漩渦發(fā)生體是渦街流量計的關(guān)鍵部件 , 儀表的流量特性(儀表系數、線(xiàn)性度、范圍度等)和阻力特性都與它的幾何形狀、幾何參數和排列方式密切相關(guān)。流體通過(guò)漩渦發(fā)生體后 , 伴隨漩渦的形成和分離 ,在漩渦發(fā)生體周?chē)黧w會(huì )同步發(fā)生流速、壓力變化和下游尾流周期振蕩。根據渦街現象 , 檢測渦街信號的方式有很多種,通過(guò)這些檢測技術(shù)檢測出渦街信號的頻率和幅值 , 獲取與流量有關(guān)的信息。其中,最為常見(jiàn)的是壓電應力(壓電晶體)式。它采用壓電式傳感器,把探頭檢測到的升力轉換成交變的電荷信號輸出,經(jīng)電荷放大、低通濾波、電壓放大后,采用模擬信號處理方法或數字信號處理方法,得到漩渦脫落的頻率。壓電晶體式檢測方式具有適應性強、可靠性高、響應快、制造成本低、與被測介質(zhì)不接觸等優(yōu)點(diǎn)。
壓電晶體式傳感器的工作原理是晶體的壓電效應,當晶體受到某固定方向外力的作用時(shí),內部就會(huì )產(chǎn)生電極化現象 , 同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號相反的電荷;當外力撤去后,晶體又恢復到不帶電的狀態(tài);當外力作用方向改變時(shí),電荷的極性也隨之改變;晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現象稱(chēng)為壓電效應,如圖1所示。
壓電傳感器大多是利用正壓電效應制成的。應用具有壓電效應的材料制作的檢測元件,稱(chēng)為壓電元件。當壓電晶片受力時(shí),在晶片的兩個(gè)表面上分別聚集等量的正、負電荷,晶片的兩表面相當于一個(gè)電容的兩個(gè)極板,兩極板間的物質(zhì)等效于一種介質(zhì),于是壓電晶片相當于一只平行板介質(zhì)電容器,如圖2所示。