提升渦街流量計(jì)三個(gè)核心技術(shù)問(wèn)題應(yīng)對(duì)特殊需求

隨著科技的不斷發(fā)展，不斷創(chuàng)新，渦街流量計(jì)被測(cè)試可以用來(lái)測(cè)量高溫流體流量、測(cè)量低雷諾數(shù)的流量且具有通信功能，上海自動(dòng)化儀表有限公司為了滿足上述高性能渦街流量計(jì)面臨的特殊工況的需求，研制面向特殊需要求的渦街流量計(jì)。目前，面向特殊需求的渦街流量計(jì)主要面臨三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題:

 (1)采用溫度特性非常好的壓電晶體材料來(lái)制作耐高溫渦街流量傳感器，可以進(jìn)行高溫流體的測(cè)量。但是，壓電晶體的壓電系數(shù)僅為壓電陶瓷的幾十分之一，并且其阻抗更大。這就導(dǎo)致耐高溫渦街流量傳感器存在輸出信號(hào)靈敏度較低、易受干擾的問(wèn)題。

 (2)為了提高儀表的測(cè)量精度和抗干擾能力，將數(shù)字信號(hào)處理方法應(yīng)用于渦街流量信號(hào)的處理，從含有噪聲的信號(hào)中提取流量信息。但是，數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算

量大，單片機(jī)必須全速運(yùn)行，功耗較大。雖然己有用超低功耗單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字式兩線制渦街流量計(jì)的先例，但是，當(dāng)流量計(jì)還需具備HART通信功能時(shí)，HART部分的引入增加了功耗。同時(shí)，由于電流環(huán)上疊加了1200Hz和2200Hz的正弦波HART通信信號(hào)，當(dāng)采用傳統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)方案時(shí)，變送器消耗電流的波動(dòng)以及非隔離型DC/DC的作用，會(huì)造成電流環(huán)上HART通信信號(hào)產(chǎn)生畸變。

 (3)根據(jù)卡曼渦街的形成原理，只有當(dāng)被測(cè)流體流量所對(duì)應(yīng)的Re在5000以內(nèi)時(shí)，流體才開(kāi)始處于層流狀態(tài)，此時(shí)無(wú)法產(chǎn)生穩(wěn)定的渦街。因此，理論上渦街流量計(jì)好低可以進(jìn)行Re為5000左右的小流量測(cè)量。但在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于Re在5000-20000范圍內(nèi)的小流量測(cè)量，Sr會(huì)跟隨R。而變化，導(dǎo)致渦街流量計(jì)的儀表系數(shù)也相應(yīng)地發(fā)生改變。此外，由于此時(shí)渦街流量傳感器的輸出信號(hào)中，渦街流量信號(hào)的幅值很小，很容易被環(huán)境中的噪聲所淹沒(méi)，從而無(wú)法提取流量信息。因此，常規(guī)渦街流量計(jì)難以進(jìn)行Re在5000左右的小流量測(cè)量，其量程下限所對(duì)應(yīng)的Re一般在20000左右。

 以上三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題無(wú)不限制了渦街流量計(jì)在一些特殊場(chǎng)合的應(yīng)用。為了解決這些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，上海自動(dòng)化儀表有限公司研制了用于耐高溫渦街流量傳感器的信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)字式兩線制HART渦街流量變送器和基于互相關(guān)分析測(cè)量低雷諾數(shù)流量的渦街流量計(jì)。