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科里奥利流量传感器原理

作者:发布日期:2014-12-15 11:12:52来源:上海瓷熙浏览:53
    导读: 科里奥利质量流量计流量传感器原理 以U形测量管为例,如图5.2所示,在外力的驱动下,U形测量管绕O-O轴按其自然频率ω振动。当流体以匀速流过U形管时,根据质点动力学原理,在U形管向上运动时,入口一侧产生向上的科氏加速度,相应的科氏力F 1 向下作用在管壁上..
科里奥利质量流量计流量传感器原理
以U形测量管为例,如图5.2所示,在外力的驱动下,U形测量管绕O-O轴按其自然频率ω振动。当流体以匀速流过U形管时,根据质点动力学原理,在U形管向上运动时,入口一侧产生向上的科氏加速度,相应的科氏力F 1 向下作用在管壁上;出口一侧产生向下的科氏加速度,相应的科氏力F 2 向上作用在管壁上。F l 与F 2 大小相等,方向相反(F 1 =F 2 =F c )。
F c =2mω × v (5.2)
流量传感器原理展示图
此处, F c 、ω和v是矢量, "×"是矢量相乘。当U形管沿0-0轴转动时,科氏力绕R-R轴产生力矩M,转动力臂为r,于是
M=F 1 r l +F 2 r 2 (5.3)
因F 1 =F 2 , r 1 =r 2, 由式(5.2)和式(5.3)得
M=2F c r=4mvωr (5. 4)
质量流量q m 取决于每单位时间内通过给定点的质量m。 q m =m/t, v=L/t,经代换得 q m =mv/L,此处L是管子的长度,于是式(5.4)变成
M=4ωrqL (5.5)
力矩M引起U形管扭曲,扭曲角θ为测量管绕轴R-R的夹角。由于M引起的扭曲受测量管的弹性刚度K s 的制约,扭矩
T=K s θ (5.6)
因T=M,质量流量q m 同偏转角θ之间的关系可通过整理式(5.5)、式(5. 6)得
 (5. 7)
即 q m =k 1 θ (5.8)
式中, K 1 =K s /4ωrL=常数。
扭转角θ是时间t的函数,U形管每根支管通过中心点,由两侧的两个位置检测器测取。当没有流量时,右面和左面的支管在向上和向下越过中心线的时差为零;而流量增大时,θ角增大,上升和下降开关信号之间的时间差Δt也增大。设管子通过中心线的速度为v t ,则
测量公式
测量原理
U型管振动扭曲图

当θ角很小时,它近似等于sineθ,即θ= sine,且此时有  T为周期,所以v t ,=ωL,于是式(5. 9)变为

科里奥利质量测量公式一
式中, K 2 =ωL/2r=常数。综合式(5.7)、式(5.10)在
科里奥利质量流量计测量公式二

对特定的流量传感器来说,  =常数。可见,质量流量仅与时间间隔 Δt和几何常数有关,与U形管驱动转速ω无关,亦即与测量管的振动频率无关。U形测量管受力变形和振动扭曲如图5.3、图5.4所示。
总之,单位时间流经测量管的流体质量越多,则测量管扭转角θ越大(q m =K 1 θ),而θ角越大,则左右两管通过中心点的时差Δt亦越大(θ=K 2 Δt),从而流量q m 与时差Δt成正比(q m =K3Δt)。这样,通过传感器的设计,把对科里奥利力的测量转变成对振动管两侧时差的测量,这就是流量传感器的工作原理。

以上就是上海瓷熙对科里奥利流量传感器原理的介绍,希望可以帮助到大家,若还有关产品的相关问题,可以拨打页面的咨询电话!本公司提供24小时服务!

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