科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性
2012-12-15
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。
另一方面从结构设计上，就要考虑提高科氏力作用在振动管上的效率及提高传感器的检测能力，对后者性能的提高在此不讨论。要想提高科氏力作用在测量管上的效率，必须在结构形状上提高测量管整体的系统弹性，减少钢性，选用弹性好、性能稳定的材料，并准确选择系统的振荡频率。以达到同样的科氏力作用下，测量管的变形量增加。一般来说，测量管的管壁越薄，长度越长，结构形状的系统弹性越好，作用在管上的科氏力就越明显。这样可使测量管的变形加大，信噪比增加，还可减少外界带来的干扰。测量管上所受的应力不要过于集中在一点上，以免造成机械疲劳。应力作用的形式不同，也对管子的疲劳和测量灵敏度造成一定的影响。对于不同的结构，由于其设计思路不同，各有特色，但也存在着一些问题，每一种形式均不可能达到尽善尽美。针对这些问题，制造厂商也不断地对其产品进行改善，以提高其产品的性能，增强其竞争能力。下面就具体的结构对性能的影响进行简单分析。
1． 测量管的形状：
测量系统弹性的增加，增大了作用于振动管系统的科氏力的效应，但也增大外界机械噪声的干扰和仪表体积。测量管应尽量减少急剧弯曲，最大可能的增大测量管内径，这样可以减少压力损失。双测量管型的信噪比得到增加，流通能力也增加，别普遍采用。
2． 管壁
壁厚增加使管子更具有刚性，也增加了流动时管子的固定质量，减少了流体中夹杂气体时，由于其分布的不均匀引起比重变化对管子振动的影响，同时提高测量管耐压、耐磨性，但会降低系统弹性，影响测量的灵敏性。
3． 制造和安装
测量管的形状在制作过程应保证其对称性，在双测量管结构中应保证两根管的一致性，传感器的定位要准确，以减少测量中由于密度或粘度变化对测量结果的影响。流量质量分配的不稳定性，给测量结果的准确性带来影响。
从原理上讲，测量管所受科氏力的大小只与流体的质量流量有关，与流体密度、粘度无关。但密度的变化会带来附加的惯性力；而粘度的变化时测量管的内壁附着层不同，产生不同的边界层效应。结果引起测量管的质量分配不稳定，对测量结果的准确度带来影响。
来源 示波器 http://www.cafa100.cn/
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