CN1005221B

CN1005221B - 涡流测量仪

Info

Publication number: CN1005221B
Application number: CN86108400.4A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·赫佐格
Original assignee: Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 1985-12-13
Filing date: 1986-12-11
Publication date: 1989-09-20
Also published as: CN86108400A; US4716770A; JPH0467129B2; EP0229933A2; EP0229933B1; DE3544198A1; JPS62215829A; DE3678930D1; EP0229933A3

Abstract

一种用于测量管道内流动介质流动速度的涡流测量仪，包括一个装在管道流动通道内的滞止物体，在该滞止物体边上形成卡门涡，涡的重复频率表征要测量的流动速度。在滞止物体通过通道与管道流动通道相连的空腔内安装了一个电容式涡传感器，它将由卡门涡引起的涡压力脉动转换为电容的变化。电容式涡传感器包括一个形成传感器套筒的第一振动体，它可由于涡压力脉动偏移，和作为第二振动体的装在传感器套筒中的电极支架，它不受涡压力脉动的影响。

Description

涡流测量仪

本发明涉及一种用来测量管道中流动介质的流动速度的涡流测量仪。这种测量仪包括一个装在管道流动通道内，用来产生卡门涡的滞止物体，一个感受卡门涡所引起的压力脉动的涡传感器。其中，涡传感器带有一个在涡压力脉动下能偏移的一个第一振动体，和一个安装在第一振动体中相对于流动介质密封的空腔内并与其壁面有一定距离的第二振动体，振动体一端固定，还包括一个处理电路。在该线路中包括一个与传感器元件相连的测量电路。

在日本专利JP-59-19813所介绍的涡流测量仪中，涡传感器的振动体由滞止物体构成，滞止物体有一个空腔，该内腔的壁面上固着安装了中空圆筒，其上装有压电变换器，在第一振动体内安装了与涡压力脉动无关的第二振动体，它带有自身的仅感受干扰振动的压电变换器，对由两个振动体上的压电变换器提供的电信号反向叠加以消除干扰振动的影响，由于在这种结构中，滞止物体就是涡传感器的振动体因而它很难同时满足作为滞止物体希望刚性强，而作为振动体希望容易变形的两种相反的要求，而且其第一，及第二振动体上都要求装有各自独立的压电变换器。

在日本专利JP-59-97007中介绍了另一种涡流测量仪其涡传感器的振动体由空心的圆柱体构成，在它的上面装有凸出于振动体空腔中的传压平板，空腔通过通道与流动通道相连。涡压力脉动使传压平板偏移，压电变换器装在空心圆柱体内，变换器和圆柱体一起随传压板的偏移变形，从而产生相应于涡压力脉动的电信号，但这种涡流量测量仪不能对干扰振动进行补偿。

在一种由美国专利US-PS4362061所了解到的这种类型的涡流测量仪中，滞止物体本身构成涡传感器的第一振动体。因此，该滞止物体包含一个对流动介质密封的空腔，在该空腔内安装电容转换器的电极支架。该滞止物体用一个附件加长到比流动通道的直径大一倍，并在它的两端固持住。使它在涡的压力脉动作用下处于弯曲振动状态。通过滞止物体相对空腔内固定的电极支架的振动运动，在被电极支架所支承的电极和朝向这些电极的那段滞止物体的空腔壁面之间，就引起电容变化。该电极支架是杆状的，其一端是固持的。这样，它就构成一个第二振动体，在外力作用下，同样也会使该振动体处于弯曲振动状态，这种弯曲振动使其支承电极的自由端发生偏移。通过相宜地测量滞止物体和电极支架的振动特性，应实现：在振动或类似的干扰作用下，在电极高度上这两个振动体的偏移大致一样大，且指向相同。这样，这种偏移就不会引起电容变化。然而，很难完全满足这种条件，这特别是由于第一振动体主要是由它的作为滞止物体的功能决定的。由于所规定的滞止物体的横截面及强度要求的关系，由涡压力脉动所能获得的振幅，也就是由它所引起电容量的变化，相对就比较小，这就会影响涡传感器的灵敏度。另外，电极支架的振动特性也不能很好地与滞止物体的振动特性相匹配，以致只能以不完善的方式来补偿振动和类似的扰动，尤其当流动通道的额定宽度较大时，常不希望滞止物体本身振动。

本发明的目的是：提供一种开始就说过的那种型式的涡流测量仪，这种涡流测量仪在较大灵敏度下，能最佳地补偿振动和类似的干扰作用，而又不损害滞止物体的功能。

根据本发明，本目的是这样来达到的：在滞止物体内作成一个空腔，该空腔经一些通道与管道的流动通道连通;并且第一振动体安装在滞止物体的空腔内并与空腔的壁面有一定的距离;涡传感器为电容式，其中一个电容电极由作成传感器套筒形式的第一振动体的一段构成，而另一个电容电极安装在作成电极支架形式的第二振动体上。

本发明的这种涡流测量仪中，它的两个涡传感器的振动体与滞止物体没有关系。因而，滞止物体就可以刚性不动地构成和安装。构成涡传感器第一振动体的传感器套筒，可以只按照所希望的振动特性来构成。传感器套筒特别可以这样来构成：它以大振幅的弯曲振动来响应涡压力脉动，这样，涡传感器就具有高的灵敏度。另外，传感器套筒和电极支架可作成具有相同振动特性的同样类型的振动体，例如，作成一个一端固持的弯曲振动器，它的自由端支承电容电极。这样，这些电容电极就以完全相同的方式处于振动或类似的干扰下，使这些干扰最优地予以补偿。最后，本发明的涡流测量仪的构成，还使结构高度减小了，这是因为：滞止物体，包括在它的空腔内所安装的涡传感器，勿须大于流动通道的直径。

本发明的有利结构特点还在于：

该传感器套筒是用钛制造的。

该电容电极或每个电容电极通过一条屏蔽电缆连接到电容测量线路，每个测量电容的电容测量线路都包括一个转换装置，它用规定的转换频率，周期性交替地在充电时把测量电路加一个常值电压，在放电时将它与一个存储电容器连通，相对测量电容而言，该存储电容器的电容量是很大的，并且它的端电压基本上被一个调整了的放电电流保持在一个固定的基准电位上，其中放电电流的大小与测量电容量成正比，并且表征了测量值，还配置了一个随转换频率周期性交替地把电缆屏蔽加上这个常值电压和基准电压的转换装置。

本发明的其它一些特点和优点，可以从下面所阐述的一个实施例看出，这些说明用附图加以解释。

图1是本发明的这种涡流测量仪一个实施例的剖面图;

图2是图1所示的涡流测量仪的涡传感器的剖面图;

图3是图2所示的涡传感器的电极支架的前视图;

图4是电容测量线路，它可与本发明的涡流测量仪一起应用;

图5是用来说明图4所示的电容测量线路工作原理的时间图;

图1所示的涡流测量仪10，有一个用剖面所表示的测量管11，该测量管插在要测量其流动速度的流动介质（液体、气体）流动的管道中。流动介质是在垂直于图1所示的图平面方向流过测量管11的流动通道12。测量管11的图1的上部分，加工成一个平面13，在这里有一个径向孔14通到测量管11的内部。在平面13上固紧一个管状外罩支架15，它在背向测量管11的这一端，支撑一个线路盒16。

测量管11内装一个滞止物体20，它是径向地伸展在流动通道12的整个直径上，并在其两端紧紧地连接在测量管11的壁面上。滞止物体20在涡流测量仪内是以众所周知的方式构成的。它在流动介质中产生卡门涡。滞止物体20是均匀截面的棱柱形物体，例如，它可以作成等边三角形的形状，它的基准线是朝向流动方向的。在滞止物体20边上形成两条涡街，其中一条涡街的涡相对另一条涡街的涡是错开的。涡流速度的测量是根据在大多数流动速度范围内，每条涡街内一个接一个的涡之间的距离几乎是常数。因而，卡门涡的重复频率与流动速度成正比。所以，涡流测量仪是作成提供一个表征卡门涡重复频率的信号。

为此，在滞止物体20内设置一个轴向空腔21，该空腔从图1所示的滞止物体的上端伸展到其大部分长度上。滞止物体20是这样安装在测量管11内;要使空腔21与孔14同轴。空腔21最好是圆柱形的，而且其直径与孔14相同。空腔21通过许多通道与测量管11的流动通道12连通，这些通道垂直于流动方向穿过滞止物体20，并且成双地对置安排。第一对通道22、23大约位于流动通道12的轴线高度上，也就是滞止物体20的半高度上。第二对通道24、25位于滞止物体20的上端，直接贴着测量管11的壁面。第三对通道26、27位于内腔21的下端，在限制空腔21的底面高度上。在下面这对通道26和27中间贴近底面28设一个高度不大的隔板29，它平行于测量管11的轴线。

涡传感器30穿过孔14伸到空腔21内，几乎贴到隔板29上。涡传感器30被座圈31支承，该座圈31用螺栓32固定在平面13上。

涡传感器30用图2所示的剖面图详细地加以说明。涡传感器由二个部件构成。第一部件是一个管状的传感器套筒33，它的一端接在座圈31上，而相反的一端则被底面34密封。座圈31开有一个中间孔35，它与传感器套筒33同轴，其直径就等于传感器套筒33的内径。另外，座圈31开有几个沿圆周分布的孔36，用以穿过螺栓32，把座圈31固紧在平面13上（见图1）。传感器套筒33可以和底面34一起，与底圈31用同样的材料，例如钢材，作成一体。

传感器30的第二部件是一个电极支架40，它穿过座圈31的中间孔35伸到传感器套筒33内。电极支架40是由一个与第二座圈42连接的管子41作成，管子41最好与座圈42作成一体，例如可同样用钢材作成。座圈42用螺栓43固定在座圈331上，这样，电极支架40就穿过中间孔35伸到传感器套筒33内，几乎接触到底面34。

电极支架40的管子41由直径不同的三段组成。装在座圈31中间孔35的第一段41a的外径等于中间孔35的直径，这就保证了电极支架40的紧密配合和准确定位。占电极支架大部分长度的第二段41b的外径略小于传感器套筒33的内径，这样，就在41b这一段与传感器套筒33之间的周围存在一个狭窄的环形间隙。管子41的末段41c，经凹陷的台阶44连接在中间段41b上，其直径小得较多。末段41c带有一个绝缘套45，它的外径略小于中间段41b的外径。绝缘套45例如可以用陶瓷作成。绝缘套45上装有两个电容电极46和47，它们覆盖绝缘套45的大部分圆周表面以及下端面。但在两个径向相对的位置上，如图3上的视图所示，被间隙48和49互相从机械和电方面分开。电容电极46、47可以用在绝缘套45上涂以金属，或者贴上金属膜来构成。绝缘套45和电容电极46、47的厚度，应使在电容电极46、47和传感器套筒33的内表面间，沿圆周形成一个宽度很小的环形间隙50。

每个电容电极46或47与相对的、起对应电极作用的传感器套筒33这一段构成一个电容器，其电介质是空气。这两个电容中的每一个电容量，都与电容电极的表面大小成正比，而与电容电极和传感器套筒之间的间隙宽度成反比。

电容电极46和47覆盖绝缘套45的下端面那一段上，锡焊上两条通过电极支架40的内空腔和管状外罩支架15引入的屏蔽电缆51、52的内导线，该内导线将电容电极46、47连接到线路盒16内安装的涡流测量仪的电子处理线路上。

如图1所示，涡传感器30的传感器套筒33的外径要比滞止物体20内空腔21的内径要小一点，这样，传感器套筒33就在各方向上都离内腔21的壁面一段距离。因而，在内腔21中传感器套筒33的周围就形成一个空腔，通过通道22至27，该空腔被注入流过测量管11流动通道12的流动介质，涡传感器30在滞止物体20内是这样安装的：电容电极46、47相对轴向中平面对称，测量管11和滞止物体20的轴线位于该轴向中平面上，在图3上用X-X线来表示。

上述涡流测量仪10的结构是根据下述原理工作：

涡传感器30两个部件中的每一个部件，也就是传感器套筒33和电极支架40，都相当是一个长的振动体，它的一端是固定的，而其自由端在外力作用下就会在垂直于它的纵向方向偏离图2所示的静止状态。

当流动介质流过测量管11并在滞止物体20边上形成两条卡门涡街时，就会在滞止物体的两侧形成反相的周期性压力脉动，这种压力脉动被空腔21中的通道22和23所传输，并作用在传感器套筒33上。在这种涡压力脉动所造成的力的作用下，传感器套筒33就在垂直于它的纵向方向上和垂直流动方向上交变地质向偏移。由于传感器套筒33的上端是固定的，因而偏移就形成弯曲。这样，在涡压力脉动作用下，传感器套筒进行弯曲振动，其振动频率就等于压力脉动频率。传感器套筒33的弯曲振动的固有振动频率要比涡压力脉动的最大频率高得多，这样，传感器套筒33的弯曲振动是在亚临界状态被激振而产生的，其频率和相位准确地跟随涡压力脉动。这种弯曲振动的振幅是很小的，并且涡传感器30部件的结构和尺寸应该保证在最大可能出现的振幅下，传感器套筒33既不碰到空腔29的壁面，也不碰到电极支架40。

滞止物体20内的上面两个通道24、25和下面两个通道26、27是用来使介质在空腔21和流动通道12之间自由流通，这样，流动介质就会顺利地绕过和跟随传感器套筒33的弯曲振动。下面两个通道26和27之间的隔板29是为阻止传感器套筒33下端周围直接的压力平衡。

在密封的传感器套筒33内安装的电极支架40与流动介质没有接触，因而与流动介质的压力脉动根本不发生耦合。所以，在涡压力脉动作用下，电极支架40并不发生弯曲振动，而且静止不动。由此可见，在涡压力脉动作用下，传感器套筒33的自由端将如图2双箭头F所示，相对静止不动的电极支架40的自由端运动。在相对运动时，电极46、47和相对的传感器33的壁面间的空气间隙的宽度就要发生变化：当传感器套筒33与电极46之间的距离减小时，传感器套筒33和电极47之间的距离将增大，反之亦然。因此，由两个电极46、47和传感器套筒33所构成的电容的电容量值，将随涡压力脉动的频率变化。这样，配置在线路盒16的涡流测量仪的电子线路，就能按照电容量的变化发出一个电信号，该电信号就表征了涡压力脉动的频率，因而也就表征了测量管11中的流动速度。

与此相反，当外界力作用在这个系统上（这些外界力是经过固紧处传输给这两个物体，既传感器套筒33和电极支架40），那么，在这些外力的作用下，这两个振动物体就共同处于弯曲振动状态。尤其是可能通过振动来形成这样的外力，这种振动会使测量管，从而也就是使固紧处处在一种任何轴向的振动运动，或者说使这两个振动物体都试图围绕它们的固紧处转动。在这种外界力的作用下，传感器套筒33和电极支架40的自由端将同向偏移。对这两个物体的结构和尺寸可作成，使它们在同向偏移时，电容电极46、47和传感器套筒33之间隙50的宽度不发生显著地变化。这样一来，这种外界作用将不会使涡传感器的两个电容量值发生变化。相反，如果在这种外界作用的同时，还有涡的压力脉动，那么这就将引起传感器套筒33的一个附加的偏移，该偏移就迭加在这两个振动物体共同的偏移上，并使这两个电容量发生反向变化。因此，上述这种涡传感器对任何轴向的振动或者类似的干扰作用是不敏感的，然而，当存在外界干扰作用时，它却能可靠地探测出卡门涡所引起的压力脉动。

电子处理线路主要是这样构成的：它要产生一个与涡传感器的两个电容量之差有关的信号。由于这两个电容量发生反向变化，所以当这个差值信号去除同样大的基本电容量时，该差值信号就相当于是电容量变化的二倍。这一方面会很准确、很灵敏地检测电容量的变化，另一方面也可去掉会损害涡流测量仪性能的其它一些扰动的影响，尤其是流动介质的温度和静压的影响。该涡流测量仪可在完全不同的温度和压力条件下使用，也可以在同样的使用条件范围内，允许流体介质的温度和压强在大范围内变动。

鉴于各种部件所采用材料的热膨胀系数的关系，温度变化将要影响涡传感器部件的尺寸。如果这些部件的热膨胀系数相同，那么它们的尺寸就以同样的比例变化，这样，这两个电容量就没有变化。当部件的热膨胀系统不相同时，传感器套筒和电极支架长度的不同变化，对这两个电容没有影响。部件直径的不同变化，虽然会引起基本电容量的变化，然而这对信号处理是没有意义的，因为在形成差值信号时，去除了基本电容量;所采集的电容量的差值不受温度所引起的变化的影响。

流动介质静压的变化会通过变形改变传感器套筒的横截面，这就会造成空气间隙50宽度的改变，从而也就造成两个基本电容量值的变化。由于结构是对称的;这样一种横截面的变化以同样的方式影响这两个基本电容量值，因而，差值信号不会受静压变化的影响。

这里要指出地是，鉴于传感器套筒的圆柱形结构，上述这种涡传感器实施例具有一种特别好的抗压强度，因而宜应用在出现高压或大的压力脉动的场合。

信号处理时的另一个误差原因可能在于：电容电极46、47与处理线路的连接是通过屏蔽电缆51、52，在振动或其它干扰作用下，这两条电缆要相对电极支架运动，这样，变化了的干扰电容就被处理电路采集到。电缆的这种相对运动是可以通过固定，例如采用一种填料加以避免。干扰电容量的影响也可以通过电缆的主动屏蔽（aktire Sehirmung des kabels）予以排除。众所周知的主动屏蔽的原理是：屏蔽的电势总是跟随测量电极的电势。在涡传感器的上部区域，在任何情况下都需要一个这样的主动屏蔽，用以降低静电容和接触灵敏度。

图4示出一种电容测量线路图，这种线路尤其适于作上述涡流测量仪电子处理线路的输入级。这种电容测量线路是根据联邦德国专利DE-OS3143114“开关电容”的已知原理构成的。这种线路可以很灵敏、很准确地测量电容量的变化，即使这种变化量很小也十分有效。还要补充的是，图4所示构成的电容测量线路，使其可用很简单的方式进行主动屏蔽。

图4示出涡传感器30的两个测量电容CM₁和CM₂，其中，测量电容CM₁由处在介质中的传感器套筒33和经屏蔽电缆51连接在处理线路上的电容电极46组成。与此类似，测量电容CM₂由位于介质中的传感器套筒33和经屏蔽电缆52连接在处理线路上的电容电极47组成。电缆51、52的屏蔽都用虚线表示。

该电容测量线路包括完全相同的两条线路分支，这两条支路各配置给两个测量电容中之一个，用电缆51连接在测量电容CM₁上的这条支路，包含一个转换开关S₁，在图4所示的这种状态下，该转换开关S₁是把电缆51的内导线同接线柱KL连接起来，该接线柱将一个恒定的正电压+U导向介质，例如，在这个接线柱上就是线路的工作电压。在另一种状态下，转换开关S₁是把测量电容CM₁与一个存储电容器C^o1连接起来，该存储电容C^o1的电容量远大于测量电容CM₁。在转换开关S₁和存储电容器C^o1互相连接的接线柱上还连接一个运算放大器A₁的反相输入端，它的同相输入端是处于介质中，它在输出端和反相输入端之间的反馈回路内有一个电阻R₁。

与此类似，为测量电容CM₂配置的支路内也包含一个转换开关S₂、一个存储电容器C^o2一个带反馈电阻R₂的运算放大器A₂。

运算放大器A₁和A₂的输出端都连接在一个差分放大器A₃的两个输入端上。

这两个转换开关S₁和S₂都用一个控制信号A来操作，该控制信号是在一个脉冲发生器CLK的输出端上发出的。脉冲发生器CLK在其第二输出端发出一个控制信号B，该控制信号操作转换开关S₃。转换开关₃在一种状态下是把电缆51、52的屏蔽置于接线柱KL的电压+U上;而在另一种状态下，则是放在介质中。

图4所示的电容测量线路的工作原理将利用图5所示的时间图来说明。对为测量电容CM₁所配置的支路的说明，按类似方式，当然也适用于另一条支路。

时间图A表征了控制信号A的时间历程，它操纵两个转换开关S₁和S₂。控制信号A周期性地交替采用两种状态0或1。这里是假定：当控制信号A为1时，两个转换开关S₁、S₂都处于图4的状态下，在该状态下，转换开关把所配置的测量电容CM₁、CM₂与接线柱KL连接起来。而当控制信号A为0时，转换开关把所配置的测量电容CM₁、CM₂同接线柱KL分开，从而就与所配置的存储电容器C^o1或C^o2连接起来。

图5所示的时间图UCM表征了两个测量电容CM₁和CM₂上的电压随时间的变化，从而也就表征了在所配置的电缆51或52内导线的电压。如果只研究第一个支路，那么，在控制信号的数值为1的每个阶段Ⅰ内，测量电容CM₁充电到+U。鉴于充电线路内不可避免的时间常数，充电过程并不是无延迟的。然而，阶段Ⅰ的持续时间配置到使测量电容CM₁的电压一定会达到饱和值+U。

在对应于控制信号A为0的阶段Ⅱ内，测量电容CM₁以相应的时间常数放电到存储电容器C^o1中，因为相对测量电容CM₁而言，存储电容C^o1的电容量很大，那么，在电荷平衡后，相对电压+U而言，这两个存储电容上的电压是很小的。阶段Ⅱ的持续时间（它最好等于相位1的持续时间）大到，使电荷能可靠地处于完全平衡。

在下一个阶段Ⅰ内，测量电容CM₁又被充电到电压+U，而存储电容器C^o1的电荷，则被起电流一电压转换器作用的运算放大器A₁慢慢地卸除。电荷平衡是用流经电阻R₁上的电流来实现。该电流使存储电容器C^o1上的电压基本保持在0值。流过电阻R₁的电流等于测量电容CM₁所释放的电流的平均值。为保持这个电流，运算放大器A₁的输出电压取一个准确地与测量电容CM₁成正比的值U_c1。

依次类推，另一条支路的运算放大器A₂的输出电压也取一个准确地与测量电容CM₂的量值成正比的U_c2。

差分放大器A₃形成两个电压U_c1、U_c2之差，并在其输出端提供一个准确地正比于两个测量电容器CM₁、CM₂之差的电压UD。

如果不采取特别的措施，则被屏蔽的这两条电缆51、52的每一个电容，都加到测量电容上，并且电缆电容的变化将会影响测量。为了排除电缆电容的影响，在图4所示的电容测量线路中采用一个主动屏蔽，以使电缆屏蔽的电势跟随电缆被屏蔽的内导线上的电势。根据现有技术，这样一种主动屏蔽是这样实现的：被屏蔽的导线的电势持续地被扫描，并经过一个阻抗变换器接到屏蔽上，与此相反，图4所示的电容测量线路中，用特别简单有效的方式，利用由控制信号B操作的转换开关S₃就实现了这种主动屏蔽，而勿须再反馈被屏蔽导线的电势。

图5所示的时间图B表征了控制信号B的时间历程。与控制信号A一样，该信号以同样的重复频率，周期性地交替为0和1。图5上的UK图表征在两条电缆51和52的屏蔽上的电压随时间的变化。当控制信号B为1时，这两个电缆屏蔽被加上电压+U，并在由时间常数所引起的再充电时间TK以后，电压UK达到电压值+U。当控制信号B等于0时，电缆屏蔽被置于介质的电势上，且在放电时间TK以后，电压UK又为0。

由图5所示的时间图可以看出，当控制信号A和B相位准确相同时，电压UCM和UK的时间历程基本上是一样的。这就满足了主动屏蔽的条件：屏蔽的电势连续地跟随被屏蔽电极的电势。但在图5上，是有意把控制信号A和B画成互相存在有相位差，以便能表示出：问题并不在于准确地保持时间条件。这样，虽然每个阶段Ⅱ在开始都有测量电容CM₁已经放电到存储电容器C^o1上的一段时间，而在电缆屏蔽上还加的是电压+U，这样，屏蔽电容充电，并且这些相应的电荷流入存储电容器C^o1中;然而，在紧接着在这个同样的阶段Ⅱ中，屏蔽被置于介质上，而被屏蔽的导线还与存储电容器C^o1连接，那么，同样的电荷又从存储电容器C^o1流回到屏蔽电容上。这样，这种电荷移位在中间互相抵消，以致在存储电容器C^o1上有效地只剩下测量电容CM₁上聚集的电荷，这些电荷只是对于流经电阻R₁上的电流、并由此对于运算放大器A₁的输出端电压U^o1起决定性作用。

就控制信号A而言，对控制信号B的时间状态的要求不是非常严格的，只是必须满足时间条件;每个阶段Ⅱ开始之前，屏蔽电压UK须已达到电压值+U;每个阶段Ⅰ开始之前，须已达到电压值为0。鉴于再充电时间常数TK的关系，这就意味着，控制信号B最迟要在每个阶段Ⅱ开始之前时间TK内达到Ⅰ和最迟要在每个阶段Ⅰ开始之前的时间TK内达到0。由此就可以得出图B′所示的时间条件是：控制信号B在交叉线区域内取任一值，并且只有在用“1”或“0”标记的持续时间为TK的时域内是所给定的信号值。

为明显起见，转换开关S₁、S₂、S₃在图4上只画成机械式开关。实际上这里所使用的当然是快速电子开关，例如，金属氧化物半导体（MOS）场效应晶体管。因为这类电子开关不是作为转换开关，而是作为接通和断路开关，所以图4上所示的每个转换开关处必须放置两个这种类型的电子开关，这种类型的开关被相应的控制信号反向地操纵。为保险起见，这两个电子开关不是同时都被打开，这样，最好在连续的开关相位内部插入短的间隔，在该间隔内，共同构成一个转换开关的这两个电子开关同时都闭锁。

转换开关S₃也可用一个极限值比较仪来代替。该极限值比较仪接收控制信号A，并且按输入信号的数值，在其输出端上不是输出电压+U，就是输出电压0，这样，将得到一种进一步简化了的线路。

在前面所述的涡流测量仪上，这两个可相互移动的涡传感器部件，即传感器套筒33和电极支架40，构成起机械电子转换器作用的电容式传感器。它将这两个部件之间的相对移动变换成电容的变化。这里，用两个电容电极来构成的这两个可反向变化的测量电容有这样的优点：这种电容测量线路可以构成平均值为零的差值信号，该信号只表征了电容的变化。然而，这种措施不是绝对的;也可以这样来测量涡压力脉动;如果电极支架只支承一个电容电极，从而也就只有一个测量电容。在这种情况下，就简单地去掉图4中的电容测量线路的第二条支路，流动速度的信息就包含在剩下的这条支路的输出电压的变化中了。

不论是就振动和其它的干扰影响的补偿，还是就涡流测量仪的灵敏度，用钛来制造传感器套筒33都是特别有利的。钛的弹性系数比钢的弹性系数小得多，因此，在涡压力脉动的作用下，用钛制造的传感器套筒将获得比同样尺寸的用钢制造的传感器套筒更大的偏移。因为电容变化与偏移成正比，与此相应，这样的涡传感器的灵敏度就较大，另一方面，钛的密度与弹性系数之比在数量级上与钢是一样的，这样，用钛制造的振动体所表现出来的振动特性，就和用钢制造的振动体的振动特性类似。所以，从补偿振动和其它干扰影响方面来看，用钛制造的传感器套筒，能很好地与用钢制造的电极支架结合起来。此外，按照这种方式，钛的那些良好特性，尤其是良好的耐腐蚀性和高的疲劳强度，都可用在传感器套筒上。

Claims

1、用来测量一条管道中流动介质流动速度的涡流测量仪，它包括一个在该管道流动通道内的滞止物体一个涡传感器，它具有两个振动体，第一个振动体主要感受涡压力脉动，而第二振动体安装在第一振动体中相对于流动介质密封的空腔内并与其壁面有一定的距离。振动体一端固定，还包括一个处理电路，在该线路中包括一个与传感元件相连的测量电路，其特征为：滞止物体（20）内具有一个空腔（21），该空腔经过一些通道（22、23、24、25、26、27）与管道的流动通道（12）相连通，第一振动体（33）安装在滞止物体（20）的空腔（21）内，并与空腔的壁面有一定的距离，涡传感器为电容式，其中一个电容电极由作成传感器套筒（33）形式的第一振动体的一段构成，而另一个电容电极（46、47）安装在作成电极支架（40）形式的第二振动体上，且面对第一振动体的电容电极。

2、根据权利要求1的涡流测量仪，其特征为：电容电极（33、46、47）通过屏蔽电缆（51、52）连接到电容测量电路，电容测量线路包括一个转换装置（S₁、S₂），它用规定的转换频率在充电时把测量电容（CM1、CM2）加一常值电压（U），放电时使其与一个相对于测量电容（CM1、CM2）容量大很多的存储电容器（CO1、CO2）连通，调整存储电容器的放电电流使其端电压保持在一个固定的基准电位上，放电电流大小与测量电容量值成正比，并表征了测量值，还配值了另一个随转换频率周期性、交替地把电缆屏蔽加上常值电压和上述基准电位的转换装置（S₃）。

3、根据权利要求1或2所述的涡流测量仪，其特征为：作为第二振动体的电极支架（40）由直径不同的三段（41a、41b、41c）组成，第一段（41a）的直径与配合座的孔（35）直径相同，第二段（41b）的直径略小于传感器套筒（33）的内径，它占电极支架（40）的大部分长度，第三段（4c）的直径小得较多，在它上面安装绝缘套（45）和电容电极（16、47）。

4、根据权利要求1或2所述的涡流测量仪，其特征为：所述传感器套筒（33）是用钛制造的。