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全面分析科里奧利流量計(jì)結(jié)構(gòu)
來(lái)源:上海自動(dòng)化儀表有限公司作者:發(fā)表時(shí)間:2019-01-11 08:46:59【小中大】
關(guān)于科里奧利流量計(jì)結(jié)構(gòu)你了解多少,如果不了解,下面跟小編為您全面分析關(guān)于科里奧利流量計(jì)結(jié)構(gòu)??评飱W利流量計(jì)設(shè)計(jì)使用U形管,將流體流重新引導(dǎo)回旋轉(zhuǎn)中心。柔性U形管的彎曲端部被迫通過(guò)電磁力線圈(如音頻揚(yáng)聲器上的力線圈)來(lái)回?fù)u動(dòng),同時(shí)管端固定到固定歧管:

如果管內(nèi)的流體停滯(無(wú)流動(dòng)),則管將僅通過(guò)施加的力來(lái)回振動(dòng)。然而,如果流體通過(guò)管子流動(dòng),移動(dòng)的流體分子將在從錨定基部行進(jìn)到管的圓形末端時(shí)經(jīng)歷加速,然后在它們返回錨定基部時(shí)經(jīng)歷減速。新質(zhì)量的這種持續(xù)加速和隨后的減速產(chǎn)生了科里奧利力,改變了管的運(yùn)動(dòng)??评飱W利力導(dǎo)致U形管組件扭曲。從錨定基部到末端承載流體的管部分傾向于滯后運(yùn)動(dòng),因?yàn)楣艿脑摬糠种械牧黧w分子被加速到更大的橫向速度。從末端返回到錨定基部的流體管部分傾向于引導(dǎo)運(yùn)動(dòng),因?yàn)檫@些分子正減速回到零橫向速度。隨著通過(guò)管的質(zhì)量流量增加,扭轉(zhuǎn)程度也增加。通過(guò)監(jiān)測(cè)這種扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的嚴(yán)重程度,我們可以推斷出通過(guò)管道的流體的質(zhì)量流量:

為了減少科里奧利流量計(jì)產(chǎn)生的振動(dòng)量,更重要的是減少流量計(jì)上可能產(chǎn)生的任何外部振動(dòng)的影響,兩個(gè)相同的Utub彼此相鄰并以互補(bǔ)的方式擺動(dòng)(始終沿相反方向移動(dòng)) )。管扭曲被測(cè)量為從一個(gè)管到下一個(gè)管的相對(duì)運(yùn)動(dòng),而不是管和流量計(jì)的固定殼體之間的運(yùn)動(dòng)。這(理想情況下)消除了推斷流量測(cè)量中任何共模振動(dòng)的影響:

從最后看,管子的自由搖動(dòng)和扭曲看起來(lái)像這樣:

上海自動(dòng)化儀表有限公司非常注意確保兩個(gè)管盡可能接近相同:不僅它們的物理特性精確匹配,而且流體在管之間非常均勻地分開,因此它們各自的科里奧利力應(yīng)該大小相同。上海自動(dòng)化儀表有限公司U型管科里奧利流量計(jì)演示裝置的照片顯示了U形管(在這張照片中,一根管正好在另一根管上方,所以你不能說(shuō)實(shí)際上有兩個(gè)U形管):

仔細(xì)觀察這個(gè)流量計(jì),可以看到實(shí)際上有兩個(gè)U形管,一個(gè)直接位于另一個(gè)上方,通過(guò)一個(gè)共同的電磁力線圈在互補(bǔ)的方向上搖動(dòng):
力線圈的工作原理與音頻揚(yáng)聲器相同:通過(guò)線圈的交流電流產(chǎn)生一個(gè)振蕩磁場(chǎng),作用于永久磁鐵場(chǎng)產(chǎn)生振蕩力。在音頻揚(yáng)聲器的情況下,該力使得輕質(zhì)錐體移動(dòng),然后通過(guò)空氣產(chǎn)生聲波。在科里奧利儀表組件的情況下,力在兩個(gè)金屬管之間推動(dòng)和拉動(dòng),使它們交替地分離并聚集在一起(沿相反方向搖動(dòng))。兩個(gè)磁性位移傳感器監(jiān)測(cè)管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并將信號(hào)傳輸?shù)诫娮幽K以進(jìn)行數(shù)字處理。在上一張照片中可以看到其中一個(gè)傳感器線圈。力線圈和傳感器線圈都只是由可移動(dòng)的銅線圈包圍的永磁體。力線圈和傳感器線圈之間的主要差異在于,力線圈由交流電流供電以向管施加振動(dòng)力,而傳感器線圈均未通電,因此它們可通過(guò)產(chǎn)生交流電壓信號(hào)來(lái)檢測(cè)管運(yùn)動(dòng)由電子模塊檢測(cè)。力線圈顯示在左側(cè)照片中,而兩個(gè)傳感器線圈中的一個(gè)出現(xiàn)在右側(cè)照片中:

由傳感器線圈產(chǎn)生的兩個(gè)AC信號(hào)提供數(shù)據(jù),電子封裝可以從中解釋流體密度和質(zhì)量流率。兩個(gè)線圈信號(hào)的頻率與流體密度成反比,因?yàn)楦芗牧黧w會(huì)使管子具有更大的質(zhì)量,因此以更低的頻率振動(dòng)(注1)。兩個(gè)線圈信號(hào)的相移與質(zhì)量流率直接相關(guān),因?yàn)檩^大的質(zhì)量流量將導(dǎo)致管子扭轉(zhuǎn)到更大的程度,導(dǎo)致傳感器的信號(hào)彼此進(jìn)一步異相移動(dòng)。
注1:力線圈由電子放大器電路供電,該電路接收來(lái)自傳感器線圈的反饋。與給定正(再生)反饋的任何放大器電路一樣,它將開始以反饋網(wǎng)絡(luò)確定的頻率振蕩。在這種情況下,反饋“網(wǎng)絡(luò)”由力線圈,管和傳感器線圈組成。具有彈性和質(zhì)量的管自然地具有它們自己的共振頻率。這種機(jī)械共振主導(dǎo)了放大器環(huán)路的反饋特性,使放大器電路以相同的頻率振蕩。
傳感器技術(shù)和信號(hào)處理方面的進(jìn)步使科里奧利流量計(jì)的構(gòu)造采用了比先前所示和拍攝的U形管單元更直的管。由于堵塞潛力降低以及在需要時(shí)容易將所有液體排出流量計(jì)的能力,更直的管是有利的。在直管式科里奧利流量計(jì)中,我們?nèi)匀煌ㄟ^(guò)匹配測(cè)量振動(dòng)頻率(用于密度測(cè)量)和相移(用于質(zhì)量流量測(cè)量)的傳感器線圈來(lái)找到相同的力線圈的一般設(shè)計(jì)。
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