涡街流量计检测技术之压电晶体式传感器
发布时间：2021-12-15 12:25:18
漩涡发生体是涡街流量计的关键部件 , 仪表的流量特性（仪表系数、线性度、范围度等）和阻力特性都与它的几何形状、几何参数和排列方式密切相关。流体通过漩涡发生体后 , 伴随漩涡的形成和分离 ,在漩涡发生体周围流体会同步发生流速、压力变化和下游尾流周期振荡。根据涡街现象 , 检测涡街信号的方式有很多种，通过这些检测技术检测出涡街信号的频率和幅值 , 获取与流量有关的信息。其中，最为常见的是压电应力（压电晶体）式。它采用压电式传感器，把探头检测到的升力转换成交变的电荷信号输出，经电荷放大、低通滤波、电压放大后，采用模拟信号处理方法或数字信号处理方法，得到漩涡脱落的频率。压电晶体式检测方式具有适应性强、可靠性高、响应快、制造成本低、与被测介质不接触等优点。
压电晶体式传感器的工作原理是晶体的压电效应，当晶体受到某固定方向外力的作用时，内部就会产生电极化现象 , 同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为压电效应，如图1所示。
压电传感器大多是利用正压电效应制成的。应用具有压电效应的材料制作的检测元件，称为压电元件。当压电晶片受力时，在晶片的两个表面上分别聚集等量的正、负电荷，晶片的两表面相当于一个电容的两个极板，两极板间的物质等效于一种介质，于是压电晶片相当于一只平行板介质电容器，如图2所示。
