科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性

科氏力质量流量计测量原理
科氏力质量流量计也叫弹性体科氏力质量流量计，是一种普通用于测量工业流体的流量仪表。

它可以测量几乎所有类型的流体，包括粘性流体和高温高压流体。

它的原理是利用流量分散在金属弹性体上，引起位移，转化为传感器反馈的电信号，然后通过计算机出来流量值。

测量原理是：利用一块科氏体通过流体流量在表面产生的剪切力，通过科氏体的抗剪力的变化引起的变形，以及位移传感器的变化，从而来测量流量大小。

流量的变化不会影响科氏体的变形量，只要输入压力变化，就能测量出流量的大小。

科氏力质量流量计的优点是精度高，受环境温度变化的影响小，实际应用中通常温度范围在-40到+200度之间。

另外，它不但可以测量粘性流体，而且具有良好的耐磨性能，不容易出现故障，使用周期长。

科氏力质量流量计的工作原理及特点1、科氏力质量流量计的工作原理U型管科氏力质量流量计在石油化工生产装置中应用最广泛。

科氏力质量流量计是以科里奥利效应为工作原理，是一种利用流体在振动管中流动，从而产生与质量流量成正比的科氏力的原理，制作而成的一种直接测量管道内介质流量的测量仪表，科氏力质量流量计主要是由变送器与传感器两个部分组成。

主体上的传感器通过法兰与管道连接，用于对介质流量信号的检测；而表头部分的变送器带有微处理器功能，主要用于传感器驱动，以及对传感器传来的信号进行转换输出，最终实现远传到控制系统。

在科氏力质量流量计的流量管中设置了温度电极，用于测量流体介质的温度。

U型管科氏力质量流量计的基本结构比较复杂，如图1所示：流量计的测量管是由两根平行的U型管组成，流体介质从U型管的一端流入，从U型管的另一端流出。

电磁激振装置安装在U形管顶端，而驱动器由永久磁铁与激振线圈组成，用于驱动U形管，使U 形管按固有频率垂直于管道振动。

在U型管的两个直管管端处分别设有一个检测器，检测器能够检测U形管管端的位移情况，并监控驱动器的振动情况，检测器测量出两个U形振动管之间存在的振动时间差，然后，测量信号传输到转换器，通过转换器测出流经传感器的流体介质的质量流量，达到流量计量的目的。

2、科氏力质量流量计的特点（1）在石油化工生产装置中，科氏力质量流量计主要用于直接测量工艺管道内流体介质的质量流量，以及流体介质的密度，并通过带有微处理器功能的变送器进行远程信号传输。

（2）科氏力质量流量计的计量精度极高，其计量精度在0.2%～0.1%，并具有较好的耐低温性能。

（3）科氏力质量流量计在石油化工生产装置中的应用范围比较广泛，主要用于测量工艺管道中流经的各种单独介质的流体、各种浆液、非牛顿流体、有足够密度的中高压气体、高黏度流体、含有微量气体的液体、悬浮液等，能够充分满足石油化工生产装置对质量流量的计量要求。

但是，不能用于测量管道中流经的密度太低的低压气体等流体介质，当工艺管道中流体介质中含有气体时，在含气量超过某一值时，会明显地影响科氏力质量流量计的测量值，导致测量结果不准确，因此，科氏力质量流量计不能用于气液二相流的测量。

科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性中国计量研究院流量室李旭一、工作原理如图一所示，截取一根支管,流体在其内以速度V从A流向B,将此管置于以角速度ω旋转的系统中。

设旋转轴为X，与管的交点为O,由于管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度ω运动，此时流体质点受到一个切向科氏力Fc。

这个力作用在测量管上,在O点两边方向相反，大小相同，为:δFc ＝2ωVδm因此,直接或间接测量在旋转管道中流动的流体所产生的科氏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。

图1 科里奥利力的形成图2 早期科氏力质量流量计二、结构早期设计的科氏力质量流量计的结构如图2所示。

将在由流动流体的管道送入一旋转系统中，由安装在转轴上的扭矩传感器，来完成质量流量的测量。

这种流量计只是在试验室中进行了试制.在商品化产品设计中，通过测量系统旋转产生科氏力是不切合实际的,因而均采用使测量管振动的方式替代旋转运动。

以此同样实现科氏力对测量管的作用，并使得测量管在科氏力的作用下产生位移.由于测量管的两端是固定的，而作用在测量管上各点的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因此在测量管上形成一个附加的扭曲。

测量这个扭曲的过程在不同点上的相位差,就可得到流过测量管的流体的质量流量。

我们常见的测量管的形式有以下几种：S形测量管、U形测量管、双J形测量管、B形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、Ω形测量管、双环形测量管等，下面我们分别对其结构作一简单介绍。

1． S形测量管质量流量计如图3所示，这种流量计的测量系统由两根平行的S形测量管、驱动器和传感器组成.管的两端固定，管的中心部位装有驱动器，使管子振动.在测量管对称位置上装有传感器,在这两点上测量振动管之间的相对位移。

质量流量与这两点测得的振荡频率的相位差成正比。

图3 S形质量流量计结构这种质量流量计的工作原理及工作过程，如图4所示。

图4 无流动时位移传感器的输出当测量管中流体不流动时，两根测量管在驱动力作用下（作用在每根管子上的力大小相等、方向相反）作对称的等振幅运动。

简述科氏力式质量流量计工作原理及其特点
科氏力式质量流量计是一种基于弹簧平衡原理的质量流量计，其工作原理为通过测量流体通过测量管产生的科氏力来确定流体的质量流量。

该种流量计的测量原理是在流体通过流量计时，流体会在流量计的装置中发生离心作用，使装置产生转动。

转动的角度和角速度与流体的质量流量成正比。

科氏力式质量流量计的主要特点如下：
1. 高精度：科氏力式质量流量计可以提供非常高的测量精度，尤其适用于需要高精度流量测量的应用场合。

2. 宽测量范围：科氏力式质量流量计适用于多种流体介质的测量，可以覆盖较大的测量范围。

3. 无压力损失：科氏力式质量流量计的装置设计合理，流体通过时几乎没有压力损失，保证了流体的正常运行。

4. 不受流体影响：科氏力式质量流量计的测量结果不受被测流体的温度、压力、粘度等因素的影响。

5. 耐久性强：科氏力式质量流量计采用耐腐蚀材料制成，能够在恶劣环境条件下正常工作，并具有较长的使用寿命。

6. 易于维护：科氏力式质量流量计结构简单，维护方便，不需
要频繁的校准和调整。

综上所述，科氏力式质量流量计具有高精度、宽测量范围、无压力损失、不受流体影响、耐久性强以及易于维护等特点，广泛应用于化工、医药、石油、食品等领域的流量测量。

标题：科里奥利质量流量计工作原理和基本结构说明：众所周知，当一个位于旋转系内的质点作朝向或者离开旋转中心的运动时，将产生一惯性力。

如图6-1所示，当质量为(δm的质点以匀速u在一个围绕旋转轴P以角速度ω旋转的管道内轴向移动时，这个质点将获得两个加速度分量：(1)法向加速度a r（向心加速度)，其值等于ω2r，方向指向P轴。

(2)切向加速度a t(科里奥利加速度)，其值等于2ωu，方向与a r垂直，正方向符合右手定则，如图6-1所示。

为了使质点具有科里奥利加速度a t，需在a t的方向上加一个大小等于2ωuδm的力，这个力来自管道壁面。

反作用于管道壁面上的力就是流体施加在管道上的科里奥利力F c。

方向与αt相反。

从图6-1可以看出，当密度为ρ的流体以恒定流速u沿图6-1所示的旋转管流动时，任一段长度ΔX的管道都将受到一个大小为ΔF e的切向科里奥利力：式中，A为管道内截面积。

由于质量流量q m=ρuA，因此：基于上式，只要能直接或者间接地测量出在旋转管道中流动的流体作用于管道上的科里奥利力，就可以测得流体通过管道的质量流量。

在过程工业应用中，要使流体通过的管道围绕P轴以角速度ω旋转显然是不切合实际的。

这也是早期的质量流量计始终未能走出实验室的根本原因。

经过几十年的探索，人们终于发现，使管道绕P轴以一定频率上下振动，也能使管道受到科里奥利力的作用。

而且，当充满流体的管道以等于或接近于其自振频率振动时，维持管道振动所需的驱动力是很小的。

从而从根本上解决了CMF 的结构问题。

为CMF的迅速商用化打下了基础。

经过近二十年的发展，以科里奥利力为原理而设计的质量流量计已有多种形式。

根据检测管的形状来分，大体上可以归纳为四类，即：直管型和弯管型；单管型和多管型(一般为双管型)。

弯管型检测管的仪表管道刚度低，自振频率也低，可以采用较厚的管壁，仪表耐磨、耐腐蚀性能较好，但易存积气体和残渣引起附加误差。

直管型仪表不易存积气体，流量传感器尺寸小，重量轻。

科氏力质量流量计科氏力质量流量计是运用流体质量流量对振动管振荡的调制作用即科里奥利力现象为原理。

一、质量流量测量原理一台质量流量计的计量系统包括一台传感器和一台用于信号处理的变送器。

Rosemount质量流量计依据牛顿第二定律：力=质量×加速度(F=ma)，当质量为m的质点以速度V在对P轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受两个分量的加速度及其力：(1)法向加速度，即向心加速度αr，其量值等于2ωr，朝向P轴；(2)切向角速度αt，即科里奥利加速度，其值等于2ωV，方向与αr垂直。

由于复合运动，在质点的αt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-Fc=-2ωVm。

当密度为ρ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的管道将受到一个切向科里奥利力ΔFc：ΔFc=2ωVρAΔx (1) 式中，A—管道的流通截面积。

由于存在关系式：mq=ρVA 所以：ΔFc =2ωqmΔx （2）因此，直接或间接测量在旋转管中流动流体的科里奥利力就可以测得质量流量。

二、传感器内是U型流量管，在没有流体流经流量管时，流量管由安装在流量管端部的电磁驱动线圈驱动，其振幅小于1mm，频率约为80Hz，流体流入流量管时被强制接受流量管的上下垂直运动。

在流量管向上振动的半个周期内，流体反抗管子向上运动而对流量管施加一个向下的力；反之，流出流量管的流体对流量管施加一个向上的力以反抗管子向下运动而使其垂直动量减少。

这便导致流量管产生扭曲，在振动的另外半个周期，流量管向下振动，扭曲方向则相反，这一扭曲现象被称之为科里奥利(Coriolis)现象，即科氏力。

根据牛顿第二定律，流量管扭曲量的大小完全与流经流量管的质量流量大小成正比，安装于流量管两侧的电磁信号检测器用于检测流量管的振动。

当没有流体流过流量管时，流量管不产生扭曲，两侧电磁信号检测器的检测信号是同相位的；当有流体流经流量管时，流量管产生扭曲，从而导致两个检测信号产生相位差，这一相位差的大小直接正比于流经流量管的质量流量。

科氏力质量流量计科氏力质量流量计又称科氏力质量流量计，是运用流体质量流量对振动管振荡的调制作用即科里奥利力现象为原理，以质量流量测量为目的的质量流量计，一般由传感器和变送器构成。

目录科氏力质量流量计缺点信号特性密度测量原理传感器内是U 型流量管质量流量测量原理科氏力质量流量计缺点1）不能用于测量密度太低的流体介质，如低压气体；液体中含气量超过某一值时会显著地影响测量值，到目前为止还没有用CMF成功地测量气液二相流的实际例子。

2）对外界振动干扰较敏感，为防止管道振动的影响，大多数CMF 的流量传感器对安装固定有较高要求。

3）不能用于大管径流量测量，目前还局限于DNISO—DN200mm以下4）测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精度，尤其对薄壁测量管的CMF更为显著。

5）大部分型号的CMF有较大的体积和重量。

压力损失也较大。

6）价格昂贵，约为同n—径电磁流量计的2一5倍或更高。

10.1.3科里奥利质且流f计的应用完管CMF有很多极为宝贵的优点，从侧量原理上看也己比较完善，但由于这种流量计真正得到商用化的时间较短，在应用中目前还存在一些问题和不足之处。

近年来，虽然有些问题经各制造厂家的不断努力，已获得肯定程度的解决，但还有很多问题月前还没法从根本上解决，甚至人们对有些问题的认得还不够。

归纳起来有以下几个方面I.零位漂移问题零位漂移也称零点稳定性，CMF的零点稳定性始终是一个人们特别关注的问题，现在还很难从理论上分析产生零位漂移的真正原因。

从工作原理上看，CMF的特性好像并不受流体特性、流量计结构和安装方式等的影响，但是，大量的应用实践表明事实并非如此。

分析其原因.重要是由于在工作原理的理论模型中有微小振幅貌似和无衰减貌似。

机械振动的非对称性和襄减可能是导致仪表零漂的两个根本原因。

在CMF的应用实践中，边界条件的非对称性是客观存在的，如检测管两端的固定方式、振动管的刚度、双管自振频率的差异、材料的内衰减等等。

科氏力质量流量计的工作原理
科氏力质量流量计，这可真是个神奇的东西啊！你知道它是怎么工作的吗？那就听我慢慢道来。

它就像是一个精准的舞者，在流体的舞台上尽情展现着自己的独特魅力。

当流体流经它时，就如同风吹过一片麦田，会产生奇妙的变化。

想象一下，流体在管道中奔腾流淌，而科氏力质量流量计就如同一个敏锐的观察者，时刻捕捉着流体的一举一动。

它利用科氏力的原理，这科氏力就像是流体世界里的魔法力量。

科氏力质量流量计的测量管就像是流体的跑道，流体在里面欢快地奔跑着。

当流体流动时，测量管会发生振动，就像一根被拨动的琴弦。

而这振动的频率和幅度，可都蕴含着流体的秘密呢！
它不是简单地测量一下流量就完事了，而是深入地去了解流体的每一个细节。

它能精确地测量出质量流量，这可不是一般的厉害啊！这就好比我们能准确地知道一个人身上有多少斤肉，而不是仅仅知道他的体积。

在很多工业领域，科氏力质量流量计都是不可或缺的存在。

它就像一个可靠的伙伴，默默地为生产和工艺提供着准确的数据支持。

没有它，很多过程可能都会变得混乱不堪。

难道你不觉得科氏力质量流量计真的很了不起吗？它以其独特的工作原理，为我们的生活和工业带来了如此大的便利。

它真的是科技的杰作，是人类智慧的结晶啊！它让我们对流体的测量和控制达到了一个新的高度，让我们能够更加高效地利用各种资源。

所以说，科氏力质量流量计，绝对是值得我们好好去了解和珍惜的宝贝！。

科氏质量流量计的工作原理1. 什么是科氏质量流量计？你知道吗？科氏质量流量计可真是个聪明的小家伙！它能帮我们精准测量流体的质量流量，听起来是不是很厉害？简单来说，就是让我们知道有多少流体在某一时间内通过了管道。

想象一下，就像你喝饮料一样，流量计能告诉你，啊哈，今天喝了多少可乐！不管是水、油还是化学液体，科氏流量计都能派上用场，真是个万金油。

2. 工作原理2.1 振动的秘密那么，科氏质量流量计到底是怎么工作的呢？这就得提到它里面的一个“摇滚乐队”了！它的核心部分是两个弯管，这两个管子像是吃了兴奋剂一样，能够快速振动。

当流体通过这些弯管时，它们的振动就会受到影响。

想象一下，俩人一起走路，突然一个人推了另一个人一下，那感觉可就不一样了。

流体流过时，它们的质量和速度就会影响管子的振动情况。

2.2 力的变化当流体在管道里流动的时候，流体的质量会对振动产生作用力。

这个力会导致管子发生扭曲，咦，听起来好像有点复杂对吧？其实就是简单的物理现象！根据流体的流动速度和密度，这种扭曲的程度就能告诉我们流体的质量流量。

就像一条鱼在水里游泳，游得快了，水的波动就大，游得慢了，波动就小。

通过测量这些变化，科氏质量流量计能够准确地告诉你，流体的质量流量是多少。

3. 应用场景3.1 各行各业的好帮手科氏质量流量计可是个“全能战士”，在很多行业都有它的身影！在化工行业，它用来监测各种化学液体的流量，确保生产过程稳定；在食品行业，大家也能看到它的身影，保证每一滴牛奶都是经过精确测量的，放心喝就是了；甚至在制药行业，它也能确保药物的准确配比，真是个好帮手！3.2 优点和不足当然，科氏质量流量计也有它的优缺点。

优点嘛，准确性高、响应快、适用范围广，基本上可以应付各种复杂的流体情况。

缺点呢，可能价格有点小贵，而且对某些特定流体（比如含气泡的液体）就不太好使了。

不过，俗话说得好，“没有金刚钻，不揽瓷器活”，这也是没办法的事。

4. 结尾总之，科氏质量流量计真是个了不起的设备，凭借它那独特的工作原理，成为了流体测量领域的明星。

科氏质量流量计文献综述摘要本文介绍了科氏质量流量计的设计结构和性能特点及其最新发展，并讨论了科氏质量流量计的驱动电路以及信号处理方面的现状和发展。

关键字科氏质量流量计结构设计驱动电路信号处理近十几年来，人们对科氏质量流量计的兴趣在稳步增加。

科氏质量流量计在食品、饮料、化工、制药、石油、天然气等行业获得了广泛的应用。

随着人们的关注，科氏质量流量计的性能也在不断地发展。

其最大的优点是能够直接地测量质量流量，而其他的仪器只能测量体积流量。

科氏质量流量计的高精度、宽量程、重复性也是其在工业领域中获得广泛地应用和快速地发展的进一步原因。

下面结合图1简要地说明科氏质量流量计的工作原理。

图1（a）描述了传输流体的直管的运动。

直管在力F E的作用下以一定的激励频率发生振荡运动。

S1和S2是两个传感器，用于获得测量信号。

如图1（b）所示，当管内的液体开始流动时，在科氏力F C的作用下，直管也会产生一个振荡，且该振荡和流过的质量流量成正比。

通过传感器检测管子的合成振动就可以得到流体的质量流量。

图1图2为典型的科氏质量流量计的装置。

该装置有两只测量管、传感器、激励器组成。

图2中没有展示的是科氏质量流量计的另外两个组成部分外壳和用于信号处理、供电、输入输出控制的电子设施。

一般商用的科氏质量流量计采用磁铁和线圈来提供驱动力以产生振动。

其振幅很小，往往只有几十毫米。

为了减小外部干扰，系统使用两根反向振动的管子来平衡，或者是在一根管子上加装特殊的平衡系统。

由于管子的振幅很小，所以测量装置对外部干扰非常敏感。

为了减少环境的影响和稳定零点的健壮测量，测量系统必须有准确的平衡。

平衡系统越好则测量系统与环境干扰的解耦也越佳。

如果没有足够的平衡系统，内部的振动可能会传递到环境中去，并导致测量的不稳定。

图2科氏质量流量计现在有各种各样的结构设计，如双管式的、单直管式的、单曲管式的、双直管式的等等。

一些设计主要考虑的是通过构造特殊外形的结构的管子来放大科氏效应。

科氏流量计原理
科氏流量计（Coriolis flowmeter）是一种利用科氏力原理测量流体质量流量的仪器。

其基本原理是通过对流体进行振动，在振动的过程中，流体会发生形变并产生科氏力。

科氏力的大小与流体的速度和密度有关。

如果在流体中放置一个管道，并对管道施加振动，则流体在管道中流动时受到振动的影响，产生科氏力。

通过测量产生的科氏力，可以推算出流体的流量。

具体地说，科氏流量计通常由两个平行的弯曲管道组成。

当流体从入口进入这两个管道后，在管道内部施加振动。

随着流体不断流动，由于科氏力的存在，两个管道内的流体运动状态会发生差异，最终导致两个管道之间出现扭转（即科氏效应）。

通过测量扭转的角度和频率，可以计算出流体的流量。

因此，科氏流量计是一种非常准确的流量计量仪器，适用于测量高粘度、易结晶、易沉淀、含悬浮物等各种不同类型的流体。

科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计(CｏｒioｌiｓMass Flowmeter)简称科氏力流量计，是利用流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理测量的．由于它实现了真正意义上的高精度的直接流量测量,具有抗磨损、抗腐蚀、可测量多种介质及多个参数等诸多优点，现已在石油化工、制药、食品及其他工业过程中广泛应用。

科氏力质量流量计计量准确、稳定、可靠，在需要对流体进行精确计量或控制的场合选用较多，但其售价较高,在不需要精确计量及控制的场合一般选用其他质量流量计代替。

科氏力质量流量计对于液体和气体都可选用,但是在现场应用中，氢气流量的精确测量一般都选用热式质量流量计。

在我国，艾默生高准公司的科里奥利质量流量计已在兰州石化、安庆石化、新疆塔河油田、中国海洋石油等中低压天然气中的流量计量得到良好的应用.2007年末,高准公司的科里奥利质量流量计,顺利通过了中国最权威的原油大流量计量站成都天然气流量分站（CＶＢ）的天然气实流测试,测量精度达到０。

5％,并具有良好的重复性.1 科里奥利质量流量计的工作原理科氏力流量计由传感器和变送器两大部分组成。

其中传感器用于流量信号的检测,主要由分流器、测量管、驱动、检测线圈和驱动、检测磁钢构成,如图1所示。

变送器用于传感器的驱动和流量检测信号的转换、运算及流量显示、信号输出,变送器主要有电源、驱动、检测、显示等部分电路组成.所有流量计都必须人为地建立一个旋转体系,以双“U”型测量管传感器为例，用电磁驱动的方法使“Ｕ”型测量管的回弯部分作周期性的微小振动。

这相当于使“U”型管绕一个固定轴(ＯＯ轴)作周期性时上时下的旋转,其旋转方向周期性的变化，像钟摆一样运动.“Ｕ"型管的出入口段被固定,这样就建立一个以“Ｕ”形管出入口段为固定轴的旋转体系。

传感器力学分析如图2所示。

当测量管向上振动但无流体流过时,运用右手螺旋法则,四指指向旋转方向,则大拇指指向的方向为外加驱动的圆频率ω.当流体流入“U"形管时,由于惯性,流体将反抗“Ｕ”形测量管强加给它的垂直动量的改变:在“U”形管的入口段，在管子向上振动期间，流体将压管子向下，而在“U"形管的出口段,流体将推管子向上,于是测量管被扭曲如图3所示。