科里奥利质量流量计(Coriolis Mass Flowmeter,简称CMF)主要由以下核心模块构成:
传感器(测量管):
振动管是核心部件,通过电磁驱动产生高频振动(振幅通常小于1mm)。
常见形状包括U型、Ω型、直管型等,材质根据流体特性选择(如不锈钢、哈氏合金)。
振动管两端固定,一端自由,形成类似“弹簧-重物”系统,谐振频率与流体质量相关。
驱动与检测系统:
驱动器:采用电磁或压电方式,使振动管保持稳定谐振。
检测元件:通常为电磁传感器或压电传感器,感知振动管的振动状态及科里奥利力引起的扭曲变形。
变送器(信号处理单元):
接收检测元件的微弱信号,通过放大、滤波、模数转换等处理,提取振动频率、相位差等信息。
内置算法计算质量流量、密度、温度等参数,输出标准信号(如4-20mA电流、RS485通讯)。
温度补偿模块:
集成铂电阻温度计,实时监测振动管温度,修正因温度变化导致的钢性变化,提升测量精度。
科里奥利质量流量计基于科里奥利效应(Coriolis Effect)实现直接质量流量测量:
振动管谐振:
驱动器使振动管以固有频率振动(如80Hz),形成稳定的周期性运动。
科里奥利力作用:
当流体流经振动管时,因惯性对振动管产生反向科里奥利力,导致振动管发生扭曲。
扭曲方向与流体流动方向相反:入口段管与出口段管在振动时间上存在相位差(时间差ΔT)。
相位差与质量流量关系:
相位差ΔT与流经振动管的质量流量成正比,通过检测元件测量ΔT,结合流量标定系数,即可计算出质量流量。
密度测量原理:
振动管的谐振频率与流体密度相关(密度越大,谐振频率越低)。
通过测量谐振频率,结合标准校准常数,可推导出流体密度。