在特定的流动条件下，一部分流体动能会转化为流体振动，其振动频率与流速(流量)有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。目前流体振动流量计有三类：涡街流量计、旋进(旋涡进动)流量计和射流流量计。涡街流量计具有以下一些特点：
　　①输出为脉冲频率，其频率与被测流体的实际体积流量成正比，不受流体组分、密度、压力、温度的影响;
　　②测量范围宽，一般范围度可达10：1以上;
　　③度为中上水平;
　　④无可动部件，可靠性高;
　　⑤结构简单牢固，安装方便，维护费较低;
　　⑥应用范围广泛，可适用液体、气体和蒸汽。
　　涡街流量计的工作原理
　　在流体中设置旋涡发生体(阻流体)，从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街(见图1)，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。根据卡曼涡街原理，有如下关系式：
　　

(1)
 
　　

(2)
 
　　式中，m为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比;D为表体通径;d为旋涡发生体迎面宽度;f为旋涡的发生频率;U1为旋涡发生体两侧平均流速;Sr为斯特劳哈尔数;U为被测介质流的平均速度。
　　

 
　　图1 卡曼涡街
　　管道内体积流量qv为：
　　

(3)
 
　　

(4)
 
　　式中， K为流量计的仪表系数，单位为脉冲数/m3。
　　K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发生体形状及雷诺数有关，图2为圆柱 状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图2可见，在ReD=2×104～7×106的范围内，Sr可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测 量气体流量时，涡街流量计的流量计算式为
　　

(5)
 
　　式中，qVn、qV分别为标准状态下(0℃或20℃，101.325kPa)和工况下的体积流量; Pn、P分别为标准状态下和工况下的压力;Tn、T分别为标准状态下和工况下的热力学温度;Zn、Z分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。
　　

 
　　图2 斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线
由式(4)可见，涡街流量计输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺 寸等有关。但是在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计应同时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分就会对流量计量产生直接影响。
　　涡街流量计由传感器和转换器两部分组成，如图3所示。传感器包括旋涡发生体(阻流体)、检测元件、仪表表体等;转换器包括前置放大器、滤波整形电路、DAC、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。近年来智能式流量计还把微处理器、显示通信及其他功能模块装在转换器内。
　　

 
　　图3 涡街流量计
　　在现场中的应用
　　1 现场应用
　　涡街流量计适用的流体比较广泛，但不适用于低雷诺数(ReD≤2×104)流体。因为在低雷诺数时，斯特劳哈尔数随着雷诺数而变，仪表线性度变差。同时，含固体微粒的流体对旋涡发生体的冲刷会产生噪声，其含有的短纤维若缠绕在旋涡发生体上将改变仪表系数。
　　涡街流量计在混相流体中的应用如下：
　　①可用于含分散、均匀的微小气泡，但容积含气率应小于7%～10%的气、液两相流，若容积含气率超出2%就应对仪表系数进行修正。
　　②可用于含分散、均匀的固体微粒，含量不大于2%的气固、液固两相流。
　　③可用于互不溶解的液液(如油和水)两组分流等。
　　脉动流和旋转流会对涡街流量计产生严重影响。如果脉动频率与涡街频率频带合拍可能引起谐振，破坏正常工作和设备，使涡街信号产生“锁定(Lock-in)”现象，这时信号会固定于某一频率。“锁定”与脉动幅值、旋涡发生体形状及堵塞比等有关。
　　涡街流量计的度对于液体大致在±0.5%R～±2%R之间，对于气体在±l%R～±2%R之间，重复性一般为 0.2%～0.5%。由于涡街流量计的仪表系数较低，频率分辨率低，口径愈大精度愈低，故仪表口径不宜过大(DN300以下)。
　　范围度宽是涡街流量计的特点，但重要的一点是量程下限的流量数值。一般液体平均流速下限为0.5m/s，气体为4～5m/s。涡街流量计的正常流量在正常测量范围的1/2～2/3处。
　　涡街流量计的优点是仪表系数不受测量介质物性的影响，可以由一种典型介质推广到其他介质上。但由于液、气的流速范围差别很大，导致频率范围亦差别很大。处理涡街信号的放大器电路中，滤波器的通带不同，电路参数亦不同，因此，同一电路参数不能用于测量不同介质。
　　另外，气体和液体的密度差别很大，而旋涡分离时产生的信号强度与密度成正比，因此信号强度差别亦很大。液、气放大器电路的增益、触发灵敏度 等皆不相同，压电电荷差别大，电荷放大器的参数也不相同。即使同为气体(或液体、蒸汽)，随着介质压力、温度、密度不同，使用的流量范围不同，信号强度亦 不同，电路参数同样要改变。因此，一台涡街流量计不经硬件或软件修改，改变使用介质或改变仪表口径是不可行的。
　　2 安装注意事项
　　涡街流量计属于对管道流速分布畸变、旋转流和流动脉动等敏感的流量计，因此，对现场管道安装条件应充分重视，严格遵照使用说明书执行。
　　涡街流量计可安装在室内或室外。如果安装在地井里，为防止被水淹没，应选用涎水型传感器。传感器在管道上可以水平、垂直或倾斜安装，但测量液体和气体时为防止气泡和液滴的干扰，要注意安装位置(见图4)。
(本文转自电子工程世界：http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0411/article_5385.html)