流體速度和渦輪機(jī)葉尖速度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系假設(shè)無(wú)摩擦條件是由渦輪葉片角度的正切定義的比率：
對(duì)于45度葉片角度，該關(guān)系為1：1，葉尖速度等于流體速度。較小的葉片角度（每個(gè)葉片更接近與流體速度矢量平行）導(dǎo)致葉尖速度是流體速度的分?jǐn)?shù)比例。使用磁傳感器很容易感知渦輪機(jī)葉尖速度，每當(dāng)其中一個(gè)鐵磁渦輪機(jī)葉片經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生電壓脈沖。傳統(tǒng)上，這種傳感器只不過(guò)是靜止磁鐵附近的線圈，稱為拾波線圈或傳感線圈，因?yàn)樗?ldquo;拾取”（感應(yīng)）渦輪機(jī)葉片的通過(guò)。通過(guò)線圈中心的磁通量隨著鋼制渦輪機(jī)葉片的通過(guò)呈現(xiàn)變化的磁阻（磁通量的“電阻”）而增大和減小，導(dǎo)致電壓脈沖的頻率等于每秒經(jīng)過(guò)的葉片的數(shù)量。該信號(hào)的頻率表示流體速度，因此表示體積流速。
上海自動(dòng)化儀表有限公司渦輪流量計(jì)的剖視演示模型如下圖所示�？梢钥吹饺~片傳感器從流量管的頂部突出，正好在渦輪機(jī)葉輪上方：
注意在照片中的渦輪機(jī)葉輪之前和之后的“流動(dòng)調(diào)節(jié)器”葉片組。正如人們所預(yù)料的那樣，渦輪流量計(jì)對(duì)過(guò)程流體流動(dòng)中的渦流非常敏感。為了實(shí)現(xiàn)高精度，流動(dòng)剖面不得在渦輪機(jī)附近旋轉(zhuǎn)，以免渦輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)得更快或更慢，以表示直流流體的速度。對(duì)于渦輪流量計(jì)，典型的最小直管長(zhǎng)度為上游管道直徑20和下游管道直徑5，以便消除管道擾動(dòng)產(chǎn)生的渦流。
歷史上，機(jī)械齒輪和旋轉(zhuǎn)電纜也用于將渦輪流量計(jì)的渦輪機(jī)葉輪連接到指示器。這些設(shè)計(jì)遭受比電子（“拾取線圈”）設(shè)計(jì)更大的摩擦，可能導(dǎo)致更多的測(cè)量誤差（指示的流量小于實(shí)際值，因?yàn)闇u輪機(jī)葉輪因摩擦而減速）。然而，機(jī)械渦輪流量計(jì)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)簡(jiǎn)單的里程表式累加器來(lái)維持總的燃?xì)馐褂昧�。�?dāng)流量計(jì)的目的是跟蹤總?cè)剂蠚怏w消耗（例如商業(yè)或工業(yè)設(shè)施使用的天然氣）進(jìn)行計(jì)費(fèi)時(shí)，通常使用這種設(shè)計(jì)。
在電子渦輪流量計(jì)中，體積流量與拾波線圈輸出頻率成直接且線性成比例。我們可以用等式的形式表達(dá)這種關(guān)系：
其中，
f =輸出信號(hào)的頻率（Hz，相當(dāng)于每秒脈沖數(shù)）
Q =體積流量（例如每秒加侖數(shù)）
k =渦輪機(jī)元件的“K”系數(shù)（例如每加侖脈沖數(shù)）
尺寸分析證實(shí)了該方程的有效性。使用GPS（每秒加侖）和每加侖脈沖的單位，我們看到這兩個(gè)量的乘積確實(shí)是每秒脈沖數(shù)（相當(dāng)于每秒周期數(shù)，或Hz）：
使用代數(shù)求解流量（Q），我們看到它是頻率和k因子的商，它產(chǎn)生渦輪流量計(jì)的體積流量：
上海自動(dòng)化儀表有限公司渦輪流量計(jì)的固有線性度優(yōu)于非線性流量元件，例如文丘里管和孔板，因?yàn)檫@種線性度導(dǎo)致更大的調(diào)節(jié)比，以實(shí)現(xiàn)精確的流量測(cè)量。與通常限制為調(diào)節(jié)比為4：1的普通孔板式儀表相比，渦輪機(jī)儀表通常超過(guò)10：1的調(diào)節(jié)比。
如果拾取信號(hào)頻率直接表示體積流速，則在任何給定時(shí)間跨度中累積的脈沖總數(shù)將表示在相同時(shí)間跨度內(nèi)通過(guò)渦輪流量計(jì)的流體體積（V）的量。我們可以用代數(shù)表示平均流量（Q），平均頻率（f），k因子和時(shí)間的乘積：
計(jì)算通過(guò)渦輪流量計(jì)的總體積的更復(fù)雜的方法需要微積分，表示在t = 0到t = T的一段時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)信號(hào)頻率和k因子的時(shí)間積分的體積變化：
上海自動(dòng)化儀表有限公司可以簡(jiǎn)單地通過(guò)使用數(shù)字計(jì)數(shù)器電路來(lái)累加由拾波線圈和微處理器輸出的脈沖以在我們認(rèn)為合適的任何測(cè)量單位中計(jì)算體積，從而獲得大致相同的結(jié)果。與孔板流量元件一樣，已經(jīng)起草了使用渦輪流量計(jì)作為氣流應(yīng)用中的精密測(cè)量?jī)x器的標(biāo)準(zhǔn)，特別是天然氣的貿(mào)易交接。美國(guó)燃?xì)鈪f(xié)會(huì)發(fā)布了一個(gè)名為報(bào)告＃7的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了用于高精度氣體流量測(cè)量的渦輪流量計(jì)的安裝，以及基于渦輪機(jī)速度，氣體壓力和氣體溫度精確計(jì)算流量的相關(guān)數(shù)學(xué)。
壓力和溫度補(bǔ)償與氣流應(yīng)用中的渦輪流量計(jì)有關(guān)，因?yàn)闅怏w密度是壓力和溫度的強(qiáng)大函數(shù)。渦輪機(jī)葉輪本身僅感測(cè)氣體速度，因此必須考慮這些其他因素以精確計(jì)算質(zhì)量流量（或標(biāo)準(zhǔn)體積流量;例如SCFM）。
在高精度應(yīng)用中，單獨(dú)確定渦輪流量計(jì)校準(zhǔn)的k因子非常重要。從流量計(jì)到流量計(jì)的制造變化使得k因子的精確復(fù)制具有挑戰(zhàn)性，因此應(yīng)當(dāng)針對(duì)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中的“流量證明器”測(cè)試用于高精度測(cè)量的流量計(jì)，以憑經(jīng)驗(yàn)確定其k因子。如果可能，測(cè)試流量計(jì)k系數(shù)的最佳方法是將證明器連接到將要使用的現(xiàn)場(chǎng)儀表。這樣，由流量計(jì)前后的管道引起的任何影響都將被納入測(cè)量的k因子中。
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