圖2-56所示為圓柱體旌渦頻率信號(hào)檢測(cè)器。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)，出于升力的作用，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)，即與旋渦的頻率相對(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。

渦街流量計(jì)主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量，如氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)，其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、黏度等參數(shù)的影響;無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，維護(hù)量小，儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定，因此可靠性高，可在-20～250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作;有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出。其缺點(diǎn)是不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量，需較長(zhǎng)直管段。

(5)電磁流量計(jì)。電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)原理制成的一種流量計(jì)，見(jiàn)圖2-57，當(dāng)被測(cè)導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中沿垂直磁力線方向流動(dòng)而切割磁力線時(shí)，在對(duì)稱安裝在流通管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)與流速成正比。流體流量方程為

值得注意的是，采用電磁流量計(jì)測(cè)量時(shí)應(yīng)滿足的條件為：①磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng);②被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱分布;③被測(cè)流體是非磁性的;④被測(cè)流體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖2-58所示。值得注意的是，測(cè)量管道應(yīng)由非導(dǎo)磁材料制成，如果是金屬管道，內(nèi)壁上要裝有絕緣襯里。電磁流量計(jì)有兩種勵(lì)磁方式：直流勵(lì)磁和交流勵(lì)磁。

直流勵(lì)磁方式采用直流電產(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高子所包圍，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。

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)。交變勵(lì)磁的主要優(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)。電磁流量計(jì)有以下特點(diǎn)：①測(cè)量管道內(nèi)沒(méi)有可動(dòng)部件或突出于管內(nèi)的部件，所以幾乎沒(méi)有壓力損失，可以測(cè)量各種腐蝕性液體以及帶有懸浮顆粒的漿液(如泥漿、紙漿、化學(xué)纖維、礦漿)等溶液，也可用于各種有衛(wèi)生要求的醫(yī)藥、食品等部門(mén)的流量測(cè)量(如血漿、牛奶、果汁、鹵水、酒類(lèi)等);還可用于大型管道自來(lái)水和污水處理廠流量測(cè)量等。②輸出電流與介質(zhì)流量呈線性關(guān)系，且不受液體物理性質(zhì)(溫度、壓力、黏度、密度)或流動(dòng)狀態(tài)的影響。流速的測(cè)量范圍大，測(cè)量管徑小到1mm，大到2m以上。③一般精度為0.5～1.5級(jí)。④被測(cè)介質(zhì)必須是導(dǎo)電液體，其電導(dǎo)率一般要求不小于水的電導(dǎo)率。⑤不能測(cè)量氣體、蒸汽及石油制品等的流量。⑥信號(hào)較弱，滿量程時(shí)只有2.5～8mV，抗干擾能力差。⑦電源電壓的波動(dòng)會(huì)引起磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，從而影響到測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性。

由于測(cè)量管內(nèi)襯材料一般不宜在高溫下工作，因此目前一般的電磁流量計(jì)還不能用于測(cè)量高溫介質(zhì)。視采用的內(nèi)襯材料不同，其適應(yīng)的溫度范圍也不一樣：采用普通橡膠襯里，被測(cè)介質(zhì)溫度為-20～60℃;采用高溫橡膠襯里，被測(cè)介質(zhì)溫度為-20～90℃;采用聚四氟乙烯襯里，被測(cè)介質(zhì)溫度為-30～100℃;采用高溫型四氟乙烯襯里，被測(cè)介質(zhì)溫度為-30～180℃。

此外，為了減小導(dǎo)管內(nèi)引起的渦流損耗，故測(cè)量導(dǎo)管不宜采用厚壁導(dǎo)管，一般管壁厚度不超過(guò)8mm。對(duì)于導(dǎo)電液體，其電導(dǎo)率的下限值一般也不得小于2×10-3～5×10-3S/m(西門(mén)子/米)。如果采用特殊的電子線路，有可能將電導(dǎo)率下限擴(kuò)大至1×10-4S/ m。流速和速度分布必須符合設(shè)定條件，否則將會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。因此，在電磁流量傳感器的前后，必須有足夠的直管段長(zhǎng)度，以消除各種局部阻力對(duì)流速分布對(duì)稱性的影響。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與流速有關(guān)，電磁流量計(jì)的滿量程流速下限一般不得低于0.3m/s。

使用電磁流量計(jì)應(yīng)注意以下問(wèn)題;

1)安裝要求。電磁流量計(jì)安裝位置應(yīng)選擇在任何時(shí)候測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)都能充滿液體的地方，以防止由于測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)沒(méi)有液體而指針不在零位所造成的錯(cuò)覺(jué)。最好是垂直安裝，使被測(cè)液體積自下向上流經(jīng)儀表，這樣可以避免在導(dǎo)管中有沉淀物或在介質(zhì)中有氣泡而造成的測(cè)量誤差。如不能垂直安裝，也可水平安裝，但要使兩電極在同一水平面上。

2)接地要求。電磁流量計(jì)的信號(hào)比較弱，在滿量程時(shí)只有2.5～8mV，流量很小時(shí)，輸出只有幾微伏，外界略有干擾就能影響測(cè)量的精度。因此其外殼、屏蔽線、測(cè)量導(dǎo)管以及電磁流量計(jì)兩端的管道都要接地，并且要求單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn)，絕對(duì)不要連接在電動(dòng)機(jī)、電器等的公用地線或上下水管道上。

3)安裝地點(diǎn)。電磁流量計(jì)的安裝地點(diǎn)要遠(yuǎn)離一切磁源(如大功率電動(dòng)機(jī)、變壓器等).不能有振動(dòng)。

4)電源要求。必須使用同一相電源，否則由于檢測(cè)信號(hào)和反饋信號(hào)相差-120。的相位，使儀表不能正常工作。

(6)超聲波流量計(jì)。超聲波是指振動(dòng)頻率大于20kHz以上的，其每秒的振動(dòng)次數(shù)(頻率)甚高，超出了入耳聽(tīng)覺(jué)的上限(20000Hz)，人們將這種聽(tīng)不見(jiàn)的聲波叫做超聲波。超聲波流量計(jì)則是一種利用超聲波脈沖來(lái)測(cè)量流體流量的速度式流量?jī)x表，它從20世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)入我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)和計(jì)量領(lǐng)域，并在90年代得到迅速發(fā)展。在管道上的縱向距離為L(zhǎng)兩處安裝兩組超聲波發(fā)生器和接收器，如圖2-59所示中的T1、R1和T2、R2。當(dāng)流體靜止時(shí)，聲速為C。當(dāng)流體速度為u時(shí)，順流的聲速為c+u，傳播時(shí)間T1;逆流的聲速為c-u，傳播時(shí)間為T(mén)2。超聲波傳播的時(shí)間差為

因此通過(guò)測(cè)量時(shí)間差即可獲得來(lái)流的速度。此測(cè)量方法稱為時(shí)間法。由于時(shí)間差非常小，欲使測(cè)量準(zhǔn)確就需要較復(fù)雜的電子線路，為簡(jiǎn)化測(cè)量線路，用測(cè)量順逆兩個(gè)連續(xù)波之間的相位差(為一連續(xù)波的角頻率)來(lái)求得流速的方法稱為相位差法。這兩種方法都需要準(zhǔn)確知道聲速。但液體中的聲速隨溫度變化故為消除因溫度差異而產(chǎn)生的誤差，可通過(guò)測(cè)量頻率差而求得流速，這種方法稱為頻率差法。

相位差法是把上述時(shí)間差轉(zhuǎn)換為超聲波傳播的相位差來(lái)測(cè)量。超聲波換能器向流體連續(xù)發(fā)射形式為s(t)=Asin(cot+(Po)的超聲波脈沖，式中叫為超聲波的角頻率。此時(shí)超聲波傳播的相位差為：

頻率差法的最大優(yōu)點(diǎn)是不受聲速的影響，即不必對(duì)流體溫度改變而引起聲波的變化進(jìn)行補(bǔ)償，因此是常用的方法。

超聲波流量計(jì)屬大管徑流量測(cè)量?jī)x表，一臺(tái)儀表可適應(yīng)多種管徑測(cè)量和多種流量范圍測(cè)量。測(cè)量準(zhǔn)確度幾乎不受被測(cè)流體溫度、壓力、黏度、密度等參數(shù)的影響。如果超聲變送器安裝在管道外側(cè)，就無(wú)須插入。它幾乎適用于所有的液體，包括漿體等，測(cè)量精確度高，但管道的污濁會(huì)影響精確度。