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一(yī)、工(gōng)作原理
在(zài)流體(tǐ)中設置旋渦發生體（阻流體），從旋渦發生體兩側交替地産生有規則的旋渦(wō)，這種(zhǒng)旋渦稱爲卡曼渦街，如圖1所示。旋(xuán)渦列在旋渦發生體下(xià)遊非對稱地排列。設旋渦(wō)的發生頻率爲(wèi)f，被測介質來流的(de)平均速度(dù)爲U，旋渦(wō)發生體迎面寬(kuān)度爲d，表體通徑爲D，根據卡曼渦街(jiē)原理，有如下關系式
f=SrU1/d=SrU/md （1）式中
U1--旋渦發生體兩側平均流速，m/s；
Sr--斯特勞哈爾數；
m--旋渦發生體兩側弓形面積與(yǔ)管道(dào)橫截面面積之(zhī)比
圖1 卡曼渦街
管道内體積(jī)流(liú)量qv爲
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中K--流量計的儀表系數(shù)，脈沖數/m3（P/m3）。
K除與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外，還與斯特(tè)勞哈爾數有關。斯特勞哈爾數爲無量綱(gāng)參數(shù)，它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關，圖2所示爲圓柱狀(zhuàng)旋渦發生(shēng)體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關系圖。由圖(tú)可見，在ReD=2×104～7×106範圍内，Sr可視(shì)爲常(cháng)數，這是儀表正常工作範(fàn)圍。當測量氣體流量時，VSF的流量(liàng)計算式(shì)爲(wèi)
圖2 斯特(tè)勞(láo)哈爾數與雷諾數關系曲(qǔ)線
式中qVn，qV--分别爲标準狀态下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的(de)體(tǐ)積流量，m3/h；
Pn，P--分别爲标(biāo)準狀态下和(hé)工況下的絕對壓力，Pa；
Tn，T--分别爲标(biāo)準狀态(tài)下(xià)和工況下(xià)的熱(rè)力學(xué)溫度，K；
Zn，Z--分别(bié)爲(wèi)标(biāo)準狀态下和工況下氣體壓縮系數。
由上式可(kě)見，VSF輸出的脈沖頻率信号不受(shòu)流體物(wù)性和組分變化的影響(xiǎng)，即儀表系數在(zài)一定(dìng)雷諾數範(fàn)圍内僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作爲流量計在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質量流量，這時流(liú)量計的輸出信号應同時監測體積流量和流體(tǐ)密度，流體物性和組分(fèn)對流(liú)量計(jì)量還是有直接影響的。
二、結構
VSF由傳感器和轉換器兩部分組成，如(rú)圖3所示。傳感器包括旋渦發生體(tǐ)（阻流體）、檢測元件(jiàn)、儀表表體等；轉(zhuǎn)換器(qì)包括前置放大器、濾波整形電路、D／A轉換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護罩等。近年(nián)來智能式流量計還(hái)把微處理器、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉換器内。
圖3 渦街流量(liàng)計
（1）旋渦發生體
旋渦(wō)發生體是(shì)檢測器的主要部件，它與儀表(biǎo)的流量特性（儀表系數、線性(xìng)度(dù)、範圍度等）和阻力特性(xìng)（壓力損(sǔn)失）密切相關，對它的要求如下。
1）能控制旋渦在旋渦發生(shēng)體軸線方向上同步分離(lí)；
2）在較寬的(de)雷諾數範圍内，有穩定的旋渦分離點，保持恒定的斯特勞哈爾數；
3）能産(chǎn)生強(qiáng)烈的渦街，信号的信噪比高；
4）形狀和結構簡單，便于加工和幾何參數标準化，以及各(gè)種檢測元件的(de)安裝和組合；
5）材質(zhì)應滿足流體性質的要求，耐腐(fǔ)蝕，耐磨(mó)蝕，耐溫度變化；
6）固有頻率在渦街信号的頻(pín)帶外。
已經開發出形狀繁多的(de)旋渦發生(shēng)體，它可分爲(wèi)單旋渦發生體和多旋渦發(fā)生體兩類(lèi)，如圖4所(suǒ)示。單旋渦(wō)發生體的基本形有(yǒu)圓柱、矩(jǔ)形柱和三角柱，其他形狀(zhuàng)皆爲這些基本形的變形。三角柱形(xíng)旋渦發生體是應用最廣(guǎng)泛的一種，
如圖5所示(shì)。
圖中D爲儀表口(kǒu)徑。爲提高渦街強(qiáng)度和穩定性，可采用多旋渦(wō)發生體，不過它的應用并不普遍。
d/D=0.2～0.3;c/D=0.1～0.2;
b/d=1～1.5;θ=15o～65o
⑵檢測元(yuán)件
流量(liàng)計檢(jiǎn)測旋渦信号有5種方式。
1）用設置在旋渦發生(shēng)體内的檢測元件直接檢測發(fā)生體兩側差壓；
2）旋渦發生體上開設導壓(yā)孔，在導壓孔中安裝檢測元件檢測(cè)發生體兩側差壓；
3）檢測旋(xuán)渦發生體周圍(wéi)交(jiāo)變環流；
4）檢測旋渦發生體背面交(jiāo)變(biàn)差壓；
5）檢測尾流中旋渦(wō)列。
根(gēn)據(jù)這5種檢測方式(shì)，采用不同的檢測(cè)技術（熱敏、超聲、應(yīng)力(lì)、應變、電容、電磁、光電、光纖等）可(kě)以構成不(bú)同類型的(de)VSF，如表1所示(shì)。
表1 旋(xuán)渦發生體和(hé)檢測方式一覽表
檢測(cè)元件把渦街信号轉(zhuǎn)換成電信号，該信号(hào)既微弱又含有不同成分的噪聲，必須進行放大、濾(lǜ)波、整形等處理才能(néng)得出(chū)與流量成比例的脈沖信号(hào)。⑶ 轉換器
不同(tóng)檢測(cè)方式應配(pèi)備(bèi)不同特性的前置放大器，如表2所列。
⑷ 儀表表體
儀表表體可(kě)分爲夾持型和法蘭型，如圖7所(suǒ)示。
圖(tú)7 儀表(biǎo)表體
三、安裝注意事項
VSF屬于對管道流速分布畸變、旋轉流和流動脈動(dòng)等敏感的流量計，因此，對(duì)現場管道安裝條件應充(chōng)分重視，遵照(zhào)生産廠使用說明書的(de)要求執行。
VSF可安裝在室内或室外。如果安(ān)裝在地井裏，有水淹的可能，要選用涎水型傳感器(qì)。傳感器在管道(dào)上可以水(shuǐ)平、垂直或傾斜安裝，但測量液體和氣體時爲防止氣泡和液滴的(de)幹擾，安(ān)裝位置要注意，如圖16所示。
圖(tú)16 混相流體(tǐ)的安裝
（a）測(cè)量含(hán)液(yè)體的(de)氣體流量儀表安裝；
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