渦街流量計檢測技術之壓電晶體式傳感器
發布時間：2021-12-15 12:25:18
漩渦發生體是渦街流量計的關鍵部件 , 儀表的流量特性（儀表系數、線性度、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。流體通過漩渦發生體后 , 伴隨漩渦的形成和分離 ,在漩渦發生體周圍流體會同步發生流速、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，通過這些檢測技術檢測出渦街信號的頻率和幅值 , 獲取與流量有關的信息。其中，最為常見的是壓電應力（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、與被測介質不接觸等優點。
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，內部就會產生電極化現象 , 同時在某兩個表面上產生符號相反的電荷；當外力撤去后，晶體又恢復到不帶電的狀態；當外力作用方向改變時，電荷的極性也隨之改變；晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。這種現象稱為壓電效應，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，稱為壓電元件。當壓電晶片受力時，在晶片的兩個表面上分別聚集等量的正、負電荷，晶片的兩表面相當于一個電容的兩個極板，兩極板間的物質等效于一種介質，于是壓電晶片相當于一只平行板介質電容器，如圖2所示。
