U形管科里奥利质量流量计
1、基本结构
U形管科里奥利质量流量计的基本结构如图4-70所示。两根几何形状和尺寸完全相同的U形测量管（也可以是1跟），平行地、牢固地焊接在支城管上，构成一个音叉，以消除外界振动的影响。被测流体由支撑管进入测量管，流动方向与振动方向垂直。驱动U形管产生垂直于支撑管运动的驱动器是由激振线圈和永久磁铁组成。位于U形管的两个直管道的两个电磁位置检测器用于监控驱动器的振动情况，并以时间差△t的形式检测出测量管的扭转角，以便通过转换器给出流经传感器的质量流量。
2、测量原理
当U型管内充满流体而流速为零时，U形测量管在驱动器的作用下，按其本身的性质和流体的质量所决定的固有频率，只绕0-0轴进行简单的上下振动而不受科里奥利力的作用，如图4-71所示。当有流速为V的流体通过U形测量管时，U形测量管在上下振动同时，还将受到科里奥利力的作用。
当U形测量管工作在振动的由下至上的半个周期时，由前面的分析可知，从入口到进入弯曲点的流体所受到的科里奥利加速度α方向向上。由于科里奥利力F的方向与α方向相反，故流体对U形管的作用力向下，如图4-72所示。同理，对于从弯曲点流向出口的流体，将对U形管产生向上科里奥利F2。这样在流入侧和流出侧，流体所产生的两个作用力的方向是相反的。在这两个作用力的作用下，将使U形测量管发生扭曲，如从图4-70所示的A方向观察，U形测量在振动时的扭转情况，可以表示为图4-72.图中，v0为驱动器推动U形测量管上下振动的振动速度。
3、扭转角的测量
在整个振动过程中，U形测量管的管端处于不同位置时，其管端轴线与Z-Z水平线间的夹角，即扭转角θ是在不断变化的。在U形测量管振动到最大振幅点时，由于垂直方向的角速度为零，测量管所受科里奥利力也为零，因此扭转角θ为零。只有在振动行程的中间位置，振动管的振动角速度最大，相应地，科里奥利力和扭转角θ也最大。在稳定流动时，这个最大角θ是恒定的。所以在此处设置一对电磁位置检测器，即可将扭转角θ的大小以时间的形式检测出来。
当测量管振动通过中心位置时，扭曲最大，此时的扭转角θ可表示为sinθ=v△t/2r
式中v——管端在中心位置时的振动速度，m/s；△t——入口管端与出口管端越过中心位置的时间差，即两个电磁位置检测器所测得的时间差，s。
前面提到，当流体的流速为零时，及流体不流动时，U形测量管只做简单的上、下振动，此时管端的扭曲角θ为零，入口管端和出口管端同时越过中心位置。随着流量的增大，扭转角θ也增大，而且入口管端先于出口管端越过中心位置的时间差△t也增大。
科里奥利质量流量计中的质量流量qm仅与通过安装在U形管端部的两个电磁位置检测器所测出的时间差△t成正比，而与被测流体的物性参数和测量条件（U形测量管的角速度W和振动速度v）无关，有利于去除各种干扰因素。 |
