第八章-流速和流量測(cè)量

第八章流速和流量測(cè)量本章學(xué)習(xí)要求：1、掌握流體速度大小的測(cè)量；2、熟悉熱線風(fēng)速儀的測(cè)量原理；3、熟悉激光多普勒測(cè)速儀的測(cè)量原理；4、掌握流量的基本測(cè)量原理；5、熟悉節(jié)流壓差式流量計(jì)及速度式流量計(jì)的測(cè)量原理；6、了解其它形式流量計(jì)的測(cè)量原理。第一節(jié)概述流量的概念

流體在單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一有效截面的體積或質(zhì)量，前者稱(chēng)體積流量（m3/s)，后者稱(chēng)質(zhì)量流量(kg/s)。如果在截面上速度分布是均勻的，則：流過(guò)管道某截面的流體的速度在截面上各處不可能是均勻的，假定在這個(gè)截面上某一微小單元面積上dAF速度是均勻的，流過(guò)該單元面積上的體積流量為整個(gè)截面上的流量qv為測(cè)量某一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)的流體量，即瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的積分，稱(chēng)之流體總量。

用來(lái)測(cè)量流量的儀表統(tǒng)稱(chēng)為流量計(jì)。測(cè)量總量的儀表稱(chēng)為流體計(jì)量表或總量計(jì)。流體的幾個(gè)概念

（一）粘性在流體的內(nèi)部相互接觸的部分在其切線方向的速度有差別時(shí)會(huì)產(chǎn)生減小其速度差的作用。這是因?yàn)榱魉倏斓牟糠忠铀倥c其相接觸的流速慢的部分，而流速慢的部分要減小與其相接觸的流速快的部分，流體的這種性質(zhì)，稱(chēng)為粘性。

衡量流體粘性大小的物理量稱(chēng)為粘度。設(shè)有兩塊面積很大距離很近的平板，兩平板中間是流體。令底下的平板保持不動(dòng)，而以一恒定力推動(dòng)上面平板，使其以速度v沿x方向活動(dòng)。由于流體粘性的作用，附在上板底面的一薄層液體以速度v隨上板運(yùn)動(dòng)。而下板不動(dòng)故附在其上的流體不動(dòng)，所以?xún)砂彘g的液體就分成無(wú)數(shù)薄層而運(yùn)動(dòng)，如圖所示。作用力F與受力面平行，稱(chēng)為剪力，剪力與板的速度v、板的面積S成正比，而與兩板間的距離y成反此，即稱(chēng)為粘度，或動(dòng)力粘度(dynamicviscosity)，單位是：泊（P）(Pa.s)（Kinematicviscosity）（二）層流和紊流流體在細(xì)管中的流動(dòng)形式可分為層流和紊流兩種。所謂層流(laminarflow)就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線平行于管軸時(shí)的流動(dòng)。所謂紊流(turbulentflow)就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線相對(duì)混亂的流動(dòng)。利用雷諾數(shù)可以判斷流動(dòng)的形式。如果雷諾數(shù)小于某一值時(shí)，可判斷為層流，而大于此值時(shí)則判斷為紊流。由此，我們發(fā)現(xiàn)管內(nèi)流體流動(dòng)時(shí)存在著兩種狀態(tài)：一為層流狀態(tài)一為紊流狀態(tài)．在不同的流動(dòng)狀態(tài)下，流體有不同的流動(dòng)特性。在層流流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，流量與壓力降成正比；在紊流流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，流量與壓力降的平方根成正比，而且在層流與紊流兩種不同的流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其管內(nèi)的速度分布也大不相同。這些對(duì)于許多采用測(cè)量流速來(lái)得到流量的測(cè)量方法是很重要的。在層流流動(dòng)狀態(tài)下，流速分布是以管軸為中心線的軸對(duì)稱(chēng)拋物線分布。在紊流流動(dòng)狀態(tài)下，管內(nèi)流速同樣是以管中心線軸對(duì)稱(chēng)的分布，但是其分布呈指數(shù)曲線形式。雷諾數(shù)是表征流體流動(dòng)時(shí)慣性力與粘性力之比。利用細(xì)管直徑d，可求出雷諾數(shù)Rd：為細(xì)管中的平均流速；為流體的運(yùn)動(dòng)粘度,d為管徑。Rd＜2320時(shí)為層流，Rd＞2320時(shí)為紊流；（三）雷諾數(shù)所謂平均流速，一般是指流過(guò)管路的體積流量除以管路截面積所得到的數(shù)值。（四）流體流動(dòng)的連續(xù)性方程流體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)的情況：即流體在穩(wěn)定流動(dòng)，且不可壓縮時(shí)，流過(guò)各截面流體的體積為常量。因此利用上式，很方便的求出流體流過(guò)管道不同截面時(shí)的流速。（五）流體伯努力方程二、流量?jī)x表的分類(lèi)（一）計(jì)量表1.容積式計(jì)量表這類(lèi)儀表用儀表內(nèi)的一個(gè)固定容量的容積連續(xù)地測(cè)量被測(cè)介質(zhì)，最后根據(jù)定量容積稱(chēng)量的次數(shù)來(lái)決定流過(guò)的總量。習(xí)慣上人們把計(jì)量表也稱(chēng)為流量計(jì)。根據(jù)它的結(jié)構(gòu)不同，這類(lèi)儀表主要有橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量汁、活塞式流量計(jì)等。2.速度式計(jì)量表在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過(guò)時(shí)，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)正比于流過(guò)介質(zhì)的總量，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)計(jì)數(shù)器的齒輪機(jī)構(gòu)，計(jì)數(shù)器即顯示讀數(shù)。這類(lèi)計(jì)量表機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但精度低。一般在2％左右，大多的水表即采用此結(jié)構(gòu)表。（二）流量計(jì)第二節(jié)總量測(cè)量?jī)x表（一）橢圓齒輪流量計(jì)每轉(zhuǎn)一周，兩個(gè)齒輪共送出四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體積的流體。二、腰輪流量計(jì)（羅茨流量計(jì)）腰輪流量計(jì)除可測(cè)液體外，還可測(cè)量氣體，精度可達(dá)0.1％，并可做標(biāo)準(zhǔn)表使用；最大流量可達(dá)1000m3/h。腰輪上沒(méi)有齒，它們不是直接相互嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，而是通過(guò)安裝在體外的傳動(dòng)齒輪組進(jìn)行傳動(dòng)．三、容積式流量計(jì)的誤差儀表輸出由指針指示，指示值I:流量較小時(shí)，誤差為負(fù)值，在流量增大時(shí)、誤差為正值、且基本保持不變。這種現(xiàn)象主要是由于在運(yùn)動(dòng)件的間隙中泄漏所引起的。這個(gè)泄漏量與間隙、粘度、前后壓差有關(guān)，另外也和流過(guò)體積V所需的時(shí)間有關(guān)。上述兩種轉(zhuǎn)子型式的容積流顯計(jì)，可用于各種液體流量的測(cè)量，尤其是用于油流量的準(zhǔn)確測(cè)量，在高壓力、大流量的氣體流量測(cè)量中，這類(lèi)流量計(jì)也有應(yīng)用．由于橢圓齒輪容積流量計(jì)直接依靠測(cè)量輪嚙合，因此對(duì)介質(zhì)的清潔要求較高，不允許有固體顆粒雜質(zhì)流過(guò)流量計(jì)．當(dāng)充滿(mǎn)圓管的流體流經(jīng)在管道內(nèi)部安裝的節(jié)流裝置時(shí)，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，使流速增大，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓力差．該壓力差通過(guò)差壓計(jì)檢出．流體的體積流量或質(zhì)量流量與差壓計(jì)所測(cè)得的差壓值有確定的數(shù)值關(guān)系。差壓式流量計(jì)（節(jié)流式流量計(jì)）選定兩個(gè)截面，I—I是節(jié)流裝置前流體開(kāi)始受節(jié)流裝置影響的截面；II-II是流束經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置后收縮最厲害的流束截面，由伯努利方程式得由于流束在節(jié)流裝置后的最小收縮面積S2，實(shí)際上很難確切地知道它的數(shù)值，因此用節(jié)流裝置開(kāi)孔的截面積S0來(lái)表示,其中稱(chēng)為流束的收縮系數(shù)，其大小與節(jié)流裝置的類(lèi)型有關(guān)。p1’、p2’—流體在截面I—I和II—II處的靜壓力v1、v2’—流體在截面I—I和II—II處的平均流速上面得到的流速是理論值，因?yàn)槔硐氲牟豢蓧嚎s的流體是不存在的。流體有粘度，故有摩擦，因此實(shí)際的流速應(yīng)修正。其次，考慮到使用方便，實(shí)際上經(jīng)常在節(jié)流裝置前后兩個(gè)固定位置上測(cè)取壓力p1、p2，代替p1’、p2’，在計(jì)算v2的公式中亦應(yīng)修正?？紤]這兩方面的因素，在II—II截面上的流速流過(guò)截面II—II的體積流量為節(jié)流式流量計(jì)主要由兩部分組成：節(jié)流裝置和測(cè)量靜壓差的差壓計(jì)。節(jié)流裝置是安裝在流體管道中，使流體的流通截面發(fā)生變化，引起流體靜壓變化的一種裝置。常用的節(jié)流裝置有文丘利管、噴嘴和孔板，如圖所示。常用的節(jié)流裝置文丘利管孔板噴嘴標(biāo)準(zhǔn)孔板是用不銹鋼或其它金屬材料制造的薄板，它具有圓形開(kāi)孔并與管道同心，其直角入口邊緣非常銳利，且相對(duì)于開(kāi)孔軸線是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的。標(biāo)準(zhǔn)孔板的形狀如圖所示．標(biāo)準(zhǔn)噴嘴即ISAl932噴嘴．它是一個(gè)以管道喉部開(kāi)孔軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)體，由兩個(gè)圓弧曲面構(gòu)成的入口收縮部分及與之相接的圓筒形喉部所組成．其結(jié)構(gòu)如圖所示標(biāo)準(zhǔn)文丘利噴嘴是標(biāo)準(zhǔn)文丘利管的一種型式，如圖所示．它由廓形修圓的收斂部分，圓筒形喉部和擴(kuò)散段組成．喉部取壓平面之前上游平面A、入口圓弧B、C和喉部的圓筒E部分與標(biāo)準(zhǔn)噴嘴完全相同.1．取壓方式差壓式流量計(jì)是通過(guò)測(cè)量節(jié)流件前后壓力差p來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的，而壓力差p的值與取壓孔位置和取壓方式緊密相關(guān)。節(jié)流裝置的取壓方式有以下5種，各種取壓方式及取壓孔位置如圖所示．(1)角接取壓:上下游取壓管位于孔板(或噴嘴)的前后端面處。角接取壓包括單獨(dú)鉆孔和環(huán)室取壓。如圖中l(wèi)—l位置。(2)法蘭取壓：上下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之間的距離均為25.4±0.8mm（1inch)。取壓孔開(kāi)在孔板上下游側(cè)的法蘭上．如圖中2—2位置．（3)徑距取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為1Dm±0.1Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔極下游端面的距離為0.5Dm。如圖中的3.3位置（Dm管道直徑）。(4)理論取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為lDm±0.1Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離因值不同而異。該距離理論上就是流束收縮到最小截面的距離。如圖中的4—4位置。(5)管接取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為2.5Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板下游端面的距離為8Dm．如圖中的5—5位置．該方法使用很少．標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置是國(guó)家標(biāo)形中規(guī)定的兩種取壓裝置，即角接取壓裝置和法蘭取壓裝置。其中角接取壓適用于孔板和噴嘴，而法蘭取壓僅用于孔板。(1)角接取壓裝置角接取壓裝置可以采用環(huán)室或夾緊環(huán)(單獨(dú)鉆孔)取得節(jié)流件前后的差壓。（2）法蘭取壓裝置法蘭取壓裝置由兩個(gè)帶取壓孔的取壓法蘭組成。標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置一、浮子流量計(jì)（轉(zhuǎn)子流量計(jì)）轉(zhuǎn)子流量計(jì)又名浮子流量計(jì)或面積流量計(jì)。浮子流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，對(duì)儀表前后直管段長(zhǎng)度要求不高，壓力損失小且恒定，測(cè)量范圍比較寬，工作可靠且線性刻度，可測(cè)氣體、蒸汽(電、氣遠(yuǎn)傳金屬浮子流量計(jì))和液體的流量，適用性廣等特點(diǎn)．第四節(jié)流體阻力式流量計(jì)浮子流量計(jì)的測(cè)量本體由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐管和一只可以沿著錐管的軸向自由移動(dòng)的浮子組成．如圖所示．當(dāng)被測(cè)流體自錐管下端流入流量計(jì)時(shí)，由于流體的作用，浮子上下端面產(chǎn)生一差壓，該差壓即為浮子的上升力。當(dāng)差壓值大于浸在流體中浮子的重量時(shí)，浮子開(kāi)始上升。隨著浮子的上升．浮子最大外徑與錐管之間的環(huán)形面積逐漸增大，流體的流速則相應(yīng)下降，作用在浮子上的上升力逐漸減小，直至上升力等于浸在流體中的浮子的重量時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度上。這時(shí)浮子在錐管中的高度與所通過(guò)的流量有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。作用在浮子上的力有：流體自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在浮子上的升力F;浮子本身的垂直向下的重力W；流體對(duì)浮子所產(chǎn)生的垂直向上的浮力B。當(dāng)浮子處于平衡狀態(tài)時(shí)，可列出平衡方程式轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測(cè)量原理式中，cd為浮子的升力系數(shù)；o為流體密度；v為環(huán)形流通面積的平均流速：Af為浮子的最大迎流面積。只要保持流量系數(shù)a為常數(shù)，則流量與浮子高度h之間就存在一一對(duì)應(yīng)的近似線性關(guān)系．我們可以將這種對(duì)應(yīng)關(guān)系直接刻度在流量計(jì)的錐管上．顯然，對(duì)于不同的流體，由于密度發(fā)生變化，所以qv與h之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也將發(fā)生變化，原來(lái)的流量刻度將不再適用．所以原則上，轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)該用實(shí)際介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定．注意：

速度式流量計(jì)是從直接測(cè)量管道內(nèi)流體流速v作為流量測(cè)量依據(jù)的。若測(cè)得的是管道截面上的平均流速v，則流體的體積流量qv＝A*v；(A為測(cè)量管道橫截面積)。若測(cè)得的是管道橫截面上的某一點(diǎn)流速v，則流體的體積流量qv＝K*A*v(K為截面上的平均流速與被測(cè)點(diǎn)流速的比值，它與管道內(nèi)流速分布有關(guān))．第五節(jié)測(cè)速式流量計(jì)一、電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表?？梢詼y(cè)量各種腐蝕性介質(zhì)：酸、堿、鹽溶液以及帶有懸浮顆粒的漿液。被測(cè)介質(zhì)在測(cè)量管內(nèi)，由于沒(méi)有阻滯部件，所以沒(méi)有壓力損失。此流量計(jì)無(wú)機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量脈沖流量，而且線性較好，可以直接進(jìn)行等分刻度。但電磁流量計(jì)由于只能測(cè)量導(dǎo)電液體，因此對(duì)于氣體、蒸氣以及含大量氣泡的液體，或者電導(dǎo)率很低的液體不能測(cè)量。由于測(cè)量管內(nèi)襯材料一般不宜在高溫下工作，所以目前一般的電磁流量計(jì)還不能用于測(cè)量高溫介質(zhì)。如圖所示，設(shè)在均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向有一個(gè)直徑為D的管道。管道由不導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)導(dǎo)電的液體在導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，因而在磁場(chǎng)及流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如安裝一對(duì)電極，則電極間產(chǎn)生和流速成比例的電位差。

式中，c為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，D為管道內(nèi)徑；v為液體在管道內(nèi)平均流速。1．直流勵(lì)磁直流勵(lì)磁方式用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)或采用永久磁鐵，它能產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場(chǎng)．這種直流勵(lì)磁變送器的最大優(yōu)點(diǎn)是受交流電磁場(chǎng)干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響。但是，使用直流磁場(chǎng)易使通過(guò)測(cè)量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子，在電場(chǎng)力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子跑向負(fù)極。這樣，將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴(yán)重影響儀表的正常工作．所以，直流勵(lì)磁一般只用于測(cè)量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等．2．交流勵(lì)磁目前，工業(yè)上使用的電磁流量計(jì)，大都采用工頻(50Hz)電源交流勵(lì)磁方式，即它的磁場(chǎng)是由正弦交變電流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一個(gè)交變磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電極表面的極化干擾．另外，由于磁場(chǎng)是交變的，所以輸出信號(hào)也是交變信號(hào)。直流勵(lì)磁方式和交流勵(lì)磁方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，盡量避免它們的缺點(diǎn)，70年代以來(lái)，人們開(kāi)始采用低頻方波勵(lì)磁方式．它的勵(lì)磁電流波形如圖所示，其頻率通常為工頻的1／4一l／10．從圖可見(jiàn)，在半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)是恒穩(wěn)的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵(lì)磁的特點(diǎn)，受電磁干擾影響很小。從整個(gè)時(shí)間過(guò)程看，方波信號(hào)又是一個(gè)交變的信號(hào)，所以它能克服直流勵(lì)磁易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象．因此，低頻方波勵(lì)磁是一種比較好的勵(lì)磁方式，目前已在電磁流量計(jì)上廣泛的應(yīng)用．

3．低頻方波勵(lì)磁當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)，會(huì)載帶流體流速的信息。因此，根據(jù)對(duì)接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，可以檢測(cè)到流體的流速，進(jìn)而可以得到流量值。超聲波流量測(cè)量方法有很多，本節(jié)主要介紹傳播速度差方法和多普勒方法的基本原理與流量方程．二、超聲波流量計(jì)傳播速度差法的基本原理為：測(cè)量超聲波脈沖在順流和逆流傳播過(guò)程中的速度之差來(lái)得到被測(cè)流體的流速。根據(jù)測(cè)量的物理量的不同，可以分為時(shí)差法(測(cè)量順、逆流傳播時(shí)由于超聲波傳播速度不同而引起的時(shí)間差)、相差法(測(cè)量超聲波在順、逆流中傳播的相位差)、頻差法(測(cè)量順、逆流情況下超聲脈沖的循環(huán)頻率差)。頻差法是目前常用的測(cè)量方法，它是在前兩種測(cè)量方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的．在測(cè)量管道中，裝兩個(gè)超聲波發(fā)射換能器F1和F2以及兩個(gè)接收換能器J1和J2，管徑為D，流體由左向右流動(dòng)，速度為v，此時(shí)由F1到J2超聲波傳播速度為F2到J1超聲波傳播速度為：1、時(shí)差法如果超聲波發(fā)生器發(fā)射一短小脈沖，其順流傳播時(shí)間為而逆流傳播的時(shí)間為測(cè)量速度差的方法2、相差法所謂相差法，既是通過(guò)測(cè)量超聲波在順流和逆流時(shí)傳播的相位差來(lái)得到流速．3、頻差法此法是通過(guò)測(cè)量順流和逆流時(shí)超聲脈沖的重復(fù)頻率差去測(cè)量流速。在單通道法中脈沖重復(fù)頻率是在一個(gè)發(fā)射脈沖被接收器接收之后，立即發(fā)射出一個(gè)脈沖，這樣以一定頻率重復(fù)發(fā)射，對(duì)于順流和逆流重復(fù)發(fā)射頻率為2、多普勒法

多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量的．多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起聲波在頻率上的變化，這種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)和靜止的換能器之間的相對(duì)速度。左圖是超聲多普勒流量計(jì)示意圖。超聲換能器安裝在管外。從發(fā)射晶體T發(fā)射的超聲波束遇到流體中運(yùn)動(dòng)著顆?；驓馀?，再反射回來(lái)由接收晶體R1接收。發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的多普勒頻率偏移與流體流速成正比。如忽略管壁影響，并假設(shè)流體沒(méi)有速度梯度，以及粒子是均勻分布的，可得方程流體振動(dòng)流量計(jì)是60年代末期發(fā)展起來(lái)的一種較新的流量測(cè)量技術(shù)。它具有如下一些特點(diǎn)：可得到與流量成正比的頻率輸出信號(hào)；被測(cè)流體本身就是振動(dòng)體，無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件，幾乎不受流體組成、密度、粘度、壓力等因素的影響；所以，該測(cè)量方法越來(lái)越受到人們的重視，渦街流量計(jì)（Vortexflowmeter)是利用流體流過(guò)阻礙物時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過(guò)測(cè)量其漩渦產(chǎn)生頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的。渦街流量計(jì)由渦街流量傳感器和流量顯示儀表兩部分構(gòu)成，第六節(jié)振動(dòng)式流量計(jì)渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)中著名的“卡門(mén)渦街”原理。在流動(dòng)的流體中放置一根其軸線與流向垂直的非流線性柱形體(如三棱柱、圓柱等)，稱(chēng)之為漩渦發(fā)生體，見(jiàn)圖。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時(shí)，會(huì)在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示不對(duì)稱(chēng)但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門(mén)渦街。由于漩渦之間的相互影響，其形成通常是不穩(wěn)定的。馮.卡門(mén)對(duì)渦列的穩(wěn)定條件進(jìn)行了研究，于1911年得到結(jié)論：只有當(dāng)兩漩渦列之間的距離h和同列的兩漩渦之間的距離L之比滿(mǎn)足時(shí)，所產(chǎn)生的渦街才是穩(wěn)定的圓柱體后漩渦發(fā)生的頻率為：圓柱體表面開(kāi)有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相通．空腔由隔板分成兩部分，在隔板的中央部分有一小孔，在小孔中裝有檢測(cè)流體流動(dòng)的鉑電阻絲．當(dāng)旋渦在圓柱體下游側(cè)產(chǎn)生時(shí)，由于升力的作用，使得圓柱體下方的壓力比上方高一些，圓柱體下方的流體在上下壓力差的作用下，從圓柱體下方導(dǎo)壓孔進(jìn)入空腔，通過(guò)隔板中央部分的小孔，流過(guò)鉑電阻絲，從上方導(dǎo)壓孔流出。如果將鉑電阻絲加熱到高于流體溫度的某溫度值，則當(dāng)流體流過(guò)鉑電阻絲時(shí)，就會(huì)帶走熱量，改變其溫度，也即改變其電阻值。當(dāng)圓柱體上方產(chǎn)生一個(gè)旋渦時(shí)，則流體從上導(dǎo)壓孔進(jìn)入，由下導(dǎo)壓孔流出，又一次通過(guò)鉑電阻絲，又改變一次它的電阻值。由此可知：電阻值變化與流動(dòng)變化相對(duì)應(yīng)，也既與旋渦的頻率相對(duì)應(yīng)。所以，可由檢測(cè)鉑電阻絲電阻變化頻率得到渦頻率，進(jìn)而得到流量值。在工業(yè)