科里奥利质量流量计原理与组件

舞长安

1，关于原理
CMF的测量原理是科里奥利力，其出现在旋转和振荡（振动）系统中。这种振动系统如下图所示。（为直管）管由外力激发，激发频率保持在管的固有频率，这使振动所需的能量最小化。

[上图中：a描述了输送流体的直管的运动，其以激发频率振荡。在位置E处用激励力F_E维持振荡。利用两个传感器S1和S2检测测量信号。当流体开始流动时，科里奥利力F_C引起如图b中所示的振荡。最后的横向位移是两个振荡的叠加。]
科里奥利力的一般表达式是F_C = 2×m×v×ω，q=m×v是质量流量，ω是旋转矢量。
当流体不在振动管内流动时，科里奥利力为零（F_C =0），当流体开始流动时，科里奥利力不再为零。
2，关于校准因子
每个科里奥利仪器都有自己的校准因子，仅取决于管的几何数据和材料属性。 因此，校准因子与流体性质无关。
3，流量计的管组件

如上图所示CMF管组件。通常，它由两个部件组成：流管组件和电子器件。在电子器件中实现的信号处理单元从这些信号计算流量，这些信号的振幅非常小。流动被分成两个管。
传感器安装在管的入口和出口部分，测量这两点之间的相位差。通过安装在两个管之间的驱动器迫使管振动。因此，管自动地反相驱动，这是优选的运动类型。通常，线圈安装在一个管上，并且磁体安装在相对的管上。
为了保护测量系统免受任何外部干扰，管被固定到刚性载体外壳中，该载体外壳足够强以将系统与环境隔离。

目前有多种管设计可供选择，其中的一部分如上图所示。大多数设计旨在通过管的几何形状放大科里奥利力的效果。科里奥利效应变得越大，流量传感器之间的时间或相位差变得越大，并且越容易确定质量流量。但是这种放大几何形状通常导致占据大量空间并且在零点稳定性方面没有优势的大管环，因为外部干扰也被放大。因此，信噪比保持相同。随着电子学变得越来越高效，对科里奥利效应的这种几何放大的需求已经消失。因此，大回路可以由需要很小空间的紧凑管设计代替。这种紧凑设计的示例如图2所示。紧凑的设计缩短了管长度，这导致约300至1100Hz的更高的振荡频率。较高的振荡频率具有与管线振动和外部干扰更好的去耦性能的优点，其主要在约50至180Hz的范围内。
对于双管设计，对称性是关键因素，因此选择在力学方面几乎相同的一对管。 两个管必须以不改变管对称性的方式组装。 因此，这些管组件的生产需要非常精确地进行，同时良好地理解生产过程本身。

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