科里奧利質量流量計(Coriolis Mass Flowmeter,簡稱CMF)主要由以下核心模塊構成:
傳感器(測量管):
振動管是核心部件,通過電磁驅動產生高頻振動(振幅通常小于1mm)。
常見形狀包括U型、Ω型、直管型等,材質根據流體特性選擇(如不銹鋼、哈氏合金)。
振動管兩端固定,一端自由,形成類似“彈簧-重物”系統,諧振頻率與流體質量相關。
驅動與檢測系統:
驅動器:采用電磁或壓電方式,使振動管保持穩定諧振。
檢測元件:通常為電磁傳感器或壓電傳感器,感知振動管的振動狀態及科里奧利力引起的扭曲變形。
變送器(信號處理單元):
接收檢測元件的微弱信號,通過放大、濾波、模數轉換等處理,提取振動頻率、相位差等信息。
內置算法計算質量流量、密度、溫度等參數,輸出標準信號(如4-20mA電流、RS485通訊)。
溫度補償模塊:
集成鉑電阻溫度計,實時監測振動管溫度,修正因溫度變化導致的鋼性變化,提升測量精度。
科里奧利質量流量計基于科里奧利效應(Coriolis Effect)實現直接質量流量測量:
振動管諧振:
驅動器使振動管以固有頻率振動(如80Hz),形成穩定的周期性運動。
科里奧利力作用:
當流體流經振動管時,因慣性對振動管產生反向科里奧利力,導致振動管發生扭曲。
扭曲方向與流體流動方向相反:入口段管與出口段管在振動時間上存在相位差(時間差ΔT)。
相位差與質量流量關系:
相位差ΔT與流經振動管的質量流量成正比,通過檢測元件測量ΔT,結合流量標定系數,即可計算出質量流量。
密度測量原理:
振動管的諧振頻率與流體密度相關(密度越大,諧振頻率越低)。
通過測量諧振頻率,結合標準校準常數,可推導出流體密度。