旋涡分离现象如图2.7所示，产生一对旋涡的时间叫作分离周期，其倒数称为分离频率，即每秒产生旋涡对的个数。
图2.7 旋涡分离现象示意图
研究发现，旋涡对圆柱体的作用力在流体流动的横截面方向上，因此，轮流交替产生的旋涡从相反的方向施力于圆柱体，产生周期性的横向推力，使圆柱体随之振动。
旋涡分离频率fs与流速v成正比，与圆柱体直径D（探头外径）成反比，当v增大时，fs随之增大，当fs与圆柱体的自然频率（固有频率）fn相等时，就会产生共振。
改变探头的机械结构（如限制探头长度），使其自然频率低于旋涡分离起始频率（在分离频带之外），就可以防止共振现象的发生。可按以下步骤计算取样探头的允许长度：
（1）计算探头的自然频率fn
探头自然频率fn由下式给出：
式中 E——探头材料的弹性系数，kg/cm2；
I——探头直径的惯性力矩，cm4；
g——重力加速度常数，9.8 m/s2；
L——探头长度，cm；
Wc——探头单位长度的质量，kg/cm；
A——各种振动方式常数，如下：
Fm——实际质量因子，由于流体环绕探头流动并带动探头振动而引起的探头附加质量常数。对于气体Fm=1，对于水和其他液体Fm=0.9。
对于短的探头，通常仅采用第一种振动方式常数，即A=3.52，此时式（2-1）变为
探头直径D（外径）用mm表示时，则
式中 ρ——探头材料的密度，kg/m3；
VP——探头体积，mm3；
AP——探头的截面积，mm2；
do——探头外径，mm；
di——探头内径，mm。(www.xing528.com)
将探头长度L也用mm表示，并将式（2-3）、式（2-4）代入式（2-2）：
（2）计算旋涡分离频率fs
流体流经探头时的旋涡分离频率fs由下式给出：
式中 v——流体流经探头时的速度，m/s；
D——探头在流体流动方向上的宽度，即探头外径（D=do），mm；
St——斯特劳哈尔数（Strouhal number），St与雷诺数（Reynolds number）Re和探头形状有关，在最恶劣的情况下可取St=0.4，API标准建议取St=0.2。
（3）求探头的允许长度L
使式（2-5）与式（2-6）相等（即fn=fs），对L求解，即可求得探头的允许长度，在该长度下可确保由探头阻流体产生的旋涡分离频率不会超出探头的自然频率。
式中 L——探头的允许长度，mm；
do——探头外径，mm；
di——探头内径，mm；
v——流体流速，m/s；
E——探头材料弹性系数，kg/cm2；
ρ——探头材料的密度，kg/m3。
使用下述假定条件：
①实际质量因子Fm取0.9，这是最恶劣的情况，即流体为液体。
②探头是“短”的，振动仅为第一种方式（A=3.52）。
③St为0.4（这是最坏的情况）。
则式（2-7）可简化为
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