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        國產(chǎn)渦街流量計中所應(yīng)用的電容檢測元件
        關(guān)鍵字:電容式渦街流量計,渦街流量計,流量計    日期:2012-9-25 9:27:00

                國產(chǎn)渦街流量計,在性價比上遠高于日本橫河渦街流量計,下面著重介紹下國產(chǎn)華立渦街流量計中所應(yīng)用的電容檢測元件。
               在國產(chǎn)電容式渦街流量計中,應(yīng)用電容檢測元件測量渦街信號,目前應(yīng)用于渦街流量計中的電容檢測元件有以下幾種:
                1.用差動電容檢測發(fā)生體兩側(cè)的脈動壓力[檢測方式(一)
                這種檢測方式直接利用發(fā)生體的兩側(cè)面作差動電容的可動電極,用以檢測旋渦分離時發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生的壓力脈動
        如圖1和圖2所示。

                
                                                               圖1    矩型發(fā)生體與差動電容

                 
                           圖2    三角柱發(fā)生體與差動電容

                圖1是矩形發(fā)生體與差動電容的示意圖,而圖2是三角柱發(fā)生體與差動電容的示意圖。這兩種方案都是用發(fā)生體
        的部分側(cè)面作電容的動電極,即把不銹鋼薄片焊接在發(fā)生體的側(cè)面,作為變極距電容器的動電極。在薄片下面的測
        量室內(nèi),有使發(fā)生體與膜片相絕緣的絕緣層,在絕緣層表面用粘貼或蒸鍍工藝制成固定電極。在測量室內(nèi),設(shè)置了
        壓力平衡孔和連接通道。在動電極、固定電極和連接通道內(nèi)充滿了隔離液。隔離液一般采用性能較穩(wěn)定的硅油或其
        他液體。
                隔離液有兩方面作用:一是起電介質(zhì)的作用,可增大靜態(tài)電容;二是起抗靜壓和平衡作用。由于液體的不可壓
        縮性,當(dāng)測量管處在有壓狀態(tài)時,隔離液可對膜片起到有效的支撐作用,并對兩電極起隔離絕緣作用,保護電容器。
                兩側(cè)電極之間設(shè)置的平衡孔和連接通道,既能傳遞動態(tài)壓力,又可抑制對稱的壓力波動的干擾。
                當(dāng)流體流動,發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生旋渦分離時,在發(fā)生體兩側(cè)同步出現(xiàn)壓力脈動,引起發(fā)生體兩側(cè)膜片的位移。
        例如某一側(cè)有旋渦分離,該側(cè)的壓力升高,迫使這一側(cè)的極距減小,電容增大,而另一側(cè)極距增加,電容減小。下
        一個旋渦從另一側(cè)分離時,就出現(xiàn)相反的情況。
                隨著流體的流動,旋渦不斷交替分離,就出現(xiàn)了兩側(cè)電容
        交替的變化。由于電容的交替變化與旋渦分離同步產(chǎn)生。通過測量電路,就可檢測出電容變化的頻率,從而檢測出
        旋渦的頻率。
                2.用電容檢測元件檢測量脈動壓力
                如圖3所示,在三角柱發(fā)生體兩側(cè)開導(dǎo)壓孔,把發(fā)生體兩側(cè)的脈動壓力傳遞給安裝在測量管外部的電容檢測元件
        進行檢測,如圖3(a)。這種檢測方式,由于電容檢測元件未直接暴露在流體中,避開了流體中的雜物(污物、粉塵、
        油污等)的直接影響,測量效果較好。

                 
                                      圖3         引出脈動壓力的檢測方式

                 圖4是20世紀80年代末期由E+H公司推出的,以差動開關(guān)電容(DSC)為檢測元件的電容式渦街流量計。
                 電容檢測元件制成圓管形,用變極距原理工作。本節(jié)前面已做了介紹,這里不在重復(fù)。
                根據(jù)檢測方式(三),電容檢測元件插入三角柱發(fā)生體的測量孔內(nèi)。三角柱兩側(cè)的導(dǎo)壓孔,把交變差壓引入測量
        孔,作用到電容檢測元件上。金屬薄壁圓筒在交變差壓作用下,產(chǎn)生左右擺動,引起兩側(cè)電容的極距變化,改變電容
        量,通過測量電路檢測出電容變化的頻率,實現(xiàn)旋渦頻率的測量。

                
                             圖4   DSC電容檢測元件

                 值得重視的是內(nèi)外電極的力學(xué)設(shè)計。設(shè)計時,使外部金屬薄壁圓筒與內(nèi)部的電極支座的剛度相匹配。因此,當(dāng)外
        界管道的機械振動和管道內(nèi)流體沖擊時,不管振動方向如何,引起電容檢測元件的內(nèi)外電極,同時作方向相同、變形
        量相同的振動。從而使兩電極之間的相對距離保持不變,電容量也不變,明顯提高了渦街流量計的抗振動性能。
                 差動開關(guān)電容的兩電極之間,沒有充灌電解質(zhì),而是采用介電常數(shù)的溫度系數(shù)近似為零的空氣,所以差動開關(guān)電
        容有較好的熱穩(wěn)定性,工作溫度范圍相當(dāng)寬,可測低溫(- 200CC)到高溫(400C)介質(zhì)。這種電容式渦街流量計的局
        限性是抗臟污能力相對較差,選用儀表時應(yīng)充分予以注意。
         

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