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科里奥利质量流量计的原理和结构

科里奥利质量流量计的原理和结构
   如图所示,当质量为 m 的质点以速度 v 在对P轴作角速度为ω的旋转的管道内移动时,质点受两个分量的加速度及其力。

科里奥利质量流量计


(1)法向加速度  即向心力加速度αr,其量值等于ω2r,方向朝向P轴;
(2)切向加速度  即科里奥利加速度αt, ,其量值等于 2ωv,方向与 αr垂直。由于复合运动,在质点的αt的方向上作用着科里奥利力 Fc=2ωVm ,管道对质点作用着一个反向力一 Fc=一 2ωVm 。
当密度为 P 的流体在旋转管道中以恒定速度 v 流动时,任何一段长度Δx的管道都将受到一个 △Fc 的切向科里奥利力。
△Fc= 2ωvρA△x   式中 A ― 管道的流通内截面积,单位 mm2 。由于质量流量即为δm, δm=ρvA ,所以: △F=2ωδm△x   
    因此,直接或间接测量在旋转管道中流动流体所产生的科里奥利力就可以测得质量流量,这就是科里奥利质量流量计的基本原理。然而通过旋转运动产生科里奥利力是困难的,目前产品均代之以管道振动产生的,即由两端固定的薄壁测量管在中点处以测量管谐振或接近谐振的频率(或其高次谐波频率)激励,使管内流动的流体产生科里奥利力,使测量管中点前后两半段产生方向相反的挠曲,用光学或电磁学方法检测挠曲量以求得质量流量。
    又因流体密度会影响测量管的振动频率,而密度与频率有固定的关系,因此科里奥利质量流量计也可测量流体密度。
    科氏力质量流量计的整个测量系统一般由传感器、变送器及数字式指示累积器三部分组成参见图。传感器是根据科里奥利效应制成的,由传感器、电器驱动器和电磁检测器三部分组成。传感器的结构种类很多,有的是两根 U 形管,有的是两根 Ω形管,有的是两根直管等,见图 4 . 58 。电磁驱动器使传感管(如 U 形传感器)以其固有频率振动,而流量的导人使 U 形传感管在科氏力的作用下产生一种扭曲,在它的左右两侧产生一个相位差,根据科里奥利效应,该相位差与质量流量成正比。电磁检测器把该相位差转变为相应的电平信号送人变送器,经滤波、积分、放大等处理后。转换成与质量流量成正比的 4 一 20 mA 模拟信号或范围的频率信号这两种信号形式输出。综上可知,科氏力质量流量计与温度、压力、密度、豁度等参数的变化无关,无须进行任何补偿,故称为直接式质量流量计。

科里奥利质量流量计

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