jiǎn)測到交🔞變力，并(bìng)使得位于探頭(tou)内部的壓電晶(jīng)體元件在交變(bian)力的壓力作用(yòng)下産生變電荷(hé)🔞，交變電荷信号(hào)在被檢測放大(da)器處理或🙇‍♀️數字(zi)信号處理後，輸(shu)㊙️出頻率信号，或(huò)是轉化成與流(liú)量成比例的4～20mA直(zhi)流标💯準信号輸(shu)🤩出。
4．3渦街流量計(jì)放大電路
　　渦街(jie)流量計中傳感(gǎn)器所輸出的電(diàn)壓信号，需要放(fàng)大電路将其🚶放(fang)大并對信号進(jìn)行處理，利用振(zhèn)動測量技術的(de)測量電路關鍵(jian)在于前置放大(dà)器的設置🌈，其不(bú)僅能夠将傳感(gan)器的輸出信号(hào)從高阻抗變爲(wèi)低阻抗，還能夠(gou)将傳感器微弱(ruò)的電信号進行(hang)放大💋。前置放大(dà)電路可采用電(dian)壓放大器或是(shi)用帶電融反饋(kui)的電荷放大器(qi)，本文采用電荷(hé)放大器作爲渦(wō)📐街流量計的轉(zhuan)換裝置，放大、濾(lü)波、整🔆形後變成(cheng)頻率與流速成(chéng)正比的脈沖信(xin)号，然後進行計(jì)🌈數處理得❓到流(liú)量信号，以此來(lái)提高渦街❗流量(liàng)計的抗幹擾能(neng)力。
5結語
　　機械振(zhen)動是一種常見(jian)的現象，其直接(jiē)影響着機器精(jīng)度和正常🥵運轉(zhuan)，而通過機械振(zhèn)動原理發展而(er)來🌈的振動測量(liàng)技術則是工業(ye)控制和生産中(zhōng)的重要🌈内容之(zhī)一，尤其與渦街(jie)流量計中的振(zhèn)動檢測原理存(cun)在衆多相通處(chu)，爲振動檢測技(jì)術在渦街流量(liang)計中的應用提(ti)供了可能性，由(you)此，本文針對渦(wo)街流量計中振(zhèn)動檢測技術的(de)應用具有重要(yao)的理論意義和(hé)使用價值，并能(néng)夠推動渦街流(liú)量☂️計的不斷創(chuàng)新發展提供相(xiang)關依據。

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