科里奥利质量流量计工作原理和基本结构(新)

科里奥利质量流量计工作原理
科里奥利质量流量计是一种常用的流量测量仪器，它利用科里奥利效应来测量气体的质量流量。

其工作原理如下：
1. 气体进入流量计后，流经一个热电偶和一个辅助热电偶。

热电偶的位置要求在气体的流动方向上。

2. 两个热电偶都受到一个恒定的加热电流作用，使其保持在一定的温度差（通常为10℃）。

3. 气体流过热电偶时，根据科里奥利效应，热电势的大小与流过热电偶的气体的质量成正比。

4. 由于气体的质量流量与流过热电偶的气体的质量有关，所以可以通过测量热电势的大小来得到气体的质量流量。

5. 测量到的电位信号经过放大和处理后，可以将其转换为标准的电流信号或数字信号，以便进行进一步的分析和记录。

总结起来，科里奥利质量流量计通过测量气体流过热电偶时引起的热电势变化来间接地得到气体的质量流量。

这种测量原理简单可靠，并且对气体的压力和温度变化不敏感，因此在工业自动化控制和科学研究领域得到广泛应用。

科里奥利质量流量计（CMF）
一、是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科
里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。

CMF由流量传感器和转换器（或流量计算机）两部分组成。

二、优点：
1、直接测量质量流量，有很高的测量精确度。

2、可测量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体，含有固行物的浆液，
含有微量气体的液体，有足够密度的中高压气体。

3、测量管的振动幅小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件和活动件。

4、对应对迎流流速分布不敏感，因而无上下游直管段要求。

5、测量值对流体粘度不敏感，流体密度变化对测量值得值的影响微小。

6、可做多参数测量，如同期测量密度，并由此派生出测量溶液中溶质所含
的浓度。

三、缺点：
1、CMF零点不稳定形成零点漂移，影响其精确度的进一步提高，使得许多
型号仪表只得采用将总误差分为基本误差和零点不稳定度量两部分。

2、CMF不能用于测量低密度介质和低压气体；液体中含气量超过某一限制
（按型号而异）会显着著影响测量值。

3、CMF对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分型号CMF
的流量传感器安装固定要求较高。

科里奥利流量计工作原理
在没有气体流动时，加热丝和检测丝的温度差为零，此时两者之间没
有电动势产生。

当气体流动时，气体带走了加热丝上的热量，导致加热丝
的温度降低，而检测丝的温度保持不变。

由于温度差的改变，导致了加热
丝和检测丝之间产生了一个电动势，称为科里奥利电动势。

测量科里奥利电动势可以间接地得到气体的流量。

通过传感器测量电
动势的大小，并将其转换为气体流量的显示。

当气体的流量增加时，加热
丝上的温度降低更多，导致科里奥利电动势增加。

反之，当气体的流量减
小时，加热丝上的温度降低较少，导致科里奥利电动势降低。

但是需要注意的是，科里奥利流量计的准确度受到一些因素的影响。

例如，气体的种类、温度、压力等参数都会对测量结果产生影响。

此外，
流量计的设计和材料的选择也会对其准确度和灵敏度产生影响。

因此，在
使用科里奥利流量计时，需要进行校准和调整，以确保测量结果的准确性。

总结起来，科里奥利流量计通过测量加热丝和检测丝之间产生的科里
奥利电动势来间接测量气体流量。

其原理是基于科里奥利效应，即气体流
动引起温度差异，进而引起电动势的变化。

通过传感器测量电动势的大小，可以得到气体流量的显示。

但是需要注意测量准确度受到多种因素的影响，需要校准和调整以确保准确性。

科里奥利质量流量计原理科里奥利质量流量计（以下简称CMF）是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接测量质量流量的仪表。

20世纪70年代后期商品化实用性CMF由美国Micro Motion公司首先推向市场，到80年代中后期各国仪表厂相继开发。

迄1995年，世界已有40家以上推出各种结构的CMF，世界范围装用量估计在18万～20万台之间。

1995年世界年销售量估计在4万～4.5万台之间。

在我国CMF应用起步较晚，从80年代中期引进成套装置附带进口少量仪表开始，到技术改造所需单台进口，迄1997年估计装用量在3500～4500台之间。

1997年我国已有4家制造厂自行开发CMF供应社会，如太行仪表厂已有完整的LZL系列，还组建有几家合资企业引进国外技术生产系列仪表。

1. 原理与结构当质量为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ω2r，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Δχ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，由于质量qm=ρV A，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。

然而，通过旋转运动产生科里奥利力是困难的，目前CMF均代之以管道振动产生，即由二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）所激励，在管内流动的流体产生科里奥利力，使中点前后两半段产生方向相反的桡曲，用电磁学（或光学），方法检测桡曲量以求得质量流量。

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。

科里奥利流量计的工作原理及设计 今天为大家介绍一项国家发明授权专利——科里奥利流量计。

该专利由株式会社奥巴尔申请，并于2017年3月15日获得授权公告。

 内容说明 本发明涉及在流量管的两端部分别配置有分流器而构成的科里奥利流量计。

 发明背景 科里奥利流量计是利用了下述情况的质量流量计，即：在将被测流体所流通的流管的两端加以支撑，并沿着与流管的流向垂直的方向对该支撑点周围施加振动时，作用于流管（以下，将应被施加振动的流管称为“流量管”）上的科氏力与质量流量成比例。

 科里奥利流量计已为众所知，科里奥利流量计中的流量管的形状大致分为直管形状和弯管形状。

当流量管为两根时，在该流量管的流入口侧和流出口侧的两端部分别配置有将流道分叉成两个的分流器（分叉管）。

 发明内容 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够谋求降低分流器中的压力损失等的科里奥利流量计。

 为了解决上述问题，本发明所述的本发明的科里奥利流量计的组成部分为：通过驱动流量管，并检测出与作用于该流量管上的科氏力成比例的相位差和/或振动频率，从而得到在所述流量管内流动的被测流体的质量流量和/或密度，并且，在所述流量管的两端部分别配置有分流器，该科里奥利流量计的特征在于，所述流量管的数量为偶数根；并且，所述分流器的流道的形状部分包括：配置在设置流量计的管道侧的管道侧开口部分、配置在所述流量管侧且与所述流量管的数量相同数量的流量管侧开口部分、以及分叉成与所述流量管的数量相同数量的流道分叉部分，进而，所述流道分叉部分处的各分叉部分剖面形状的面积被设定为相等，并且，从所述流道分叉部分至所述流量管侧开口部分的流道剖面积被设定为小于或等于所述分叉部分剖面形状的面积。

 本发明的科里奥利流量计从所述流道分叉部分至所述流量管侧开口部分的所述流道剖面积被设定为从所述分叉部分剖面形状的面积开始呈线性地减小。

所述流道分叉部分处的所述分叉部分剖面形状呈非圆形形状，并且，所述流量管侧开口部分的形状呈圆形形状。

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✞从✌流向 ，将此管置于以角速度▫旋转的系统中。

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

这个力作用在测量管上，在 点两边方向相反，大小相同，为：↗☞♍ ＝ ▫✞↗❍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 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： 形测量管、✞形测量管、双☺形测量管、 形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、 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。

． 形测量管质量流量计如图 所示，这种流量计的测量系统由两根平行的 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 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 所示。

图 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。