液體質量流量計如何實現測量的(de)原理(lǐ)
      
      一台質量流量計的(de)計量系統包括一台傳感器和(hé)一台用(yòng)于信号處理(lǐ)的(de)變送器。Rosemount質量流量計依據牛頓第二定律：力=質量×加速度（F=ma）
     
      如圖1所示，當質量爲m的(de)質點以速度V在對(duì)P軸作角速度ω旋轉的(de)管道内移動時(shí)，質點受兩個(gè)分(fēn)量的(de)加速度及其力：
     
      （1）法向加速度，即向心加速度αr，其量值等于2ωr，朝向P軸；
（2）切向角速度αt，即科裏奧利加速度，其值等于2ωV，方向與αr垂直。由于複合運動，在質點的(de)αt方向上作用(yòng)著(zhe)科裏奧利力Fc=2ωVm，管道對(duì)質點作用(yòng)著(zhe)一個(gè)反向力-Fc=-2ωVm。
     
      當密度爲ρ的(de)流體在旋轉管道中以恒定速度V流動時(shí)，任何一段長(cháng)度Δx的(de)管道将受到一個(gè)切向科裏奧利力ΔFc： ΔFc=2ωVρAΔx （1）
     
      式中，A—管道的(de)流通(tōng)截面積。
     
      由于存在關系式：mq=ρVA
     
      所以：ΔFc =2ωqmΔx （2）
     
      因此，直接或間接測量在旋轉管中流 動流體的(de)科裏奧利力就可(kě)以測得(de)質量流量。
     
      傳感器内是U型流量管（圖2），在沒有流體流經流量管時(shí)，流量管由安裝在流量管端部的(de)電磁驅動線圈驅動，其振幅小于1mm，頻(pín)率約爲80Hz，流體流入流量管時(shí)被強制接受流量管的(de)上下(xià)垂直運動。在流量管向上振動的(de)半個(gè)周期内，流體反抗管子向上運動而對(duì)流量管施加一個(gè)向下(xià)的(de)力；反之，流出流量管的(de)流體對(duì)流量管施加一個(gè)向上的(de)力以反抗管子向下(xià)運動而使其垂直動量減少。這(zhè)便導緻流量管産生扭曲，在振動的(de)另外半個(gè)周期，流量管向下(xià)振動，扭曲方向則相反，這(zhè)一扭曲現象被稱之爲科裏奧利(Coriolis)現象，即科氏力。
      根據牛頓第二定律，流量管扭曲量的(de)大(dà)小完全與流經流量管的(de)質量流量大(dà)小成正比，安裝于流量管兩側的(de)電磁信号檢測器用(yòng)于檢測流量管的(de)振動。當沒有流體流過流量管時(shí)，流量管不産生扭曲，兩側電磁信号檢測器的(de)檢測信号是同相位的(de)（圖3）；當有流體流經流量管時(shí)，流量管産生扭曲，從而導緻兩個(gè)檢測信号産生相位差，這(zhè)一相位差的(de)大(dà)小直接正比于流經流量管的(de)質量流量。
 由于這(zhè)種質量流量計主要依靠流量管的(de)振動來(lái)進行流量測量，流量管的(de)振動，以及流過管道的(de)流體的(de)沖力産生了(le)科氏力，緻使每個(gè)流管産生扭轉，扭轉量與振動周期内流過流管的(de)質量流速成正比。由于一個(gè)流管的(de)扭曲滞後于另一流管的(de)扭曲，質量管上的(de)傳感器輸出信号可(kě)通(tōng)過電路比較，來(lái)确定扭曲量。
      電路中由時(shí)間差檢測器測量左右檢測信号之間的(de)滞後時(shí)間。這(zhè)個(gè)“時(shí)間差”ΔT經過數字量測量、處理(lǐ)、濾波以減少噪聲，提高(gāo)測量分(fēn)辨率。時(shí)間差乘上流量标定系數來(lái)表示質量流量。由于溫度影(yǐng)響流管鋼性，科氏力産生的(de)扭曲量也(yě)将受溫度影(yǐng)響。被測量的(de)流量不斷由變送器調整，後者随時(shí)檢測粘在流管外表上的(de)鉑電阻溫度計輸出。變送器用(yòng)一個(gè)三相的(de)電阻溫度計電橋放大(dà)電路來(lái)測量傳感器溫度，放大(dà)器的(de)輸出電壓轉化(huà)成頻(pín)率，并由計數器數字化(huà)後讀入微處理(lǐ)器。
      密度測量原理(lǐ)
      流量管的(de)一端被固定，而另一端是自由的(de)。這(zhè)一結構可(kě)看做(zuò)一重物(wù)懸挂在彈簧上構成的(de)重物(wù)/彈簧系統，一旦被施以一運動，這(zhè)一重物(wù)/彈簧系統将在它的(de)諧振頻(pín)率上振動，這(zhè)一諧振頻(pín)率與重物(wù)的(de)質量有關。質量流量計的(de)流量管是通(tōng)過驅動線圈和(hé)反饋電路在它的(de)諧振頻(pín)率上振動，振動管的(de)諧振頻(pín)率與振動管的(de)結構、材料及質量有關。振動管的(de)質量由兩部分(fēn)組成：振動管本身的(de)質量和(hé)振動管中介質的(de)質量。每一台傳感器生産好後振動管本身的(de)質量就确定了(le)，振動管中介質的(de)質量是介質密度與振動管體積的(de)乘積，而振動管的(de)體積對(duì)每種口徑的(de)傳感器來(lái)說是固定的(de)，因此振動頻(pín)率直接與密度有相應的(de)關系，那麽，對(duì)于确定結構和(hé)材料的(de)傳感器，介質的(de)密度可(kě)以通(tōng)過測量流量管的(de)諧振頻(pín)率獲得(de)。
      利用(yòng)流量測量的(de)一對(duì)信号檢測器可(kě)獲得(de)代表諧振頻(pín)率的(de)信号，一個(gè)溫度傳感器的(de)信号用(yòng)于補償溫度變化(huà)而引起的(de)流量管鋼性的(de)變化(huà)，振動周期的(de)測量是通(tōng)過測量流量管的(de)振動周期和(hé)溫度獲得(de)，介質密度的(de)測量利用(yòng)了(le)密度與流量管振動周期的(de)線性關系及标準的(de)校定常數。
  科氏質量流量傳感器振動管測量密度時(shí)，管道鋼性、幾何結構和(hé)流過流體質量共同決定了(le)管道裝置的(de)固有頻(pín)率，因而由測量的(de)管道頻(pín)率可(kě)推出流體密度。變送器用(yòng)一個(gè)高(gāo)頻(pín)時(shí)鐘(zhōng)來(lái)測量振動周期的(de)時(shí)間，測量值經數字濾波，對(duì)于由操作溫度導緻管道鋼性變化(huà)，進而引起固有頻(pín)率的(de)變化(huà)進行補償後，用(yòng)傳感器密度标定系數來(lái)計算(suàn)過程流體密度。