Задание
1. Вкратце описать вихреокустический расходомер и их типы
2. Изучить методы поверки вихреокустического расходомера
Теоретическая часть
Принцип действия вихревых расходомеров основан на образовании вихревых дорожек, срывающихся с противоположных сторон тела поочередно, при обтекании твердого тела потоком жидкости. Частота образования вихрей за телом пропорциональна скорости потока. Регистрация вихревых потоков и определение частоты (частотный метод) их образования позволяет определить объемный расход среды. Регистрация вихревых потоков происходит детекторами.
В зависимости типа детектора расходомеры подразделяют на:
- вихревые и
- вихреакустические.
Принцип действия вихреакустических расходомеров показан на рисунке 1.
Рисунок 1 - Принцип действия вихреакустического расходомера
Для детектирования вихрей используются пары излучатель-приемник (одна или две), установленные в стенки корпуса прибора. При этом излучатели постоянно излучают высокочастотные акустические сигналы, пересекающиеся в центре проточной части.
Каждый из чередующихся вихрей отличается направлением вращения от предыдущего. При пересечении с вихрем, происходит модуляция ультразвуковой волны по фазе, которая фиксируется приемниками сигнала, преобразовывается в электрический сигнал и обрабатывается.
Приборы отличаются высокой чувствительностью, что позволяет их использовать для измерений на низких расходах. При этом зависимость точности измерений от температуры среды (особенно для газов) и влияние механических и газовых включений на процесс измерений, ограничили область использования вихреакустических расходомеров, сузив ее до чистых жидкостей и небольшого числа разновидностей газов.
Ход выполнение поверки вихреакустического расходомера
Поверка вихреакустических расходомеров может производиться 2-мя методами: проливным и беспроливным (имитационным). Поверка имитационным методом производится в 2 этапа:
-измерение характерного размера ТО и сравнение с паспортным значением;
-определение периода выходного сигнала расходомера и сравнение его с образцовым значением. На первом этапе поверки ТО извлекается из проточной части расходомера. Возможно извлечение ТО непосредственно на трубопроводе без демонтажа расходомера. Далее преобразователь поверяется с помощью комплекта аппаратуры, имеющегося в каждом региональном центре Госстандарта (генератор сигналов, частотомер, осциллограф, вольтметр цифровой, магазин сопротивлений, секундомер) или с помощью портативного имитатора расхода Метран-550ИР (или аналогичного) непосредственно на месте эксплуатации. Проведение поверки проливным методом производится на образцовой расходомерной установке, обеспечивающей пределы относительной погрешности измерений объема не более ±0,3%.
Большим достоинством вихревых расходомеров является отсутствие каких-либо подвижных элементов внутри трубопровода. Для восприятий колебаний потока, возникающих в вихревом преобразователе, в трубопроводе размещают либо преобразователи давления, либо термопреобразователи. Применение последних возможно потому, что пульсации давления связаны с пульсациями скорости, измерение которых удобно производить с помощью термоанализаторов. Теомопреобразователи применяются преимущественно при измерении расхода газа.
К числу других достоинств вихревых расходомеров следует отнести достаточно хорошую точность, оцениваемую погрешностью в 0,5-2% от предела шкалы, и линейность последней в большом диапазоне измерения.
В зависимости от способа организации вихреобразования имеются два существенно отличных друг от друга типа преобразователей расхода.
В первом из них периодически возникают при обтекании потоком какого- либо тела и образуют при этом пульсации давления.
Во втором типе преобразователей поток закручивается тем или другим способом, приобретая вращательно-поступательное движение, при котором при выходе потока из суженной части трубы в расширенную его ось перемещается и создает при этом импульсации давления.
Для исследования анализа и работы вихревых расходомеров целесообразно использование безразмерных критериев Струхала Sh и Рейнольдса Re. Первый из них характеризует периодические процессы, связанные с движением жидкости или газа, второй же- гидродинамические свойства потока.
Возникновение критерия Струхала было связано с получением пульсаций, возникающих в результате периодического образования и срыва вихрей при обтекании потоком воздуха неподвижного цилиндра:
где f- частота пульсаций, 
- скорость потока, d- характерный размер (например диаметр цилиндра).
Из этого выражения следует, что при постоянстве числа Sh частота срыва вихрей пропорциональна скорости. Следовательно, для линейности шкалы вихревого расходомера надо, чтобы число Sh оставалось постоянным в возможно большем диапазоне расходов чисел Re.
Преобразователи расхода с обтекаемым телом.
При обтекании потоком какого- либо тела, например цилиндра, возникает, возникает ускорение струи, вызывающее увеличение скорости и одновременно падение давления. За обтекаемым телом давление постепенно восстанавливается, а скорости падает. В идеальном потоке без трения преобразование потенциальной энергии в кинетическую и обратный процесс- переход из кинетической в потенциальную осуществляется без потерь и вихреобразования. В действительности вследствие потерь кинетической энергии и влияния мертвой зоны за отпекаемым телом, струи, непосредственно прилегающие к нему под влиянием нарастающего давления начинают уклоняться в область мертвой зоны, свертываться в вихрь, который отрывается от тела и стремится двигаться в обратном направлении. Это имеет место как в вихревой так и нижней точке обтекания цилиндра.
Рисунок 2- Схема образования вихрей
Но, так как развитие вихря с одной стороны препятствует такому же развитию с другой стороны, то образование вихрей с той и другой сторон происходит поочерёдно. В результате получаются две вихревые дорожки с шахматным распределением вихрей в них.
Частота срыва вихрей оценивается уравнением:
где - скорость потока вихря в зоне вихреобразования; 
- скорость вихря, направленная противоположно скорости ; е- расстояние между вихрями.
Подставляя значение (2) в выражение (1) получим зависимость:
где 
- диаметр обтекаемого цилиндра.
Зависимость между расходом Q0 и частотой пульсации f, равной частоте срыва вихрей, можно получить из уравнения расхода:
где s-наименьшее поперечное сечение потока вокруг обтекаемого тела. Решая его с выражением (1) для числа Струхала, получим:
откуда следует, что между расходом Q0 и частотой f пульсаций существует прямая пропорциональность.
В качестве обтекаемого тела выбирают цилиндр, равнобедренный треугольник, обращенный основанием навстречу потоку, призму, имеющую в сечении форму трапеции.
Неопределенность измерения— параметр, связанный с результатом измерения, который характеризует дисперсию (разброс) значений, которые могли бы быть обоснованно приписаны измеряемой величине. Неопределенность результата измерения отражает отсутствие точного знания значения измеряемой величины. Такое значение даже после внесения поправки на известные систематические погрешности будет являться только оценкой измеряемой величины в результате возникновения неопределенности.
В данной работе были рассчитаны три типа неопределенностей: суммарная, стандартная и расширенная.
Стандартная неопределенность определяется по результатам многократных измерений, где, исходными данными для ее вычисления являются результаты этих же измерений.
Суммарная стандартная неопределенность Uc(y) —это стандартная неопределенность результата измерения, когда результат получают из значений ряда других величин. Суммарная стандартная неопределенность представляет собой оцененное стандартное отклонение и определяет разброс значений, которые могут быть с достаточным основанием приписаны измеряемой величине.
Расширенная неопределенность — величина, задающая интервал вокруг результата измерения, в пределах которого, как ожидается, находится большая часть распределения значений, которые с достаточным основанием могут быть приписаны измеряемой величине.
Далее были рассчитаны стандартная, расширенная и суммарная неопределенности по формулам:
Стандартная неопределенность:
Суммарная неопределенность:
где:
Расширенная неопределенность:
Заключение: В лабораторной работе было дано понятие о вихреокустических расходомеров. При подробных описаниях принципа действия расходомера были рассмотрены их типы. Расходомеры поверяются по двум типа проверки, это: проливные и беспроливные (имитационные). Для исследования анализа и работы вихревых расходомеров целесообразно использование безразмерных критериев Струхала Sh и Рейнольдса Re.