當具備一定雷諾數的穩定流體流過一個與流動方向垂直放置的漩渦發生體時,渦街流量計漩渦發生體下游兩側會產生交替分離的漩渦,漩渦的分離頻率與來流速度成正比關系。渦街傳感器通過在一個特定形狀的漩渦發生體下游放置一個壓電晶體壓力傳感器,將漩渦分離產生的壓力變化轉換為電信號。在理想狀態下,渦街傳感器產生的信號為一個正弦信號,即
因渦街自然信號衰落現象的存在,以及管道中流場不穩定產生的壓力變化,渦街信號的幅值與瞬時相位在一定范圍內隨機變化。因此實際上的渦街信號為一個隨機的調幅調頻信號,即
其中,為渦街信號的隨機頻率偏移,其對應的概率密度函數為零均值高斯分布。
在實際的工作環境中,渦街傳感器不可避免地會混入50Hz工頻干擾、高斯白噪聲信號以及一些機械震動信號。因此總的渦街信號為
其中,K為工頻干擾的幅度;為高斯白噪聲;為高斯白噪聲的方差;為機械震動噪聲信號。機械震動噪聲有多種來源,其特征也不盡相同。常見的機械震動噪聲信號有兩大類:
(1)持續性震動噪聲。機械泵等動力設備運行時會產生震動或者流體壓力變化。當震動的幅值較大時,會持續干擾渦街流量計的脈沖計數,產生持續誤差。
(2)突發性震動噪聲。管道閥門開關會產生壓力突變,意外撞擊也會產生強烈震動。這種干擾信號突發峰值較高,但會隨時間以指數快速衰減,會對渦街流量計的脈沖計數產生瞬時隨機干擾。
持續性震動噪聲特征與單頻正弦信號幾乎相同,可以表示為
突發性震動噪聲特征為指數衰減的單頻正弦信號,可以表示為
由上述信號模型可以得知,渦街流量計信號為寬帶信號,震動干擾信號為窄帶信號。