西門(mén)子SIEMENS科里奧利質(zhì)量流量計原理

西門(mén)子SIEMENS科里奧利質(zhì)量流量計原理

科里奧利力是以牛頓力學(xué)為基礎的。1835年，法國氣象學(xué)家科里奧利（Gaspard-Gustave Coriolis）提出，為了描述旋轉體系的運動(dòng)，需要在運動(dòng)方程中引入一個(gè)假想的力，這就是科里奧利力。引入科里奧利力之后，人們可以像處理慣性系中的運動(dòng)方程一樣簡(jiǎn)單地處理旋轉體系中的運動(dòng)方程，大大簡(jiǎn)化了旋轉體系的處理方式。由于人類(lèi)生活的地球本身就是一個(gè)巨大的旋轉體系，因而科里奧利力很快在流體運動(dòng)領(lǐng)域取得了成功的應用。

科里奧利力來(lái)自于物體運動(dòng)所具有的慣性，在旋轉體系中進(jìn)行直線(xiàn)運動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，由于慣性的作用，有沿著(zhù)原有運動(dòng)方向繼續運動(dòng)的趨勢，但是由于體系本身是旋轉的，在經(jīng)歷了一段時(shí)間的運動(dòng)之后，體系中質(zhì)點(diǎn)的位置會(huì )有所變化，而它原有的運動(dòng)趨勢的方向，如果以旋轉體系的視角去觀(guān)察，就會(huì )發(fā)生一定程度的偏離。

如下圖所示，當一個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對于慣性系做直線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，相對于旋轉體系，其軌跡是一條曲線(xiàn)。立足于旋轉體系，我們認為有一個(gè)力驅使質(zhì)點(diǎn)運動(dòng)軌跡形成曲線(xiàn)，這個(gè)力就是科里奧利力。

 質(zhì)量流量計讓被測量的流體通過(guò)一個(gè)轉動(dòng)或者振動(dòng)中的測量管，流體在管道中的流動(dòng)相當于直線(xiàn)運動(dòng)，測量管的轉動(dòng)或振動(dòng)會(huì )產(chǎn)生一個(gè)角速度，由于轉動(dòng)或振動(dòng)是受到外加電磁場(chǎng)驅動(dòng)的，有著(zhù)固定的頻率，因而流體在管道中受到的科里奧利力僅與其質(zhì)量和運動(dòng)速度有關(guān)，而質(zhì)量和運動(dòng)速度即流速的乘積就是需要測量的質(zhì)量流量，因而通過(guò)測量流體在管道中受到的科里奧利力，便可以測量其質(zhì)量流量。

在質(zhì)量流量計中，測量管一般制作成彎管或盤(pán)管，盡量人為地形成流向相反的兩個(gè)管段，當流體在測量管中流動(dòng)起來(lái)后，流向相反的兩個(gè)管段就會(huì )受到方向不同的科里奧利力，造成管道的扭曲變形，流速越快，扭曲越大，也就是相位差越大，兩個(gè)信號拾取探頭檢測相位差，間接地測量出質(zhì)量流量。

管道的振動(dòng)頻率和管道內的介質(zhì)密度具有一定的對應關(guān)系如下圖，密度越大，頻率越低。通過(guò)測量管道的諧振頻率，就可以測量出流體的密度。