渦街流量計(jì)發(fā)展概況
在自然界中，存在許多流體振動(dòng)現(xiàn)象。例如旗幟在 風(fēng)中飄揚(yáng)；野外架空電線在風(fēng)中發(fā)出的嗡嗡聲響；小溪流是水中的水草、禾苗、小樹干頻頻擺動(dòng)等，都是流體振動(dòng)現(xiàn)象的具體表現(xiàn)。
在流體振動(dòng)（hydrodynamic oscillation）現(xiàn)象中，流體振動(dòng)頻率與流速之間存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系。應(yīng)用這種原理測(cè)量流量的儀表包括旋渦分類流量計(jì)（Vortex Shedding Flowmeter）常稱渦街流量計(jì)；旋渦進(jìn)動(dòng)流量計(jì)（Vortex Precessing Flowmeter）常稱為旋進(jìn)旋渦流量計(jì)；射流流量計(jì)（Fluidic flowmeter）.
自20世紀(jì)60年代中期開(kāi)始，美、歐各國(guó)和日本的科學(xué)家先后以不同的方式投入流體振動(dòng)流量計(jì)的研究。到60年代末和70年代初，先后出現(xiàn)了以上三種流量計(jì)。因制造、應(yīng)用和推廣方面的原因，三種流量計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r有所不同。渦街流浪記的特點(diǎn)發(fā)揮地比較充分，被用戶接受較早，發(fā)展最迅速。其他兩種儀表發(fā)展相對(duì)緩慢些，但這幾年也逐步在推廣。
古時(shí)候，人們就注意到風(fēng)可以使拉緊的琴弦發(fā)出不同的聲音。也有半夜里，掛在床頭墻壁的自鳴琴，被夜風(fēng)吹得發(fā)出聲響，把主人從夢(mèng)中喚醒的記載。16世紀(jì)中期，著名畫家、科學(xué)家達(dá).芬奇就在他的作品里描繪了插入水中鈍體的后方出現(xiàn)的旋渦列。
世界上最早研究渦街現(xiàn)象的人是匈牙利物理科學(xué)家斯特勞哈爾（strouhal）。1878年，在他指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：在風(fēng)的作用下，一根細(xì)弦絲發(fā)剩的音調(diào)跟風(fēng)速成正比，而與弦絲的直徑成反比。
1879年，羅德.拉雷特（Lord.Rarleight）發(fā)現(xiàn)：旋渦引起流體振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)方向與流動(dòng)方向相垂直；他還觀察到：琴弦的固有音調(diào)與風(fēng)對(duì)其作用的音調(diào)相吻合時(shí)，聲響會(huì)驟然增大。
1908年貝納德（Benard）指出了圓柱體后方尾流的周期性與旋渦的形成和排列有關(guān)。
1912年，德國(guó)物理學(xué)家馮.卡曼（Von.Karman）在進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上，研究了渦街的穩(wěn)定性，并發(fā)表了關(guān)于無(wú)限大均勻流場(chǎng)中渦街的穩(wěn)定條件的著名論文。從數(shù)學(xué)上證明了圓柱體下游形成渦街的穩(wěn)定條件?？倪@一結(jié)論為渦街流量計(jì)的發(fā)展與應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
然而，人們?cè)缙趯?duì)渦街現(xiàn)象研究的主要目的卻是為了防災(zāi)。隨著工業(yè)的發(fā)展，特別是航空工業(yè)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)了渦街形成對(duì)生產(chǎn)和建設(shè)設(shè)施的破壞作用，例如高層建筑物、橋梁、塔架、港口設(shè)施、船舶桅桿、纜繩、鉆井平臺(tái)支架等，在大風(fēng)浪中遭破壞；鍋爐排管、熱交換器中的匯管、管道中的測(cè)溫套管的損壞或折斷都與渦街形成有關(guān)。因此在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，學(xué)者們都在觀察和研究渦街形成的規(guī)律性，探索渦街產(chǎn)生破壞作用的原因。尋找防止這種破壞作用的方法。20世紀(jì)中期，就有學(xué)者聲稱：人類與旋渦危害作用的斗爭(zhēng)已持續(xù)了近半個(gè)世紀(jì)。
事物總是存在著兩面性，當(dāng)一些人在研究防止渦街破壞作用的時(shí)候，也有另一些人則在探討如何利用渦街現(xiàn)象和原理做有益的工作，應(yīng)用卡曼渦街測(cè)量流體流速的設(shè)想就是其中之一。這種設(shè)想最先見(jiàn)于1935年美國(guó)專利。到20世紀(jì)50年代，美國(guó)科學(xué)家羅什科（Roshko）提出了應(yīng)用卡曼渦街測(cè)量風(fēng)速的可能性，并進(jìn)行了有關(guān)試驗(yàn)。1960年，在日本志波號(hào)船上，進(jìn)行了應(yīng)用卡曼渦街原理測(cè)量船速的試驗(yàn)。
以上各項(xiàng)試驗(yàn)研究工作，均是在無(wú)限大的兩維均勻流場(chǎng)條件下進(jìn)行的。在三維的管流流場(chǎng)中，進(jìn)行渦街測(cè)量流量的研究工作，則要推遲到20世紀(jì)60年代中期。
在這期間，日本、美國(guó)和前蘇聯(lián)等國(guó)的科學(xué)家相繼開(kāi)展了渦街流量計(jì)的研究和開(kāi)發(fā)工作。
1967年日本學(xué)者土屋喜一和山崎弘郎研究應(yīng)用渦街原理測(cè)量圓管流量時(shí)，就在圓管中垂直地放置一圓柱體，在圓柱體下游設(shè)置了可繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬小旗。流體流動(dòng)時(shí)，渦街的作用使小旗左右擺動(dòng)，以此來(lái)檢測(cè)旋渦信號(hào)，進(jìn)行流量測(cè)量試驗(yàn)。
1969年山崎弘郎等人研究陳宮熱絲檢測(cè)法渦街流量計(jì)。采用的旋渦發(fā)生體為圓柱體。這一成果最終有橫河電機(jī)制作所推出的商品化渦街流量計(jì)。幾乎同時(shí)，美國(guó)Eastech公司研制成功熱敏電阻檢測(cè)法渦街流量計(jì)，這種流量計(jì)采用三角柱發(fā)生體，后來(lái)被日本OVAL公司引進(jìn)。
這兩種儀表，稱為
渦街流量計(jì)的先導(dǎo)，在鋼鐵、石油、化工等行業(yè)獲得應(yīng)用。其特點(diǎn)引起各方面的關(guān)注，也向世人預(yù)示出渦街流量計(jì)的光明的未來(lái)。
70年代是渦街流量計(jì)進(jìn)入快速發(fā)展的使其，各種新型的檢測(cè)方法和新產(chǎn)品紛紛問(wèn)世，讓人目不暇接。70年代各國(guó)儀表公司推出的渦街流量計(jì)新產(chǎn)品大致有：
美國(guó)西屋公司（West House）應(yīng)用超聲檢測(cè)技術(shù)推出超聲式渦街流量計(jì)。
日本北辰電機(jī)廠應(yīng)用應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)成功應(yīng)變式渦街流量計(jì)；
美國(guó)伊斯坦公司（Eastech）推出第二種渦街流量計(jì)，即應(yīng)用磁電檢測(cè)技術(shù)的振動(dòng)體式渦街流量計(jì)問(wèn)世；
英國(guó)肯特（Kent）公司采用電容檢測(cè)技術(shù)和矩形發(fā)生體，向用戶提供了電容式渦街流量計(jì)；
美國(guó)Ficher & Porter 公司用用應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)，把增強(qiáng)型應(yīng)變式渦街流量計(jì)奉獻(xiàn)給用戶；
美國(guó)Foxboro公司采用壓電檢測(cè)技術(shù)和用T形發(fā)生體，把壓電元件加膜片作為檢測(cè)元件的渦街流量計(jì)推向市場(chǎng)。
日本橫河公司經(jīng)過(guò)近10年潛心研制，用壓電檢測(cè)技術(shù)和梯形發(fā)生體，繼熱絲式渦街流量計(jì)之后，推出該公司的第二種渦街流量計(jì)產(chǎn)品--應(yīng)力式渦街流量計(jì)。
進(jìn)入80年代，渦街流量計(jì)的發(fā)展強(qiáng)勢(shì)如初，新產(chǎn)品繼續(xù)推出，老產(chǎn)品不斷改進(jìn)提高。
美國(guó)Fisher control公司研制出雙發(fā)生體應(yīng)力式渦街流量計(jì)；
德國(guó)E+H公司和英國(guó)肯特公司應(yīng)用壓電檢測(cè)技術(shù)，分別開(kāi)發(fā)成功檢測(cè)元件內(nèi)查實(shí)和檢測(cè)元件后置式的渦街流量計(jì)；
美國(guó)Ficher & Porter公司成功開(kāi)發(fā)雙發(fā)生體和雙檢測(cè)元件應(yīng)力式渦街流量計(jì)，并首先在安裝使用書中向客戶提供干標(biāo)定技術(shù)指標(biāo)。
日本東京計(jì)裝株式會(huì)社開(kāi)發(fā)成功光電式渦街流量計(jì)。
到80年代后期，美、歐、日本等國(guó)已分別有10家左右企業(yè)生產(chǎn)各種渦街流量計(jì)產(chǎn)品，據(jù)有關(guān)資料介紹，1987年世界渦街流量計(jì)的產(chǎn)量接近4萬(wàn)臺(tái)。
渦街流量計(jì)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑就是產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化工作受到各國(guó)的重視。美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家先后制定、頒布了本國(guó)的渦街流量計(jì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。1987年美國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上升為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ASME/ANSI MFC-6M-1987；1989年日本頒布了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS Z 8766-1989；德國(guó)也頒布了渦街流量計(jì)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在各主要國(guó)家頒布了標(biāo)準(zhǔn)之后，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO/CD12764）的形式發(fā)布。這些都標(biāo)志渦街流量計(jì)的開(kāi)發(fā)、制造和應(yīng)用進(jìn)入到規(guī)范化時(shí)代。
90年代以來(lái)，渦街流量計(jì)的發(fā)展，主要在以下幾方面取得顯著進(jìn)步：
1.技術(shù)基礎(chǔ)型工作向更深層次發(fā)展。在日本，開(kāi)展渦街流量計(jì)干標(biāo)定的研究試驗(yàn)工作，并深入進(jìn)行取得成果。為體現(xiàn)這方面的成功，他們對(duì)1989年版工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂、增補(bǔ)，增加了標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生體及各部分尺寸對(duì)斯特勞哈爾數(shù)影響靈敏度方面的內(nèi)容和渦街流量計(jì)安裝影響方面的內(nèi)容。這就是JIS Z 8766:2002的新版本。
2.信號(hào)處理技術(shù)方面想數(shù)字化方向發(fā)展。從常規(guī)的有源濾波器的應(yīng)用，向跟蹤濾波、自適應(yīng)濾波和數(shù)字頻譜分析應(yīng)用方向發(fā)展，提高了渦街流量計(jì)的精度，抗干擾能力和測(cè)量范圍度。
3.想一體化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)方向發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)被引入渦街流量計(jì)領(lǐng)域中，現(xiàn)場(chǎng)總線智能型渦街流量計(jì)，將成為現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)（FCS）中的重要儀表之一。
4.國(guó)內(nèi)外都開(kāi)展質(zhì)量型渦街流量計(jì)的研究開(kāi)發(fā)。渦街流量計(jì)測(cè)量質(zhì)量流量從間接式質(zhì)量流量計(jì)向直接式質(zhì)量流量計(jì)發(fā)展。
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