渦輪式流量測(cè)量是利用置于流體中的渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體速度成比例的關(guān)系，通過(guò)測(cè)量渦輪的轉(zhuǎn)速來(lái)反映通過(guò)管道的體積流量，是目前流量測(cè)量中技術(shù)比較成熟的高精度測(cè)量技術(shù)。

如圖所示，被測(cè)流體流入傳感器，經(jīng)過(guò)導(dǎo)流體沖擊葉輪。由于渦輪的葉片與流體流向之間有一傾角，流體的沖擊力對(duì)渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使渦輪克服機(jī)械摩擦阻力矩和流動(dòng)阻力矩開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與機(jī)械摩擦阻力矩、流動(dòng)阻力矩相平衡時(shí)渦輪便恒速旋轉(zhuǎn)。實(shí)踐證明，在一定的流量范圍內(nèi)，一定的流體介質(zhì)黏度下，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與通過(guò)渦輪的流量成正比，因此可以通過(guò)測(cè)量渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度來(lái)測(cè)量體積流量。

渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度一般都是通過(guò)安裝在傳感器殼體外部的信號(hào)測(cè)量放大器用磁電感應(yīng)的原理來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)換的。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，渦輪上由磁性制成的螺旋形葉片輪流接近和離開(kāi)固定在殼體上的永磁鋼外部的磁電感應(yīng)線(xiàn)圈，周期性地改變感應(yīng)線(xiàn)圈磁電回路的磁阻，使通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生周期性的的變化，從而產(chǎn)生與流量成正比的交流電脈沖信號(hào)。此脈沖信號(hào)經(jīng)信號(hào)測(cè)量放大器放大整形后送至顯示儀表或計(jì)算機(jī)顯示流體瞬時(shí)體積流量或總量。

當(dāng)渦輪處于均速轉(zhuǎn)動(dòng)的平衡狀態(tài)時(shí)，忽略機(jī)械摩擦阻力矩，可寫(xiě)出渦輪的角速度公式：

                      （4-33）

其中，ω——渦輪的角速度；υ——作用于渦輪上的流體軸向速度；τ——渦輪葉片的平均半徑；β——葉片對(duì)渦輪軸線(xiàn)的傾角。

此時(shí)磁電感應(yīng)線(xiàn)圈輸出的交流電脈沖信號(hào)的頻率為：

                     （4-34）

其中，Z——渦輪上的葉片數(shù)。

管道內(nèi)流體的體積流量為：

                      （4-35）

其中，A——傳感器的有效流通面積。

將公式（4-33）、（4-35）代入公式（4-34），可得：

                  （4-36）

其中，κ——儀表系數(shù)，傳感器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。其意義是單位體積流量通過(guò)渦輪流量傳感器時(shí)傳感器輸出的信號(hào)脈沖頻率（或信號(hào)脈沖總數(shù)）。

在渦輪流量傳感器的使用范圍內(nèi)，儀表系數(shù)κ應(yīng)為一常數(shù)，其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)標(biāo)定得到。每一臺(tái)渦輪流量傳感器的校驗(yàn)合格證上都標(biāo)明經(jīng)過(guò)實(shí)流校驗(yàn)測(cè)得的儀表系數(shù)κ值。

所以，當(dāng)測(cè)得傳感器輸出的信號(hào)頻率f，除以?xún)x表系數(shù)κ（1/L或1/m³）就可得到體積流量q_v（L/s或m³/s），即：

                       （4-37）

如果得到的是傳感器在某一時(shí)間內(nèi)的脈沖總數(shù)N后，同樣除以?xún)x表系數(shù)κ（1/L或1/m³）就可得到流體總量V（L或m³），即：

                       （4-38）