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空氣流量計(jì)原理
空氣流量計(jì)原理
野外的架空電線被風(fēng)吹時(shí)會(huì)嗚嗚發(fā)出聲響.風(fēng)速越高聲音頻率越高,這是因?yàn)闅饬髁鬟^(guò)電線后形成渦旋所致,液體、氣體等流體中均會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象,利用這一現(xiàn)象可以制成渦旋式流量傳感器.在管道里設(shè)置柱狀物之后形成兩列渦旋,根據(jù)渦旋出現(xiàn)的頻率就可以測(cè)量流量.因?yàn)闇u旋成兩列平行狀,并且左右交替出現(xiàn),與街道兩旁的路燈類似,所以有渦街之稱.因?yàn)檫@種現(xiàn)象首先為卡曼發(fā)現(xiàn),設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣通道,主通道和旁通道,進(jìn)氣流量的檢測(cè)部分就設(shè)在主通道上,設(shè)置旁通道的目的是為了能夠調(diào)整主通道的流量,以便使主通道的檢測(cè)特性呈理想狀態(tài).也就是說(shuō),對(duì)排氣量不同的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),通過(guò)改變空氣流量傳感器通道截面大小的方法,就可以用一種規(guī)格的空氣流量傳感器來(lái)覆蓋多種發(fā)動(dòng)機(jī).主通道上的三角柱和數(shù)個(gè)渦旋放大板構(gòu)成卡曼渦旋發(fā)生器.在產(chǎn)生卡曼渦旋處的兩側(cè),相對(duì)地設(shè)置了屬于電子檢測(cè)裝置的超聲波發(fā)送器和超聲波接受器,也可以把這兩個(gè)部件歸入傳感器,這兩個(gè)電子傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)空氣流量傳感器的控制電路（混合集成電路）整形、放大后成理想波形,再輸入到微機(jī)中.為了利用超聲波檢查渦旋,在渦旋通道的內(nèi)壁上都粘有吸音材料,目的是防止超聲波出現(xiàn)不規(guī)則反射.
這種空氣流量傳感器的流量檢測(cè)的原理電路如圖,當(dāng)有卡曼渦旋產(chǎn)生時(shí),就隨著速度及壓力的變化,流量檢測(cè)的基本原理就是利用其中速度的變化.空氣流量傳感器輸出至控制組件的信號(hào)波形如圖.信號(hào)為方波、數(shù)字信號(hào).進(jìn)氣量越多,卡曼渦旋的頻率越高,空氣流量傳感器輸出信號(hào)的頻率就越高.
壓力變化檢測(cè)型卡曼渦旋式空氣流量傳感器
渦流是從渦旋發(fā)生器兩端交替發(fā)生的,因此渦旋發(fā)生器兩端交替產(chǎn)生的,因此渦旋發(fā)生器的兩端的壓力也是交替變化,這種壓力的變化通過(guò)渦流發(fā)生器下游側(cè)錐型柱上的導(dǎo)壓孔引導(dǎo)到反光鏡腔中,反光鏡腔中的反光鏡是用很細(xì)的張緊帶張緊的,所以,張緊帶上出現(xiàn)扭曲與振動(dòng),此外,利用板彈簧給張緊帶加上適當(dāng)?shù)膹埩?由此,除振動(dòng)與渦旋壓力之外的壓力變化等難以造成影響,從而可得到穩(wěn)定的扭轉(zhuǎn)與振動(dòng).
因渦旋出現(xiàn)而形成的壓力經(jīng)導(dǎo)壓孔到反光鏡腔中,與反射腔中的壓力變化同步、反光鏡在張緊帶上形成扭轉(zhuǎn)、振動(dòng).反光鏡非常輕巧,即使在低流量、壓力變化非常小的狀況下,也會(huì)動(dòng)作.在反光鏡的上部,相應(yīng)配置有發(fā)光二極管與光敏三極管等構(gòu)成的光傳感器,二極管發(fā)出的光經(jīng)反光鏡反射,并射到光敏三極管上時(shí),就會(huì)變成電流,經(jīng)波形電路后輸出.
傳感器的特性：
當(dāng)在30秒內(nèi)使節(jié)氣門從關(guān)閉到全打開(kāi),即快速打開(kāi)時(shí),這種傳感器的響應(yīng)特性如圖所示,圖下的曲線為經(jīng)F/V變換后的卡曼渦旋空氣流量傳感器的輸出特性,圖上的曲線為節(jié)氣門的開(kāi)度特性,由圖可知對(duì)節(jié)氣門中流量的變化,空氣流量傳感器都能準(zhǔn)確地反映出來(lái)（1~45毫秒）空氣流速與頻率關(guān)系：在非常寬的流速范圍內(nèi)空氣流速與渦旋頻率之間呈現(xiàn)直線關(guān)系.
帶微差壓力傳感器的超聲波型卡曼渦旋空氣流量傳感器：
卡曼渦旋空氣流量傳感器的特點(diǎn)：精度高、壽命長(zhǎng),可靠性高.但是,高性能的發(fā)動(dòng)機(jī)即進(jìn)一步降低油耗、提高輸出功率的發(fā)動(dòng)機(jī)還要求擴(kuò)展進(jìn)氣量的檢測(cè)范圍,但是老式超聲波型卡曼渦旋空氣流量傳感器在高流量的區(qū)域?qū)a(chǎn)生過(guò)調(diào)制的現(xiàn)象,受這一因素的影響,這種傳感器有計(jì)量范圍不足的缺點(diǎn).為此,又研制出帶微差壓力傳感器的空氣流量傳感器.
1、采用壓力損耗小的渦旋發(fā)生器：渦旋發(fā)生器的功能是在整個(gè)流量范圍內(nèi)形成穩(wěn)定的渦旋.
2、壓力損耗較小的管道結(jié)構(gòu)
3、測(cè)量微小的渦旋壓力
4、帶微差壓力傳感器的空氣流量傳感器
熱絲式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)：
作為發(fā)熱體的熱絲是用直徑為70um的鉑絲制成的,張緊裝于管道內(nèi)部,設(shè)計(jì)時(shí)就使其比進(jìn)氣溫度高120度.在溫度傳感器還有空氣溫度補(bǔ)償電阻.它是由氧化鋁陶瓷基片印刷的鉑膜而形成的,它是于精密電阻一起設(shè)置在管道內(nèi).為防止附著在熱絲上的灰塵等造成性能下降,設(shè)有灰塵燃燒電路,在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于斷開(kāi)檔時(shí),在一定的條件下,將熱絲加熱到1000度、1秒,燒掉灰塵等附著物.因?yàn)槭怯勉K絲做發(fā)熱元件,所以響應(yīng)性好.
與此類似的還有熱膜絲空氣流量傳感器（H/F）,與H/W傳感器類似,H/F也是采用平面形薄膜電阻器作為發(fā)熱元件.制造方法是：在氧化鋁基片上蒸發(fā)出的鉑的薄膜,通過(guò)圖形制作形成梳狀電阻,再調(diào)節(jié)到所要求的電阻值,此后,作成保護(hù)膜,再接好電極引線.與熱絲式相比,熱膜式發(fā)熱元件的響應(yīng)性稍差,但因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)圖形法制成的,所以電阻值較高,消耗的電流小,可以做到小型、輕巧.此外,因其發(fā)熱元件是平面型的,從上游觀察時(shí),可設(shè)法使其投影面積做的很小,這樣的設(shè)置在計(jì)量通道內(nèi)時(shí)就可以減少附著物,即提高抗污性.(end)