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科里奧利流量傳感器原理

作者:發(fā)布日期:2014-12-15 11:12:52來(lái)源:上海瓷熙瀏覽:149
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)流量傳感器原理
以U形測(cè)量管為例,如圖5.2所示,在外力的驅(qū)動(dòng)下,U形測(cè)量管繞O-O軸按其自然頻率ω振動(dòng)。當(dāng)流體以勻速流過(guò)U形管時(shí),根據(jù)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)原理,在U形管向上運(yùn)動(dòng)時(shí),入口一側(cè)產(chǎn)生向上的科氏加速度,相應(yīng)的科氏力F 1 向下作用在管壁上;出口一側(cè)產(chǎn)生向下的科氏加速度,相應(yīng)的科氏力F 2 向上作用在管壁上。F l 與F 2 大小相等,方向相反(F 1 =F 2 =F c )。
F c =2mω × v (5.2)
流量傳感器原理展示圖
此處, F c 、ω和v是矢量, "×"是矢量相乘。當(dāng)U形管沿0-0軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),科氏力繞R-R軸產(chǎn)生力矩M,轉(zhuǎn)動(dòng)力臂為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)
質(zhì)量流量q m 取決于每單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)給定點(diǎn)的質(zhì)量m。 q m =m/t, v=L/t,經(jīng)代換得 q m =mv/L,此處L是管子的長(zhǎng)度,于是式(5.4)變成
M=4ωrqL (5.5)
力矩M引起U形管扭曲,扭曲角θ為測(cè)量管繞軸R-R的夾角。由于M引起的扭曲受測(cè)量管的彈性剛度K s 的制約,扭矩
T=K s θ (5.6)
因T=M,質(zhì)量流量q m 同偏轉(zhuǎn)角θ之間的關(guān)系可通過(guò)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=常數(shù)。
扭轉(zhuǎn)角θ是時(shí)間t的函數(shù),U形管每根支管通過(guò)中心點(diǎn),由兩側(cè)的兩個(gè)位置檢測(cè)器測(cè)取。當(dāng)沒(méi)有流量時(shí),右面和左面的支管在向上和向下越過(guò)中心線的時(shí)差為零;而流量增大時(shí),θ角增大,上升和下降開(kāi)關(guān)信號(hào)之間的時(shí)間差Δt也增大。設(shè)管子通過(guò)中心線的速度為v t ,則
測(cè)量公式
測(cè)量原理
U型管振動(dòng)扭曲圖

當(dāng)θ角很小時(shí),它近似等于sineθ,即θ= sine,且此時(shí)有  T為周期,所以v t ,=ωL,于是式(5. 9)變?yōu)?br /> 即
科里奧利質(zhì)量測(cè)量公式一
式中, K 2 =ωL/2r=常數(shù)。綜合式(5.7)、式(5.10)在
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量公式二

對(duì)特定的流量傳感器來(lái)說(shuō),  =常數(shù)?梢(jiàn),質(zhì)量流量?jī)H與時(shí)間間隔 Δt和幾何常數(shù)有關(guān),與U形管驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速ω無(wú)關(guān),亦即與測(cè)量管的振動(dòng)頻率無(wú)關(guān)。U形測(cè)量管受力變形和振動(dòng)扭曲如圖5.3、圖5.4所示。
總之,單位時(shí)間流經(jīng)測(cè)量管的流體質(zhì)量越多,則測(cè)量管扭轉(zhuǎn)角θ越大(q m =K 1 θ),而θ角越大,則左右兩管通過(guò)中心點(diǎn)的時(shí)差Δt亦越大(θ=K 2 Δt),從而流量q m 與時(shí)差Δt成正比(q m =K3Δt)。這樣,通過(guò)傳感器的設(shè)計(jì),把對(duì)科里奧利力的測(cè)量轉(zhuǎn)變成對(duì)振動(dòng)管兩側(cè)時(shí)差的測(cè)量,這就是流量傳感器的工作原理。

以上就是上海瓷熙對(duì)科里奧利流量傳感器原理的介紹,希望可以幫助到大家,若還有關(guān)產(chǎn)品的相關(guān)問(wèn)題,可以撥打頁(yè)面的咨詢電話!本公司提供24小時(shí)服務(wù)!

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