【48812】科氏力质量流量计的作业原理和典型结构特性

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  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旋转的体系中。设旋转轴为X，与管的交点为O，因为管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度ω运动，此刻流体质点遭到一个切向

  因而，直接或间接丈量在旋转管道中活动的流体所产生的科氏力就可以测得质量流量。这便是科里奥利计的基本原理。

  前期规划的科氏力质量流量计的结构如图2所示。将在由活动流体的管道送入一旋转体系中，由安装在转轴上的扭矩传感器，来完结质量流量的丈量。这种流量计只是在试验室中进行了试制。

  在商品化产品规划中，经过丈量体系旋转产生科氏力是不切合实际的，因而均选用使丈量管振荡的方法代替旋转运动。以此相同完成科氏力对丈量管的效果，并使得丈量管在科氏力的效果下产生位移。因为丈量管的两头是固定的，而效果在丈量管上各点的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因而在丈量管上构成一个附加的歪曲。丈量这个歪曲的进程在不同点上的相位差，就可得到流过丈量管的流体的质量流量。

  咱们常见的丈量管的方式有以下几种：S形丈量管、U形丈量管、双J形丈量管、B形丈量管、单直管形丈量管、双直管形丈量管、Ω形丈量管、双环形丈量管等，下面咱们分别对其结构作一简略介绍。

  如图3所示，这种流量计的丈量体系由两根平行的S形丈量管、驱动器和传感器组成。管的两头固定，管的中心部位装有驱动器，使管子振荡。在丈量管对称方位上装有传感器，在这两点上丈量振荡管之间的相对位移。质量流量与这两点测得的振荡频率的相位差成正比。

  当丈量管中流体不活动时，两根丈量管在驱动力效果下（效果在每根管子上的力巨细持平、方向相反）作对称的等振幅运动。因为管子两头是固定的，在管子中心振幅最大，到两头逐步减为零。这时在两个传感器上测得的相位如图4B所示，由图中可以精确的看出，两传感器测得的相位差为零。当丈量管内流体以速度V活动时，流体中恣意值点的流速，可认为是两个分流速的组成：水平方向Vx及笔直方向Vy（与振荡方向相同）。在稳定流条件下，流体沿水平方向的流速Vx坚持稳定。从图5中可以精确的看出，管子的进、出口处振幅为零，流体质点笔直移动速度Vx为零；

  当流体质点有进口流入图示振荡方向的丈量管时，流体质点的笔直活动速度为+Vy，相同在流体质点流向出口时，其笔直活动速度为-Vy。由此可以推出，流体质点在经过振荡的丈量管时，笔直方向的速度是一个从零逐步加大，直到中心最大，再逐步减小到零的进程。由力学原理可知，速度的改变是由加快度引起的，而加快度是力效果于其上的成果。依据这个原理，称这个笔直速度改变为科氏加快度Ac，因而效果于流体质量M上的科氏力为Fc＝Mac。在丈量管上与中心间隔持平的两点上，效果的科氏力巨细持平，方向相反。

  此科氏力效果在丈量管上，就产生了如图5所示的成果，即在中心点上产生一对力，引起丈量管细微的歪曲或变形。而实际上在振荡运动时是两根S管一起所受的振荡，其运动方向相反，受力持平，如图6所示。

  如图9所示，电磁驱动体系以固定频率驱动U形丈量管振荡，当流体被强制承受管子的笔直运动时，在前半个振荡周期内，管子向上运动，丈量管中流体在驱动点前产生一个向下压的力，阻止管子的向上运动，二在驱动点后产生向上的力，加快管子向上运动。这两个力的组成，使得丈量管产生歪曲；在振荡的别的半周期内，歪曲方向则相反。