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渦街流量計檢測技術(shù)之壓電晶體式傳感器
發(fā)布時間:2021-12-15 12:25:18

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(shù)、線性度、范圍度等)和阻力特性都與它的幾何形狀、幾何參數(shù)和排列方式密切相關(guān)。流體通過漩渦發(fā)生體后 , 伴隨漩渦的形成和分離 ,在漩渦發(fā)生體周圍流體會同步發(fā)生流速、壓力變化和下游尾流周期振蕩。根據(jù)渦街現(xiàn)象 , 檢測渦街信號的方式有很多種,通過這些檢測技術(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,最為常見的是壓電應(yīng)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(zhuǎn)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(shù)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(yīng)性強、可靠性高、響應(yīng)快、制造成本低、與被測介質(zhì)不接觸等優(yōu)點。

壓電圖1.png

壓電晶體式傳感器的工作原理是晶體的壓電效應(yīng),當(dāng)晶體受到某固定方向外力的作用時,內(nèi)部就會產(chǎn)生電極化現(xiàn)象 , 同時在某兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷;當(dāng)外力撤去后,晶體又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài);當(dāng)外力作用方向改變時,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(xiàn)象稱為壓電效應(yīng),如圖1所示。

壓電圖2.png

壓電傳感器大多是利用正壓電效應(yīng)制成的。應(yīng)用具有壓電效應(yīng)的材料制作的檢測元件,稱為壓電元件。當(dāng)壓電晶片受力時,在晶片的兩個表面上分別聚集等量的正、負(fù)電荷,晶片的兩表面相當(dāng)于一個電容的兩個極板,兩極板間的物質(zhì)等效于一種介質(zhì),于是壓電晶片相當(dāng)于一只平行板介質(zhì)電容器,如圖2所示。

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