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 应用探讨——SITRANS FC 西门子科里奥利质量流量计原理
科里奥利力是以牛顿力学为基础的。1835年,法国气象学家科里奥利(Gaspard-Gustave Coriolis)提出,为了描述旋转体系的运动,需要在运动方程中引入一个假想的力,这就是科里奥利力。引入科里奥利力之后,人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程,大大简化了旋转体系的处理方式。由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系,因而科里奥利力很快在流体运动领域取得了成功的应用。
科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性,在旋转体系中进行直线运动的质点,由于惯性的作用,有沿着原有运动方向继续运动的趋势,但是由于体系本身是旋转的,在经历了一段时间的运动之后,体系中质点的位置会有所变化,而它原有的运动趋势的方向,如果以旋转体系的视角去观察,就会发生一定程度的偏离。
如下图所示,当一个质点相对于惯性系做直线运动时,相对于旋转体系,其轨迹是一条曲线。立足于旋转体系,我们认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线,这个力就是科里奥利力。



质量流量计让被测量的流体通过一个转动或者振动中的测量管,流体在管道中的流动相当于直线运动,测量管的转动或振动会产生一个角速度,由于转动或振动是受到外加电磁场驱动的,有着固定的频率,因而流体在管道中受到的科里奥利力仅与其质量和运动速度有关,而质量和运动速度即流速的乘积就是需要测量的质量流量,因而通过测量流体在管道中受到的科里奥利力,便可以测量其质量流量。
在质量流量计中,测量管一般制作成弯管或盘管,尽量人为地形成流向相反的两个管段,当流体在测量管中流动起来后,流向相反的两个管段就会受到方向不同的科里奥利力,造成管道的扭曲变形,流速越快,扭曲越大,也就是相位差越大,两个信号拾取探头检测相位差,间接地测量出质量流量。
管道的振动频率和管道内的介质密度具有一定的对应关系如下图,密度越大,频率越低。通过测量管道的谐振频率,就可以测量出流体的密度。



在质量流量计的内部结构中都安装了铂热电阻元件,可以直接测量出流体的温度。 
发表时间: 2016-3-23 9:46:29 浏览次数:4811 
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