【正文】 ro， ri只是等效意義上的電阻。 它是在放大器中的獨(dú)立電壓源短路或獨(dú)立電流源開(kāi)路、 保留受控源的情況下， 從 RL 兩端向放大器看進(jìn)去所呈現(xiàn)的電阻。 In 是將 RL 短接， Us或者 Is 在放大器輸出端產(chǎn)生的短路電流。其定義的放大器輸入端信號(hào)電壓對(duì)電流的比值，即 ri= 對(duì)于輸出負(fù)載 RL，可把放大器當(dāng)作它的信號(hào)源，用相應(yīng)的電壓源或電流源等效電路表示，如圖 34（ a）和（ b）所示。衡量放大器性能的 指標(biāo)很多，現(xiàn)介紹輸入、輸出電阻，增益，頻率失真和非線性失真等基本指標(biāo)。也可用電流源等效電路。 放大電路的主要性能指標(biāo) 分析放大器的性能時(shí) , 必須了解放大器有哪些性能指標(biāo)。iC 是直流電源 UCC 提供的。 (2) 輸出電壓與輸入信號(hào)電壓相位差為 180 。 但對(duì)交流信號(hào) uce，很容易通過(guò)隔直電容 C2 加到負(fù)載電阻 RL上，形成輸出電壓 uo。顯然， uCE 也由兩部分組成：一個(gè)是固定不變的靜態(tài)管壓降 UCE， 另一個(gè)是作正弦變化的交流集電極 發(fā)射極電壓 uce。由于 UCC=iCRc +uCE，所以在圖 32(d)上，管壓降的瞬時(shí)值 uCE 相當(dāng)于 UCC 虛線下面的空白部分。其瞬 時(shí)值為 iC=IC+ic 現(xiàn)在討論集電極電阻 Rc 上的電壓降 uRc。 iB=IB+ib 由于晶體管的電流放大作用， 集電極電流 iC 將隨 基極電流 iB 變化，如圖 32（ c）所示。 2. 輸入交流信號(hào)時(shí)的工作情況 ： 當(dāng)在放大器的輸入端加入正弦交流信 號(hào)電壓 ui 時(shí)，信號(hào)電壓 ui 將和靜態(tài)正偏壓 UBE 相串連作用于晶體管發(fā)射結(jié)上，加在發(fā)射結(jié)上的電壓瞬時(shí)值為 uBE=UBE+ui 如果選擇適當(dāng)?shù)撵o態(tài)電壓值和靜態(tài)電流值，輸入信號(hào)電壓的幅值又限制在一定范圍之內(nèi)，則在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，發(fā)射結(jié)上的電壓均能處于輸入特性曲線的直線部分，如圖 32(a)，此時(shí)基極電流的瞬時(shí)值將隨 uBE 變化，如圖 32(b)。它們?cè)谌龢O管特性曲線上所確定的點(diǎn)就稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，其習(xí)慣上用 Q表示。 顯然 , 晶體管集電極 發(fā)射極間的管壓降為 UCE=UCCICRc。下面我們以它為例，分析放大電路的工作原理。我們先介紹各部件的作用。它所提供的電壓信號(hào)或電流信號(hào)就是基本放大電路的輸入信號(hào)。就雙極型晶體三極管而言，就是保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。 13 第三章 檢測(cè)電路 放大電路 三極管放大電路 一個(gè)基本放大電路必須有如圖 31(a)所示各組成部分：輸入信號(hào)源、晶體三極管、輸出負(fù)載以及直流電源和相應(yīng)的偏置電路。 常用的光通量調(diào)制方法有四種：輻射式、光纖位移式、插入式、微彎損耗式（本設(shè)計(jì)采用的調(diào)制方式）。 12 圖 2－ 4 非 功能 型光纖傳感器 光的調(diào)制方式 被測(cè)量對(duì)傳輸光的調(diào)制方式有：光通量（光強(qiáng)）調(diào)制、光相位調(diào)制、光頻率調(diào)制、光波長(zhǎng)調(diào)制、光偏振調(diào)制等。 非功能 型光纖傳感器 占據(jù)了光纖傳感器的絕大多數(shù)。 非功能 型光纖傳感器主要利用已有的其它敏感材料，作為其敏感元件，這樣可以利用現(xiàn)有的優(yōu)質(zhì)敏感元件來(lái)提高光纖傳感器的靈敏度。調(diào)制器可能是光譜變化的敏感元件或其它敏感元件。 非功能 型光纖傳感器 在非功能 型光纖傳感器 中 ，光纖僅作為傳播光的介質(zhì)，對(duì)外界信息的 “ 感覺(jué) ” 功能是依靠其它功能元件來(lái)完成的。因此，傳感器中的光纖是連續(xù)的。 功能 型光纖傳感器 功能 型光纖傳感器是利用對(duì)外界信息具有敏感能力和檢測(cè)功能的光纖 (或特殊光纖 )作傳感元件，將 “ 傳 ” 和 “ 感 ” 合為一體的傳感器。 11 圖 2－ 2 光纖的傳導(dǎo)原理 光纖傳感器的分類 光纖傳感器可分為功能型（傳感型）和非功能型（傳光型）兩個(gè)大類。光在周圍介質(zhì)與纖芯的光學(xué)界面上發(fā)生全反射的條件為： 022210 a r c s in n nn ??? ?? （ 1－ 2） 當(dāng)入射角滿足這個(gè)幾何條件時(shí)，光就能在纖芯內(nèi)部以同樣的角度反復(fù)反射，直到傳導(dǎo)到光纖的另一個(gè)終端。如圖 22所示，光纖由折射率為 n1稍高的纖芯和折射率 n2稍低的包層構(gòu)成，周圍介質(zhì)折射率為 n2,入射光線與光線軸線之間的夾角 α 稱為光線端面入射角；光線進(jìn)入光纖后又射到纖芯和包層之間的界面上，形成包層界面入射角 β 。多模光纖的斷面是纖芯粗、包層薄，制造、連接容易；單模光纖是纖芯細(xì)、包層厚，傳輸性能好，但制造、連接困難。纖芯的直徑比光波波長(zhǎng)大很多倍的是多模光纖。單模光纖和多模光纖在結(jié)構(gòu)上有不同之處。 光纖的種類 從構(gòu)成光纖的材料看，有玻璃光纖和塑料光纖兩大類，從性能和可靠性考慮，當(dāng)前大都采用玻璃光纖。緩沖涂敷層的作用是增加光纖的力學(xué)強(qiáng)度，保護(hù)光纖不受外力的傷害。纖芯是光纖傳導(dǎo)光信號(hào)的部分。如圖 21 所示為光纖傳感器的原理示意圖。 光纖傳感器的原理 光纖傳感器主要由光源、傳導(dǎo)光纖與光電探測(cè)器三個(gè)部分組成。由于光纖傳感器具有靈敏度高、電絕緣性能好、抗電磁干擾。國(guó)內(nèi)外科研工作者都已提出將渦街流量計(jì)用于測(cè)量質(zhì)量流量的方法，但在傳感器結(jié)構(gòu)，測(cè)量精度等方面還需要進(jìn)一步完善。隨著能源計(jì)量和管理的加強(qiáng)，工業(yè)過(guò)程自控系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)流量測(cè)量的要求 不僅僅停留在體積流量的測(cè)量上，很多場(chǎng)合如工業(yè)生產(chǎn)中各種原料的配比或品質(zhì)的控制、物料輸送、能源輸送、貿(mào)易結(jié)算等往往都需要知道質(zhì)量流量。如測(cè)量的溫度范圍為－200oC～ 400 oC，最高可承受壓力為 15 MPa,可測(cè)量管徑的范圍為 300mm,隨著新的頻率檢測(cè)技術(shù)和新的傳感技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，為渦街流量計(jì)的工作范圍的擴(kuò)展提供了可能。 這需要在旋渦發(fā)生體形狀，傳感器結(jié)構(gòu)方面作優(yōu)化設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同的測(cè)量要求。因此需要流體力學(xué)工作者從流量計(jì)應(yīng)用角度對(duì)旋渦脫落的流體振動(dòng)規(guī)律進(jìn)行深人研究，為渦街流量計(jì)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。不僅自帶數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)參數(shù)及流量的顯示，以及累積流量和歷史數(shù)據(jù)的再現(xiàn)；而且在儀表的運(yùn)行方面，采取了多種電源保障方式 :內(nèi)電池組、太陽(yáng)能和外接電源等，實(shí)現(xiàn)了在無(wú)電力供應(yīng)情況下，可以獨(dú)立自成計(jì)量系統(tǒng)，就地顯示天然氣瞬時(shí)流量、累積流量和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、再現(xiàn)等；正常情況下可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線和上位機(jī)連接，實(shí)行數(shù)字信號(hào)傳輸上傳顯示，也可以在工控機(jī)上實(shí)行二次數(shù)據(jù)處理，組成 8 的計(jì)量系統(tǒng)更加靈活、可靠。 多變量智能變送器 +工控機(jī) 此方式與模式 2比較，主要區(qū)別是變送器內(nèi)固化了流量處理軟件，使得變送器可以就地顯示瞬時(shí)測(cè)量參數(shù)和計(jì)算瞬時(shí)流量，并通過(guò)數(shù)字信號(hào)傳輸，送入工控機(jī)顯示和實(shí)現(xiàn)其他輸助功能。 1. .1 單變量變送器 +流量計(jì)算機(jī) (或工控機(jī) ) 就是 利用單變量模擬變送器分別檢測(cè)溫度、壓力、差壓，并將檢測(cè)到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 4－ 20MA 模擬信號(hào)送人流量計(jì)算機(jī) (或工控機(jī) )的數(shù)據(jù)采集卡，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在流量計(jì)算機(jī) (或工控機(jī) )上通過(guò)流量計(jì)算軟件計(jì)算出天然氣瞬時(shí)流量、累積流量以及實(shí)現(xiàn)其他輔助功能。隨著計(jì)量技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)運(yùn)用的普及。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外針對(duì)這一問(wèn)題從渦街信號(hào)處理的角度展開(kāi)了大量研究。用光纖傳感器檢測(cè)渦街頻率，利用光纖內(nèi)光強(qiáng)度的變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量，這種方法能抗電磁干擾，抗環(huán)境噪聲，具有電器絕緣性，但測(cè)量系統(tǒng)較復(fù)雜，還處在理論驗(yàn)證 7 階段。對(duì)渦街信號(hào)檢測(cè)方法的研究表現(xiàn)在對(duì)已有檢測(cè)方法的改進(jìn)和新傳感技術(shù)在渦街頻率檢測(cè)方面的應(yīng)用。依據(jù)這些現(xiàn)象 可以進(jìn)行旋渦分離頻率的檢測(cè)。因此，在理論和實(shí)驗(yàn)上還需要進(jìn)一步研究，能給出旋渦發(fā)生體形狀和參數(shù)通用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。為了得到較好的儀表性能，近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)值仿真理論的發(fā)展，對(duì)流 場(chǎng)特性的研究從二維拓展到三維，從低雷諾數(shù)拓展到高雷諾數(shù)，國(guó)內(nèi)外科研工作者通過(guò)實(shí)驗(yàn)，建立更接近于實(shí)際的數(shù)學(xué)模型，來(lái)分析流體繞流后的流動(dòng)特性，在改善旋渦發(fā)生體形狀和多旋渦發(fā)生體方面進(jìn)行了一些有益的探索。 對(duì)旋渦 (渦街 )發(fā)生體形狀的研究 旋渦發(fā)生體是渦街流量計(jì)的關(guān)鍵部件，儀表的流量特性 (儀表系數(shù)、線性度、范圍度等 )和阻力特性都與它的幾何形狀、幾何參數(shù)和排列方式密切相關(guān)。但是，鈍體繞流現(xiàn)象是一種復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象，涉及到流動(dòng)的分離、旋渦的生成和脫落、旋渦的相互干擾等問(wèn)題，受到諸如流體流動(dòng)工況、紊流度、柱體形式和光潔度等許多因素的影響，雖然經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究，有了一定的進(jìn)展，但其中許多基本的理論問(wèn)題還是沒(méi)有得到令人滿意的結(jié)果，并存在著不同的觀點(diǎn)和研究方法，特別是在高雷諾數(shù)條件下的繞流問(wèn)題尚待進(jìn)一步研 究。 1912年卡門(mén) (Von Kamman)系統(tǒng) 地研究了渦街的形成和穩(wěn)定性等問(wèn)題，使鈍體繞流研究上升到一個(gè)新的高度。 6 對(duì)旋渦分離規(guī)律的研究 渦街流量計(jì)的測(cè)量原理是基于鈍體繞流現(xiàn)象，既當(dāng)流體繞流非流線形物體(又稱鈍體 )時(shí)，在一定流動(dòng)工況下會(huì)發(fā)生鈍體后部的旋渦脫落現(xiàn)象，旋渦脫落的頻率與流體流動(dòng)速度之間存在一定關(guān)系，利用這一關(guān)系，通過(guò)對(duì)旋渦頻率的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量。 所以 渦街流量計(jì) 逐步顯示了它的優(yōu)勢(shì) 。 但 由于天然氣流量計(jì)量是一種間接的、多參數(shù)的、動(dòng)態(tài)的、不可再現(xiàn)的測(cè)量，天然氣的流量計(jì)量是流量測(cè)量中的難點(diǎn)之一。天然氣流量計(jì)量方法很多，可用的流量?jī)x表也很多，