質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用課件

質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用

質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用

1質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用

一、質(zhì)量流量計(jì)基本概念

二、質(zhì)量流量測量技術(shù)的發(fā)展

三、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理

四、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用

質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用一、質(zhì)量流量計(jì)基本概念2質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用

——質(zhì)量流量計(jì)基本概念

(一)儀表定義

(二)儀表分類

(三)儀表的測量特性

(四)儀表測量的不確定度

質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用

——質(zhì)量流量計(jì)基本概念3

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表定義

質(zhì)量流量計(jì)是對(duì)被測介質(zhì)的流量進(jìn)行連續(xù)測量，測量結(jié)果是以公斤或噸等工程單位顯示出來的流量儀表。

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表定義4

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表分類

質(zhì)量流量計(jì)是一種推理式流量計(jì)，按測量方法可以分為二大類：一是質(zhì)量流量間接式測量，即同時(shí)測量流體的體積流量和密度值，由運(yùn)算放大器計(jì)算得到流體質(zhì)量，或是同時(shí)測量流體的體積流量和溫度、壓力值，利用流體密度與溫度、壓力之間的關(guān)系，計(jì)算出流體質(zhì)量；二是質(zhì)量流量直接式測量方法，流體測量直接反映質(zhì)量流量值，與流體的溫度、壓力和密度等參數(shù)的變化無關(guān)。

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表分類5質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表分類

1、間接式質(zhì)量流量計(jì)（1）

壓力溫度補(bǔ)償式差壓流量計(jì)（2）

壓力溫度補(bǔ)償式體積流量計(jì)2、直接式質(zhì)量流量計(jì)（1）

熱式質(zhì)量流量計(jì)（TMF）a、

托馬斯流量計(jì)b、

邊界層流量計(jì)c、

旁路管流量計(jì)（2）

沖量式質(zhì)量流量計(jì)（沖板）（3）

差壓式質(zhì)量流量計(jì)（孔板+定流量泵）（4）

雙渦輪式質(zhì)量流量計(jì)

（5）科里奧利式

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表分類1、間接式質(zhì)量流量計(jì)6

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表的測量特性儀表的測量特性(靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性)靜態(tài)特性：是指被測量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入與輸出的關(guān)系。對(duì)靜態(tài)特性的基本要求是：輸入為零輸出亦為零，輸出與輸入成惟一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表征靜態(tài)特性的參數(shù)有：靜態(tài)變換函數(shù)、靜態(tài)特性曲線、儀表系數(shù)、流出系數(shù)、流量范圍（量程）、線性度、靈敏度、遲滯、穩(wěn)定性、零漂、重復(fù)性、精確度和壓力損失等。質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表的測量特性儀表的測量特7

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表的測量特性動(dòng)態(tài)特性

是指被測量對(duì)象的輸入值瞬態(tài)快速變化時(shí)，輸出值的時(shí)間響應(yīng)或頻率響應(yīng)特性。（1）

時(shí)間域被測對(duì)象輸入值為階躍信號(hào)時(shí)，輸出值的時(shí)間響應(yīng)特性。其品質(zhì)指標(biāo)可用時(shí)間常數(shù)表示。時(shí)間常數(shù)是指輸出值達(dá)到63%穩(wěn)態(tài)值時(shí)的時(shí)間，用S表示。（2）

頻率域

被測對(duì)象輸入值按正弦波頻率變化時(shí)，輸出值的頻率響應(yīng)特性。流量計(jì)的輸出值與輸入值的比值隨頻率而變化的特性稱為頻率響應(yīng)特性。

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表的測量特性動(dòng)態(tài)特性8質(zhì)量流量計(jì)基本概念—儀表測量的不確定度

1、測量誤差組成流量測量誤差出現(xiàn)的特點(diǎn)可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和疏忽誤差。

2、測量的不確定度

（1）

標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評(píng)定（2）

標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評(píng)定（3）

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（4）

擴(kuò)展不確定度（5）測量不確定度計(jì)算與表示

3、流量測量的不確定度

首先求的各參數(shù)A類和B類不確定度，然后進(jìn)行合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度的計(jì)算。

質(zhì)量流量計(jì)基本概念—儀表測量的不確定度1、測量誤差組成9

質(zhì)量流量測量技術(shù)的發(fā)展

流量測量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用和需求是相互依存的，應(yīng)用和需求是推動(dòng)流量測量技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。目前，質(zhì)量流量的各種測量方法，包括間接式和直接式測量方法，都有一定的應(yīng)用。質(zhì)量流量間接測量方法，因?yàn)橐肓硕鄠€(gè)中間參數(shù)的測量，然后進(jìn)行運(yùn)算和修正，因而積累誤差較大，但因其具有傳統(tǒng)方式的繼承性，用戶又比較熟悉，在一些測量準(zhǔn)確度要求不高的場合，應(yīng)用仍比較多。尤其是采用補(bǔ)償式方式測量氣體的質(zhì)量流量或氣體標(biāo)況體積方面的應(yīng)用十分廣泛。質(zhì)量流量測量技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)是質(zhì)量流量直接式測量方法，以提高測量準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種介質(zhì)在復(fù)雜環(huán)境條件下的高準(zhǔn)確度、高可靠的測量。在質(zhì)量流量直接式測量方法中，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)已經(jīng)受到各方面用戶的青睞。這是因?yàn)樗軌蚋邷?zhǔn)確度的直接測量管道內(nèi)流體的質(zhì)量流量，而且穩(wěn)定度高，可靠性好，量程比大，又適合應(yīng)用于高粘度流體。質(zhì)量10科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理

（一）概述

（二）CMF基本結(jié)構(gòu)

（三）CMF測量原理

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理（一）概述11科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)處于一旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。從1950年開始，科學(xué)家和工程師們花費(fèi)了許多年試驗(yàn)、開發(fā)質(zhì)量流量儀表，借此消除容積測量的誤差及昂貴不便的稱重法。在1970年后James.E.Smith—美國高準(zhǔn)（MicroMotion）公司的創(chuàng)始人成功地開發(fā)了第一個(gè)可應(yīng)用于工業(yè)的質(zhì)量流量計(jì)，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)，它是根據(jù)科里奧利[Coriolis]效應(yīng)原理研制而成的。1984年James.E.Smith將所發(fā)明的“U”型振動(dòng)管式的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(CoriolisMassFlow—CMF)投入市場。之后各國儀表廠相繼開發(fā)生產(chǎn)。我國CMF的應(yīng)用起步較晚，設(shè)計(jì)生產(chǎn)CMF的廠家僅有太行儀表廠等，還有幾家制造廠組建合資企業(yè)采用國外技術(shù)組裝生產(chǎn)銷售質(zhì)量流量儀表。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理--概述科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用流體在直12科里奧利質(zhì)量流量計(jì)一般由流量傳感器和流量變送器組成。1、流量傳感器流量傳感器是一種基于科里奧利力效應(yīng)的相位敏感型諧振式傳感器。該傳感器由振動(dòng)管、信號(hào)檢測器、震蕩驅(qū)動(dòng)器、支撐結(jié)構(gòu)和殼體所組成。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)一般由流量傳感器和流量變送器組成?？评飱W13

圖3.2.1雙U型管質(zhì)量流量傳感器結(jié)構(gòu)示意圖圖3.2.2雙直型管質(zhì)量流量傳感器剖面圖

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)14科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)2、流量變送器是以微處理為核心的電子系統(tǒng)。它用來向傳感器提供驅(qū)動(dòng)力，并將傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)化為質(zhì)量流量信號(hào)及其他一些有意義的參數(shù)信號(hào)，同時(shí)具有根據(jù)溫度參數(shù)對(duì)質(zhì)量流量和密度測量進(jìn)行補(bǔ)償、修正的功能。流量變送器一般輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或頻率信號(hào)，并可按一定的通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)和DCS系統(tǒng)的交聯(lián)與遠(yuǎn)傳通訊。變送器上的顯示面板可以組態(tài)顯示所要求的各種參數(shù)。

有的流量變送器，沒有顯示面板和操作鍵盤，只有模擬量或頻率量輸出。在實(shí)際應(yīng)用中需要另外配備二次儀表和手操器實(shí)現(xiàn)參數(shù)顯示、流量累積和操作組態(tài)。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)2、153、流量傳感器的測量管結(jié)構(gòu)形式科里奧利質(zhì)量流量傳感器的測量管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式：（1）按照測量管的數(shù)量可將其分為單管型、雙管型和連續(xù)管型三種結(jié)構(gòu)。

（2）按照測量管的形狀可分為直管型和彎管型兩大類。

目前，科里奧利質(zhì)量流量傳感器的檢測振動(dòng)管管形已發(fā)展到二十多種。無論振動(dòng)管形狀如何，基本原理是一致的，都是根據(jù)Coriolis效應(yīng)原理測量流量質(zhì)量的?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)3、流量傳感器的測量管結(jié)構(gòu)形式科里奧利質(zhì)量流量計(jì)16圖3.2.3典型的測量管管型圖

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)圖3.2.3典型的測量管管型17CMF測量原理

1、基本理論

2、CMF測量原理

3、信號(hào)處理系統(tǒng)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF測量原理CMF測量原理科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF18

CMF測量原理——基本理論

1、基本理論

Coriolis效應(yīng)是一種自然現(xiàn)象，于1835年在巴黎可爾[Ecole]工業(yè)大學(xué)的數(shù)學(xué)教授Gaspard.GustavedeCoriolis定量的。Coriolis效應(yīng)可解釋在地球表面上自由運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)為什么會(huì)看似彎曲運(yùn)行在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)參照系中當(dāng)一個(gè)物體相對(duì)于該系而平移時(shí)，除了向心力外還有另一個(gè)附加力作用在該物體上，這個(gè)力稱為Coriolis力。例如設(shè)參照系是一個(gè)以恒定角速度繞軸O而轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤（圖3.3.1），其轉(zhuǎn)動(dòng)方向圖中矢量所示，當(dāng)一個(gè)物體以速度V’沿半徑運(yùn)動(dòng)時(shí)，就有一個(gè)“慣性力”FK=2V’·ωm作用于該物體上，此力的方向垂直于V’，力FK就是Coriolis力，此力即依賴于物體相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)參照系的速度V’，也依賴于參照系轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω。圖3.3.1

傳動(dòng)系

CMF測量原理——基本理論1、基本理論19

Coriolis質(zhì)量流量計(jì)就是將永恒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成了振動(dòng)在檢測器有一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它驅(qū)動(dòng)測量管以它固有的頻率振動(dòng)，這就形成了一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)參照系，它的振動(dòng)與調(diào)諧振音叉相類似。當(dāng)一個(gè)位于旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)作朝向或遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心的運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一慣性力，圖3.2.2表示這一原理。圖3.3.2旋轉(zhuǎn)管道中的科氏力

CMF測量原理——基本理論

Coriolis質(zhì)量流量計(jì)就是將

20當(dāng)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以勻速V在一個(gè)圍繞固定點(diǎn)O并以角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道移動(dòng)時(shí)，將沿著旋轉(zhuǎn)的法線方向存在一個(gè)向心力Fr=ω2r·△m；沿著切線方向質(zhì)點(diǎn)對(duì)管壁也產(chǎn)生一個(gè)反作用力，F(xiàn)c=2ωV·△m，這個(gè)力就是Coriolis力Fc=2ωV·△mFc=Coriolis力ω=旋轉(zhuǎn)體的角速度V=質(zhì)點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)體中的經(jīng)向速度△m=質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量上式表明,在旋轉(zhuǎn)角速度一定的條件下,一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的Coriolis力的大小與該質(zhì)量的流速成正比。因此直接或間接測量在旋轉(zhuǎn)管道中的流體所施加的科里奧利力就可以測得質(zhì)量流量。這就是CMF的基本原理。

CMF測量原理——基本理論

當(dāng)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以勻速V在一個(gè)圍繞212、CMF測量原理

以Micromotion的U型振動(dòng)管為例，對(duì)Coriolis質(zhì)量流量計(jì)的測量做定量分析：Micromotion的U型振動(dòng)管，通常振幅小于1mm，頻率大約為80Hz.圖3.3.3為振動(dòng)中的測量管,流體被強(qiáng)制接受管子的垂直動(dòng)量,在管子向上運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)半周期時(shí),流入儀表的流體向下壓,抵抗管子向上的力.反之,流出儀表流體存在向上的力,抗圖3.3.3振動(dòng)中的測量管

拒管子對(duì)其垂直量的減少而把管子向上推。兩個(gè)反作用力合成引起流量測量管扭曲；這就是Coriolis效應(yīng)。在振動(dòng)的另外半周期，管子向下運(yùn)動(dòng)而扭曲方向就相反。圖3.3.4顯示一個(gè)流體，經(jīng)過一個(gè)測量管，有一個(gè)質(zhì)量m和速度V，它以相對(duì)O—O軸線的角速度ω旋轉(zhuǎn)。因而產(chǎn)生Coriolis：

CMF測量原理——CMF測量原理2、CMF測量原理

CMF測量原理——CMF測22F=2mωV（1）

式中F和ω是矢量,m包含在長度L測量管中的質(zhì)量(即半管中的流體質(zhì)量)。

圖3.3.4測量管轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖

流體的入口和出口的速度矢量在方向上是相反的，如果從尾端觀看這個(gè)測量管是兩個(gè)引線（在圖3.3.4中從R—R軸線看進(jìn)去），由在入口與出口管線上的流體產(chǎn)生的力F1和F2在方向上是相反的，而大小相等。由于管子相對(duì)O—O軸振動(dòng)，這個(gè)力產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)于R—R軸的振動(dòng)力矩M（半徑是r）。CMF測量原理——CMF測量原理F=2mωV（1）CMF23M=F1·r1+F2·r2（2）由于F1=F2r1=r2由式子（1）和（2）得出：M=2Fr=4ω·V·m·r(3)質(zhì)量m是由密度ρ、管截面積A和長度L定義的，速度V是由單位時(shí)間的單位L定義的。質(zhì)量流量qm是由每單位時(shí)間內(nèi)通過的一個(gè)給出點(diǎn)質(zhì)量決定的，那就是m=ρ·A·L及V=L/t、qm=m/t這樣通過取代qm

=mv/L式中L是管長,式(3)變成:M=4ω·r·qm·L(4)力矩M產(chǎn)生一個(gè)角度偏轉(zhuǎn)即扭轉(zhuǎn)角θ,相對(duì)于R—R軸線。這扭轉(zhuǎn)角在振動(dòng)管移動(dòng)的中點(diǎn)最大(圖3.3.5所示)圖3.3.5由測量管尾端所顯示泊流體力

CMF測量原理——CMF測量原理M=F1·r1+F2·r224然而，由M產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)被測量管的伸展彈力K所抵制，總之，對(duì)于任何的扭轉(zhuǎn)彈力，扭矩T定義為T=Kθ（5）由于T=M，現(xiàn)在通過組合（4）與（5）式，質(zhì)量流量qm能與偏轉(zhuǎn)角度θ聯(lián)系成相關(guān)式子。

Kθqm=（6）4ω·r·L在管子軸線中心的移動(dòng)速度Vt（線速度）乘以時(shí)間間隔△t，就與用幾何圖形3.3.5表示的θ有關(guān)系。

Vt·△tSinθ=（7）2rCMF測量原理——CMF測量原理然而，由M產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)被測量管的伸25由于θ很小，它幾乎等于Sinθ,對(duì)于小的旋轉(zhuǎn)角Vt是ω和管長L的乘積，那就是θ=Sinθ、Vt=ωL，這樣式（7）變成：

ω·L·△tθ=（8）2r綜合式（6）和（8）得出：

K·ω·L·△tKqm==△t（9）8r2ω·L8r2CMF測量原理——CMF測量原理由于θ很小，它幾乎等于Sinθ,對(duì)于小的旋轉(zhuǎn)角Vt是ω26這樣質(zhì)量流量計(jì)qm只與時(shí)間差△t和幾何常數(shù)成比例，qm與ω?zé)o關(guān)，所以說與測量管的振動(dòng)頻率無關(guān)。質(zhì)量流量通過用電磁感應(yīng)器測量偏轉(zhuǎn)角θ獲得，如圖3.3.6所示，在橫穿于測量管的中心軸線上的感應(yīng)器，按一個(gè)時(shí)間函數(shù)測量θ，當(dāng)沒有流量時(shí)，在測量和軸線左右之間轉(zhuǎn)角θ為零，時(shí)間差△t即是0。而隨著流量的增加引起θ增加，時(shí)間差△t也增加。而這個(gè)時(shí)間差△t可以通過安裝在U形管端部的兩個(gè)位移檢測器所輸出的電壓的相位差測量出來，傳送到儀表的變送器進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換。

CMF測量原理——CMF測量原理這樣質(zhì)量流量計(jì)qm只與時(shí)間差△t和幾27圖3.3.6測量管扭轉(zhuǎn)的完整周期

CMF測量原理——CMF測量原理CMF測量原理——CMF測量原理28CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)

3、信號(hào)處理系統(tǒng)

在流量傳感器工作過程中，測量管彈性系統(tǒng)始終處于諧振狀態(tài)。沒有測量管的振動(dòng)，就沒有科氏力的發(fā)生，質(zhì)量流量傳感器就停止了工作。

CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)3、信號(hào)處理系統(tǒng)29CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)大多采用電磁法檢測相位差的變化。其原理如圖3.3.7所示，兩個(gè)檢測線圈分別位于其中一根測量管兩側(cè)對(duì)成位置上，在另一根測量管響應(yīng)位置上固定著兩塊永久磁鐵。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，測量管震動(dòng)過程中在檢測線圈回路里形成相對(duì)速度變化的交變電勢。當(dāng)測量管中無流體流動(dòng)時(shí)，測量管進(jìn)出口側(cè)通過振動(dòng)中心位置的時(shí)間相同，其產(chǎn)生的交變電勢相位亦相同；當(dāng)測量管中有流體流動(dòng)時(shí)，測量管進(jìn)、出口側(cè)通過振動(dòng)中心位置的時(shí)間不同步，因而產(chǎn)生的交變電勢的相位便有了一個(gè)差值。CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)大30質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用課件31CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)

除圖3.3.7所示的信號(hào)處理電路之外，目前大多數(shù)彎管型質(zhì)量流量計(jì)也都采用了以微處理器為核心的信號(hào)處理電路，其電路框圖的一般形式如圖3.3.8所示．在圖3.3.8中，由左、右側(cè)電磁式檢測器L、R的測得二列電壓正弦信號(hào)分別經(jīng)本安電路到隔離放大器A1、A2進(jìn)行放大。

CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)除圖3.3.7所示的信號(hào)32CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)同時(shí)，由左側(cè)信號(hào)檢測器L輸出的電壓正弦信號(hào)經(jīng)隔離放大器A2放大，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大器放大后，給驅(qū)動(dòng)線圈提供激勵(lì)電流，由電磁驅(qū)動(dòng)器激勵(lì)測量管振蕩。而該振動(dòng)信號(hào)又被信號(hào)檢測器所拾取，從而有信號(hào)檢測器、放大器和電磁驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成一個(gè)正反饋回路，維持測量管振動(dòng)系統(tǒng)的自激振蕩。為了保持測量管的穩(wěn)幅振動(dòng)，在驅(qū)動(dòng)放大器上接有負(fù)反饋AGC自動(dòng)增益控制電路,在AGC自動(dòng)增益控制電路中u2與基準(zhǔn)電平相比較，輸出一幅值穩(wěn)定的控制信號(hào)到激勵(lì)線圈，使電磁驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)測量管以激勵(lì)頻率振動(dòng)。CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)同時(shí)，33CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)

左、右側(cè)電磁式檢測器L、R的檢測信號(hào)，經(jīng)隔離放大器A1、A2放大后，進(jìn)入信號(hào)處理電路，信號(hào)處理電路在微處理器的配合下，得到左右檢測信號(hào)的相位差或時(shí)間差△t，這個(gè)時(shí)間差與質(zhì)量流量成線性關(guān)系。同時(shí)，信號(hào)處理電路根據(jù)其輸入信號(hào)u1和u2得測量管的振動(dòng)頻率信號(hào)。測量管的振動(dòng)頻率是流體密度的函數(shù)，隨流體密度增大而減小。微處理器根據(jù)檢測信號(hào)的時(shí)間差△t和檢測信號(hào)的頻率f，解算出流體的質(zhì)量流量和密度。

CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)左、右側(cè)34CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)此外，質(zhì)量流量傳感器中的溫度檢測元件一般為帖附在測量管進(jìn)口端管壁上的鉑電阻。鉑電阻由恒流源供電，并取會(huì)鉑電阻的端電壓，由電壓變換電路處理產(chǎn)生電壓UR

。微處理器根據(jù)電壓UR

解算出測量管的溫度值，并對(duì)由測量管管材的彈性模量隨溫度變化所引起的質(zhì)量流量和密度測量的溫度結(jié)構(gòu)誤差予以修正。由微處理器直接驅(qū)動(dòng)電流環(huán)和頻率環(huán)部件，分別輸出0/4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)和頻率信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)電流和頻率信號(hào)所代表的被測量和范圍均可以組態(tài)。

CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)此外35CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)圖3.3.8信號(hào)處理系統(tǒng)框圖

CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)圖3.3.8信號(hào)處理36科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用

(一)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢(二)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型

(三)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定

(四)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試

(五)結(jié)束語科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用(一)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)37

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢(一)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢

1)

高精度流量測量：目前世界各處所應(yīng)用的CMF其精度（或稱不確定度）都優(yōu)于±0.2%（O、r）、±0.015%（O、f、s），重復(fù)性優(yōu)于±0.1%（O、r）、±0.01%（O、f、s）。2)同時(shí)測量多種參數(shù)：CMF不僅可以測量出流體的瞬時(shí)質(zhì)量流量和累積的總質(zhì)量，同時(shí)還可以指示出流體的密度、溫度,并由此派生出測量溶液中溶質(zhì)所含的濃度。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢(一)38科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢3)

應(yīng)用范圍廣泛：1、

包括高粘度的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。CMF還能測量出雙組份流中每種已知組份各自的質(zhì)量流量，這是其它流量儀表難以實(shí)現(xiàn)的。例如油—水雙組份流體，只要知道水和油的密度—溫度函數(shù)關(guān)系，就不難從測出的混合質(zhì)量流量混合密度中計(jì)算出各自的質(zhì)量流量來。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢3)

應(yīng)用范圍廣泛：1、

包括39科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢4)

CMF檢測器沒有可動(dòng)部件和密封件，從而結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)簡便

。5)

由于流場分布對(duì)CMF正常測量沒有影響，所以對(duì)儀表上下游沒有直管段的長度要求。

6)可以用于雙向流的測量，能指出流向和質(zhì)量流量等物理參數(shù)。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢4)

CMF檢測器沒有可動(dòng)部件和40科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型（二）科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型流量儀表選型，首先要根據(jù)測量目的以及被測介質(zhì)的性質(zhì)、流體的流量范圍、工藝條件下的流體參數(shù)、安裝環(huán)境條件等各方面的因素，選用不同類型的流量計(jì)。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型（二）科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型41科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型1、選型原則（1）

根據(jù)被測流體的類型選擇流量計(jì)的結(jié)構(gòu)（2）

安全性原則（3）

流量范圍（4）

準(zhǔn)確度（5）

壓力損失（6）

其他性能因素（7）

性能價(jià)格比科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型1、選型原則42科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型2、選型方法科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的選型方法有手工計(jì)算法和軟件法兩種。具體方法與步驟：（1）

填寫工藝操作條件a、流體名稱及性質(zhì)b、流體狀態(tài)（液態(tài)、氣態(tài)、漿液或其他形式）c、工藝狀況下的流量（最大、常用、最小值）d、工藝狀況下的壓力（最高、常用、最低值）e、工藝狀況下的溫度（最高、常用、最低值）

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型2、選型方法43科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型f、

工藝狀況下的密度范圍g、工藝狀況下的粘度范圍h、工藝管道管徑i、

允許測量誤差j、

允許壓力損失k、

允許最大流速科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型f、

工藝狀況下的密度范圍44科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型（2）

根據(jù)工藝條件，對(duì)照技術(shù)指標(biāo)，預(yù)選傳感器型號(hào)（3）

計(jì)算流量傳感器的壓力損失（4）

計(jì)算傳感器測量管內(nèi)的介質(zhì)流速（5）

計(jì)算測量準(zhǔn)確度（6）

變送器及二次儀表的選型科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型（2）

根據(jù)工藝條件，對(duì)45科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型變送器及二次儀表的選型主要考慮以下幾個(gè)方面：a、安裝結(jié)構(gòu)形式b、

電源供給方式c、信號(hào)輸出方式d、通訊方式及接口選擇e

、根據(jù)測量功能的需要，選擇二次儀表

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型變送器及二次儀46科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定

1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定規(guī)程JJG897—1995《質(zhì)量流量計(jì)檢定規(guī)程》2、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定的基本內(nèi)容（1）

外觀（2）

耐壓強(qiáng)度（3）

基本誤差（4）重復(fù)性

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定規(guī)程47科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定3、檢定方法和設(shè)備要求質(zhì)量流量計(jì)的檢定，一般是通過流量標(biāo)準(zhǔn)裝置來進(jìn)行的，流量標(biāo)準(zhǔn)裝置可分為靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩類。對(duì)于液體流量測量的質(zhì)量流量計(jì)常采用液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行檢定。其方法有：（1）靜態(tài)稱量（質(zhì)量）法用“質(zhì)量法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置”，在測量時(shí)間間隔內(nèi)，經(jīng)換向器進(jìn)入稱量容器的液體質(zhì)量。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定3、檢定方法和設(shè)備要求48科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定（2）靜態(tài)容積加密度計(jì)法用“容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置”，在測量時(shí)間間隔內(nèi)，經(jīng)換向器流入定容容器的液體液體體積量，同時(shí)測出檢定介質(zhì)的密度，然后經(jīng)過計(jì)算，以求得質(zhì)量流量。（3）標(biāo)準(zhǔn)體積管加密度計(jì)法用“體積管法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置”，在測量時(shí)間間隔內(nèi)，液體直接流入定容容器—標(biāo)準(zhǔn)體積管，同時(shí)測出檢定介質(zhì)的密度，然后經(jīng)過計(jì)算，以求得質(zhì)量流量的方法?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)檢定（2）靜態(tài)容積加密度計(jì)法49科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定（4）標(biāo)準(zhǔn)表法即以標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)與被檢質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行直接比較。無論采用哪種檢定方法，檢定系統(tǒng)（即流量標(biāo)準(zhǔn)裝置）的準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于被檢質(zhì)量流量計(jì)基本誤差限的1/3以上.科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定（4）標(biāo)準(zhǔn)表法50科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試

1、儀表安裝（1）安裝場所的選擇根據(jù)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的測量原理，選擇安裝場所時(shí)，應(yīng)著重考慮以下幾點(diǎn)：a、

系統(tǒng)壓力問題當(dāng)測量液化的氣體或熱溶劑以及有析出氣體趨向的介質(zhì)時(shí)，為防止氣蝕的產(chǎn)生，必須保證安裝在管線中的傳感器有足夠的被壓。一定的被壓要求還可以使介質(zhì)始終充滿傳感器測量管，避免出現(xiàn)半管而導(dǎo)致測量不準(zhǔn)。被壓是指傳感器下游端口出流體的壓力，一般常在距離傳感器下游端口3L（L為傳感器長度）之內(nèi)的管道處測量。科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試1、儀表安裝51科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試最小被壓指標(biāo)為P≧A△P+BP0

△P——流量計(jì)壓損P0——最高工作溫度下介質(zhì)的飽和蒸汽壓A、B為系數(shù)——是流量傳感器的結(jié)構(gòu)以及介質(zhì)的性質(zhì)而定，一般由實(shí)驗(yàn)得出。

*要保證背壓，一是將傳感器裝在靠近泵出口側(cè)，或裝在上升管道的較低部位來測液體，而且流量計(jì)下游上升管道的高度應(yīng)不低于2m（視介質(zhì)的密度而定），二是上升管道的下游側(cè)不得有同樣長或稍短的下降管道，以保證流體上升時(shí)產(chǎn)生的靜壓不被回降時(shí)抵消。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試最小被壓指標(biāo)為P≧A△P+BP052科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試*在測量易揮發(fā)的液體時(shí)，如液化氣、溶劑等，CMF必須安裝在壓力大于該液體飽和蒸汽壓處，表前最好不加帶節(jié)流性質(zhì)的元件。如果必須加應(yīng)遠(yuǎn)離CMF。*由于液體達(dá)到其飽和蒸汽狀態(tài)還受溫度變化的影響，因此CMF應(yīng)安裝在遠(yuǎn)離高溫源的地方。另外要避免陽光直接照射。

圖4.4.1靜壓被抵消的情況

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試*在測量易揮發(fā)的液體時(shí)，如液化氣53科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試*在測量易揮發(fā)液體的整個(gè)系統(tǒng)中，如果工藝條件允許的話，應(yīng)盡量減少阻力件（如彎頭、縮管、閥等），避免壓力損失過大，保證系統(tǒng)壓力。同時(shí)管道采取保溫遮光的辦法，避免溫度變化所產(chǎn)生影響?？傊乐瓜到y(tǒng)壓力低于流體的飽和蒸汽壓，即液體蒸發(fā)汽化壓力，該汽化壓力使液體開始沸騰，而產(chǎn)生氣化現(xiàn)象，使CMF不能正常工作。b、

避免電磁干擾和射頻干擾

若裝在大電機(jī)、射頻發(fā)送器、變壓器、大功率電開關(guān)等附近，傳感器中測量管的自激諧振動(dòng)會(huì)受到干擾，而且檢測器檢測出來的微弱信號(hào)也可能被淹沒在干擾信號(hào)中。

另外，連接儀表各部分的電纜的走線也不要覆蓋在這些可能產(chǎn)生干擾的設(shè)備上面，或是靠近。也不要靠近高壓供電電纜。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試*在測量易揮發(fā)液體的整個(gè)系統(tǒng)54科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試

c、避免振動(dòng)的影響

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的測量原理和結(jié)構(gòu)都決定了外界振動(dòng)對(duì)它會(huì)造成影響。*若需要在管線振動(dòng)大的地點(diǎn)安裝小口徑流量計(jì)，可在流量計(jì)的進(jìn)出端用軟管連接，并將流量計(jì)本身固定在堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定的基礎(chǔ)或減振板上。*若需要在這種管線上安裝大口徑流量計(jì)，有時(shí)要用膨脹節(jié)來消振，但必須在膨脹節(jié)與傳感器之間加裝帶有堅(jiān)固支撐的短接，否則，由于管道的伸縮造成附加應(yīng)力，致使流量計(jì)測量不準(zhǔn)。*若傳感器需要在同一管線串聯(lián)安裝，應(yīng)特別注意防止由于共振產(chǎn)生的相互影響。它們之間的距離至少應(yīng)大于傳感器長度的3倍。或在兩臺(tái)傳感器之間加裝軟連接。*在相鄰兩條管線上并聯(lián)安裝兩臺(tái)傳感器時(shí)，也要注意保持兩者之間的距離，防止產(chǎn)生相互影響。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試c、避免振動(dòng)的影響55科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試d、危險(xiǎn)場所的安裝*易燃易爆場所——采用防爆類型儀表*腐蝕環(huán)境——所有部件和電纜必須是抗腐蝕的*低溫、高溫環(huán)境——儀表的工作范圍要符合要求e、露天安裝要防止雨水從傳感器、變送器的接線孔滲入。

f、信號(hào)傳輸電纜長度的限制

一般情況下，變送器及二次儀表都安裝在安全區(qū)，也有一些直接在室內(nèi)。由于信號(hào)傳輸?shù)囊?，儀表都強(qiáng)調(diào)要采用專用電纜,而且專用電纜最長限制在150~1000m之間。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試d、危險(xiǎn)場所的安裝56科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試g、流場分布從優(yōu)原則雖然CMF沒有安裝直管段的要求，但是如果有條件還是在其前保持一定的直管段為好。尤其在流速較高的情況下，表前的突然節(jié)流可能會(huì)造成空化和液體的噴泄。不僅會(huì)影響CMF的正常工作，而且還可能導(dǎo)致儀表的損壞。

h、其他注意事項(xiàng)*測量液體介質(zhì)，特別是易汽化的液體或含有少量氣體的液體介質(zhì)時(shí)，應(yīng)把傳感器安裝在管道的較低處，而不是安在最高處，以防止夾雜氣體在測量管中聚集而導(dǎo)致測量誤差。*測量氣體介質(zhì)，特別是非干燥氣體或在高壓下易液化的氣體介質(zhì)時(shí)，應(yīng)把傳感器安裝在管道的較高處，而不是安在最低處，以防止液體在測量管中聚集而影響測量準(zhǔn)確度。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試g、流場分布從優(yōu)原則57科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試（2）

傳感器安裝方式的選擇傳感器的安裝一般分為垂直安裝和水平安裝兩種方式。傳感器安裝方式應(yīng)依據(jù)被測流體的類型和傳感器自身結(jié)構(gòu)加以選擇。

a、

垂直安裝*直管型傳感器——無論測量什么介質(zhì)都適合。*彎管型傳感器——“U”型和S型可以；

在測量非干燥氣體、含有少量氣體的液體以及含有固體顆粒的漿液時(shí)，“Ω”和三角型不適合。

*在垂直管道安裝時(shí)，要保證測量管充滿介質(zhì)。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試（2）

傳感58科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試要選擇在上升垂直管道的最下段部位安裝CMF。如圖4.4.2所示：

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試要選擇在上升垂直管道的最下段部位59科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試因條件所限，CMF只能安裝在下流向管道時(shí)，在CMF下游必須安裝孔板，以保證測量總是滿管狀態(tài)。否則，會(huì)因不能完全充滿而產(chǎn)生氣體，影響測量精度，甚至造成CMF不能起動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)在孔板后面要安裝截止閥，以保證進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整。如圖4.4.3所示：科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試因條件所限，CMF只60科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試b、

水平安裝*直管型傳感器和彎管型傳感器都適合。*在平行管道安裝時(shí)，CMF要低位安裝（如圖4.4.4），因?yàn)樵诠苈犯呖仗?，容易聚集空氣?/p>

因條件所限，CMF只能安裝高位平行管段時(shí)，在CMF后側(cè)要加裝孔板。且在CMF前高點(diǎn)處加排氣裝置，以便在儀表投用和調(diào)校期間排出管道氣體。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試b、水平安裝61科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試（3）

傳感器安裝步驟a、

核對(duì)工藝參數(shù)b、采取“無應(yīng)力”措施，將傳感器與上、下游截止閥及其前后配管整體預(yù)制在一起，然后焊接到管道中。c、

安裝變送器及二次表

d

、電氣連接

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試（3）

傳感器安62科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試1、調(diào)試投用（1）

調(diào)試a、

基本檢查*傳感器與管道連接*傳感器與變送器及二次儀表的電氣連接上述檢查確認(rèn)無誤后，通電、預(yù)熱。b、檢查組態(tài)*過程變量的單位*流量范圍及其對(duì)應(yīng)輸出*流動(dòng)方向*小流量切除*密度測量范圍設(shè)置*離散量輸出設(shè)置（測量參數(shù)的高/低報(bào)警；系統(tǒng)故障報(bào)警等；）科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試1、調(diào)試投用63科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試c、零流量調(diào)整

將流量計(jì)下游閥關(guān)死，最好將上游閥也關(guān)死，確認(rèn)傳感器中流量確實(shí)為零。在零流量條件下，將輸出置為零。

（2）啟動(dòng)將下游閥部分開啟，然后慢慢打開上游閥，接著將下游閥完全打開，再將旁路閥關(guān)閉。至此，這臺(tái)流量計(jì)進(jìn)入正常測量工作狀態(tài)。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試c、零64結(jié)束語從實(shí)際運(yùn)用的情況來看，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)無疑是當(dāng)今世界流量測量儀表中比較先進(jìn)的一種。但人們從它日益廣泛的應(yīng)用角度，又提出了新的期望。人們希望科里奧利質(zhì)量流量計(jì)能更進(jìn)一步提高測量準(zhǔn)確度，特別是從改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝等方面入手，提高零點(diǎn)穩(wěn)定性。由于科里奧利質(zhì)量流量計(jì)使用諧振式傳感器，這就要求流量計(jì)的傳感器能從結(jié)構(gòu)上適應(yīng)多種應(yīng)用環(huán)境，并具有較強(qiáng)的抗干擾能力。為了擴(kuò)大它的使用范圍，還希望該流量計(jì)能不斷提高測量氣液兩相、液固兩相及氣相介質(zhì)的質(zhì)量流量測量的能力和測量準(zhǔn)確度。

質(zhì)量流量測量技術(shù)的發(fā)展正著重于兩個(gè)方面：結(jié)束語從實(shí)際運(yùn)用的情況來看，科里奧利質(zhì)量65結(jié)束語其一，對(duì)多相流體、氣體、腐蝕性流體、高溫高壓流體以及大流量和微小流量的流體等，有待使用有效的質(zhì)量流量測量手段，使得質(zhì)量流量的品種、規(guī)格能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，微波、電磁、核技術(shù)及微電子等新技術(shù)不斷引入質(zhì)量測量領(lǐng)域，無接觸、無阻礙流體運(yùn)動(dòng)部件的高準(zhǔn)確度測量質(zhì)量的傳感器技術(shù)將逐步成熟。質(zhì)量流量計(jì)二次儀表的制造將日趨微電子化、數(shù)字化、和智能化，并將容入以現(xiàn)場總線技術(shù)為核心的控制和管理網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)束語其一，對(duì)多相流體、氣體、腐蝕性66結(jié)束語其二，流量標(biāo)準(zhǔn)裝置應(yīng)滿足質(zhì)量流量計(jì)的檢定要求。隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高，各種類型質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)也在不斷地提高，這就要求流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度等級(jí)能夠適應(yīng)這一要求。質(zhì)量流量計(jì)目前大多采用離線檢定法，但因試驗(yàn)室檢定條件和環(huán)境與質(zhì)量流量計(jì)現(xiàn)場使用條件和環(huán)境相差甚遠(yuǎn)，造成附加的使用誤差，降低了測量準(zhǔn)確度。因此，開發(fā)質(zhì)量流量計(jì)的現(xiàn)場在線標(biāo)定技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)場實(shí)液在線檢定質(zhì)量流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)裝置是解決這一問題的根本方法。

結(jié)束語其二，流量標(biāo)準(zhǔn)裝置應(yīng)滿足質(zhì)量流67謝謝！謝謝！68質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用

質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用

69質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用

一、質(zhì)量流量計(jì)基本概念

二、質(zhì)量流量測量技術(shù)的發(fā)展

三、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理

四、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用

質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用一、質(zhì)量流量計(jì)基本概念70質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用

——質(zhì)量流量計(jì)基本概念

(一)儀表定義

(二)儀表分類

(三)儀表的測量特性

(四)儀表測量的不確定度

質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用

——質(zhì)量流量計(jì)基本概念71

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表定義

質(zhì)量流量計(jì)是對(duì)被測介質(zhì)的流量進(jìn)行連續(xù)測量，測量結(jié)果是以公斤或噸等工程單位顯示出來的流量儀表。

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表定義72

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表分類

質(zhì)量流量計(jì)是一種推理式流量計(jì)，按測量方法可以分為二大類：一是質(zhì)量流量間接式測量，即同時(shí)測量流體的體積流量和密度值，由運(yùn)算放大器計(jì)算得到流體質(zhì)量，或是同時(shí)測量流體的體積流量和溫度、壓力值，利用流體密度與溫度、壓力之間的關(guān)系，計(jì)算出流體質(zhì)量；二是質(zhì)量流量直接式測量方法，流體測量直接反映質(zhì)量流量值，與流體的溫度、壓力和密度等參數(shù)的變化無關(guān)。

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表分類73質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表分類

1、間接式質(zhì)量流量計(jì)（1）

壓力溫度補(bǔ)償式差壓流量計(jì)（2）

壓力溫度補(bǔ)償式體積流量計(jì)2、直接式質(zhì)量流量計(jì)（1）

熱式質(zhì)量流量計(jì)（TMF）a、

托馬斯流量計(jì)b、

邊界層流量計(jì)c、

旁路管流量計(jì)（2）

沖量式質(zhì)量流量計(jì)（沖板）（3）

差壓式質(zhì)量流量計(jì)（孔板+定流量泵）（4）

雙渦輪式質(zhì)量流量計(jì)

（5）科里奧利式

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表分類1、間接式質(zhì)量流量計(jì)74

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表的測量特性儀表的測量特性(靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性)靜態(tài)特性：是指被測量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入與輸出的關(guān)系。對(duì)靜態(tài)特性的基本要求是：輸入為零輸出亦為零，輸出與輸入成惟一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表征靜態(tài)特性的參數(shù)有：靜態(tài)變換函數(shù)、靜態(tài)特性曲線、儀表系數(shù)、流出系數(shù)、流量范圍（量程）、線性度、靈敏度、遲滯、穩(wěn)定性、零漂、重復(fù)性、精確度和壓力損失等。質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表的測量特性儀表的測量特75

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表的測量特性動(dòng)態(tài)特性

是指被測量對(duì)象的輸入值瞬態(tài)快速變化時(shí)，輸出值的時(shí)間響應(yīng)或頻率響應(yīng)特性。（1）

時(shí)間域被測對(duì)象輸入值為階躍信號(hào)時(shí)，輸出值的時(shí)間響應(yīng)特性。其品質(zhì)指標(biāo)可用時(shí)間常數(shù)表示。時(shí)間常數(shù)是指輸出值達(dá)到63%穩(wěn)態(tài)值時(shí)的時(shí)間，用S表示。（2）

頻率域

被測對(duì)象輸入值按正弦波頻率變化時(shí)，輸出值的頻率響應(yīng)特性。流量計(jì)的輸出值與輸入值的比值隨頻率而變化的特性稱為頻率響應(yīng)特性。

質(zhì)量流量計(jì)基本概念——儀表的測量特性動(dòng)態(tài)特性76質(zhì)量流量計(jì)基本概念—儀表測量的不確定度

1、測量誤差組成流量測量誤差出現(xiàn)的特點(diǎn)可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和疏忽誤差。

2、測量的不確定度

（1）

標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評(píng)定（2）

標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評(píng)定（3）

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（4）

擴(kuò)展不確定度（5）測量不確定度計(jì)算與表示

3、流量測量的不確定度

首先求的各參數(shù)A類和B類不確定度，然后進(jìn)行合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度的計(jì)算。

質(zhì)量流量計(jì)基本概念—儀表測量的不確定度1、測量誤差組成77

質(zhì)量流量測量技術(shù)的發(fā)展

流量測量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用和需求是相互依存的，應(yīng)用和需求是推動(dòng)流量測量技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。目前，質(zhì)量流量的各種測量方法，包括間接式和直接式測量方法，都有一定的應(yīng)用。質(zhì)量流量間接測量方法，因?yàn)橐肓硕鄠€(gè)中間參數(shù)的測量，然后進(jìn)行運(yùn)算和修正，因而積累誤差較大，但因其具有傳統(tǒng)方式的繼承性，用戶又比較熟悉，在一些測量準(zhǔn)確度要求不高的場合，應(yīng)用仍比較多。尤其是采用補(bǔ)償式方式測量氣體的質(zhì)量流量或氣體標(biāo)況體積方面的應(yīng)用十分廣泛。質(zhì)量流量測量技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)是質(zhì)量流量直接式測量方法，以提高測量準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種介質(zhì)在復(fù)雜環(huán)境條件下的高準(zhǔn)確度、高可靠的測量。在質(zhì)量流量直接式測量方法中，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)已經(jīng)受到各方面用戶的青睞。這是因?yàn)樗軌蚋邷?zhǔn)確度的直接測量管道內(nèi)流體的質(zhì)量流量，而且穩(wěn)定度高，可靠性好，量程比大，又適合應(yīng)用于高粘度流體。質(zhì)量78科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理

（一）概述

（二）CMF基本結(jié)構(gòu)

（三）CMF測量原理

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理（一）概述79科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)處于一旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。從1950年開始，科學(xué)家和工程師們花費(fèi)了許多年試驗(yàn)、開發(fā)質(zhì)量流量儀表，借此消除容積測量的誤差及昂貴不便的稱重法。在1970年后James.E.Smith—美國高準(zhǔn)（MicroMotion）公司的創(chuàng)始人成功地開發(fā)了第一個(gè)可應(yīng)用于工業(yè)的質(zhì)量流量計(jì)，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)，它是根據(jù)科里奧利[Coriolis]效應(yīng)原理研制而成的。1984年James.E.Smith將所發(fā)明的“U”型振動(dòng)管式的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(CoriolisMassFlow—CMF)投入市場。之后各國儀表廠相繼開發(fā)生產(chǎn)。我國CMF的應(yīng)用起步較晚，設(shè)計(jì)生產(chǎn)CMF的廠家僅有太行儀表廠等，還有幾家制造廠組建合資企業(yè)采用國外技術(shù)組裝生產(chǎn)銷售質(zhì)量流量儀表。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理--概述科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用流體在直80科里奧利質(zhì)量流量計(jì)一般由流量傳感器和流量變送器組成。1、流量傳感器流量傳感器是一種基于科里奧利力效應(yīng)的相位敏感型諧振式傳感器。該傳感器由振動(dòng)管、信號(hào)檢測器、震蕩驅(qū)動(dòng)器、支撐結(jié)構(gòu)和殼體所組成。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)一般由流量傳感器和流量變送器組成?？评飱W81

圖3.2.1雙U型管質(zhì)量流量傳感器結(jié)構(gòu)示意圖圖3.2.2雙直型管質(zhì)量流量傳感器剖面圖

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)82科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)2、流量變送器是以微處理為核心的電子系統(tǒng)。它用來向傳感器提供驅(qū)動(dòng)力，并將傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)化為質(zhì)量流量信號(hào)及其他一些有意義的參數(shù)信號(hào)，同時(shí)具有根據(jù)溫度參數(shù)對(duì)質(zhì)量流量和密度測量進(jìn)行補(bǔ)償、修正的功能。流量變送器一般輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或頻率信號(hào)，并可按一定的通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)和DCS系統(tǒng)的交聯(lián)與遠(yuǎn)傳通訊。變送器上的顯示面板可以組態(tài)顯示所要求的各種參數(shù)。

有的流量變送器，沒有顯示面板和操作鍵盤，只有模擬量或頻率量輸出。在實(shí)際應(yīng)用中需要另外配備二次儀表和手操器實(shí)現(xiàn)參數(shù)顯示、流量累積和操作組態(tài)。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)2、833、流量傳感器的測量管結(jié)構(gòu)形式科里奧利質(zhì)量流量傳感器的測量管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式：（1）按照測量管的數(shù)量可將其分為單管型、雙管型和連續(xù)管型三種結(jié)構(gòu)。

（2）按照測量管的形狀可分為直管型和彎管型兩大類。

目前，科里奧利質(zhì)量流量傳感器的檢測振動(dòng)管管形已發(fā)展到二十多種。無論振動(dòng)管形狀如何，基本原理是一致的，都是根據(jù)Coriolis效應(yīng)原理測量流量質(zhì)量的?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)3、流量傳感器的測量管結(jié)構(gòu)形式科里奧利質(zhì)量流量計(jì)84圖3.2.3典型的測量管管型圖

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF基本結(jié)構(gòu)圖3.2.3典型的測量管管型85CMF測量原理

1、基本理論

2、CMF測量原理

3、信號(hào)處理系統(tǒng)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF測量原理CMF測量原理科里奧利質(zhì)量流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)和工作原理-CMF86

CMF測量原理——基本理論

1、基本理論

Coriolis效應(yīng)是一種自然現(xiàn)象，于1835年在巴黎可爾[Ecole]工業(yè)大學(xué)的數(shù)學(xué)教授Gaspard.GustavedeCoriolis定量的。Coriolis效應(yīng)可解釋在地球表面上自由運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)為什么會(huì)看似彎曲運(yùn)行在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)參照系中當(dāng)一個(gè)物體相對(duì)于該系而平移時(shí)，除了向心力外還有另一個(gè)附加力作用在該物體上，這個(gè)力稱為Coriolis力。例如設(shè)參照系是一個(gè)以恒定角速度繞軸O而轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤（圖3.3.1），其轉(zhuǎn)動(dòng)方向圖中矢量所示，當(dāng)一個(gè)物體以速度V’沿半徑運(yùn)動(dòng)時(shí)，就有一個(gè)“慣性力”FK=2V’·ωm作用于該物體上，此力的方向垂直于V’，力FK就是Coriolis力，此力即依賴于物體相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)參照系的速度V’，也依賴于參照系轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω。圖3.3.1

傳動(dòng)系

CMF測量原理——基本理論1、基本理論87

Coriolis質(zhì)量流量計(jì)就是將永恒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成了振動(dòng)在檢測器有一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它驅(qū)動(dòng)測量管以它固有的頻率振動(dòng)，這就形成了一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)參照系，它的振動(dòng)與調(diào)諧振音叉相類似。當(dāng)一個(gè)位于旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)作朝向或遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心的運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一慣性力，圖3.2.2表示這一原理。圖3.3.2旋轉(zhuǎn)管道中的科氏力

CMF測量原理——基本理論

Coriolis質(zhì)量流量計(jì)就是將

88當(dāng)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以勻速V在一個(gè)圍繞固定點(diǎn)O并以角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道移動(dòng)時(shí)，將沿著旋轉(zhuǎn)的法線方向存在一個(gè)向心力Fr=ω2r·△m；沿著切線方向質(zhì)點(diǎn)對(duì)管壁也產(chǎn)生一個(gè)反作用力，F(xiàn)c=2ωV·△m，這個(gè)力就是Coriolis力Fc=2ωV·△mFc=Coriolis力ω=旋轉(zhuǎn)體的角速度V=質(zhì)點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)體中的經(jīng)向速度△m=質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量上式表明,在旋轉(zhuǎn)角速度一定的條件下,一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的Coriolis力的大小與該質(zhì)量的流速成正比。因此直接或間接測量在旋轉(zhuǎn)管道中的流體所施加的科里奧利力就可以測得質(zhì)量流量。這就是CMF的基本原理。

CMF測量原理——基本理論

當(dāng)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以勻速V在一個(gè)圍繞892、CMF測量原理

以Micromotion的U型振動(dòng)管為例，對(duì)Coriolis質(zhì)量流量計(jì)的測量做定量分析：Micromotion的U型振動(dòng)管，通常振幅小于1mm，頻率大約為80Hz.圖3.3.3為振動(dòng)中的測量管,流體被強(qiáng)制接受管子的垂直動(dòng)量,在管子向上運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)半周期時(shí),流入儀表的流體向下壓,抵抗管子向上的力.反之,流出儀表流體存在向上的力,抗圖3.3.3振動(dòng)中的測量管

拒管子對(duì)其垂直量的減少而把管子向上推。兩個(gè)反作用力合成引起流量測量管扭曲；這就是Coriolis效應(yīng)。在振動(dòng)的另外半周期，管子向下運(yùn)動(dòng)而扭曲方向就相反。圖3.3.4顯示一個(gè)流體，經(jīng)過一個(gè)測量管，有一個(gè)質(zhì)量m和速度V，它以相對(duì)O—O軸線的角速度ω旋轉(zhuǎn)。因而產(chǎn)生Coriolis：

CMF測量原理——CMF測量原理2、CMF測量原理

CMF測量原理——CMF測90F=2mωV（1）

式中F和ω是矢量,m包含在長度L測量管中的質(zhì)量(即半管中的流體質(zhì)量)。

圖3.3.4測量管轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖

流體的入口和出口的速度矢量在方向上是相反的，如果從尾端觀看這個(gè)測量管是兩個(gè)引線（在圖3.3.4中從R—R軸線看進(jìn)去），由在入口與出口管線上的流體產(chǎn)生的力F1和F2在方向上是相反的，而大小相等。由于管子相對(duì)O—O軸振動(dòng)，這個(gè)力產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)于R—R軸的振動(dòng)力矩M（半徑是r）。CMF測量原理——CMF測量原理F=2mωV（1）CMF91M=F1·r1+F2·r2（2）由于F1=F2r1=r2由式子（1）和（2）得出：M=2Fr=4ω·V·m·r(3)質(zhì)量m是由密度ρ、管截面積A和長度L定義的，速度V是由單位時(shí)間的單位L定義的。質(zhì)量流量qm是由每單位時(shí)間內(nèi)通過的一個(gè)給出點(diǎn)質(zhì)量決定的，那就是m=ρ·A·L及V=L/t、qm=m/t這樣通過取代qm

=mv/L式中L是管長,式(3)變成:M=4ω·r·qm·L(4)力矩M產(chǎn)生一個(gè)角度偏轉(zhuǎn)即扭轉(zhuǎn)角θ,相對(duì)于R—R軸線。這扭轉(zhuǎn)角在振動(dòng)管移動(dòng)的中點(diǎn)最大(圖3.3.5所示)圖3.3.5由測量管尾端所顯示泊流體力

CMF測量原理——CMF測量原理M=F1·r1+F2·r292然而，由M產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)被測量管的伸展彈力K所抵制，總之，對(duì)于任何的扭轉(zhuǎn)彈力，扭矩T定義為T=Kθ（5）由于T=M，現(xiàn)在通過組合（4）與（5）式，質(zhì)量流量qm能與偏轉(zhuǎn)角度θ聯(lián)系成相關(guān)式子。

Kθqm=（6）4ω·r·L在管子軸線中心的移動(dòng)速度Vt（線速度）乘以時(shí)間間隔△t，就與用幾何圖形3.3.5表示的θ有關(guān)系。

Vt·△tSinθ=（7）2rCMF測量原理——CMF測量原理然而，由M產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)被測量管的伸93由于θ很小，它幾乎等于Sinθ,對(duì)于小的旋轉(zhuǎn)角Vt是ω和管長L的乘積，那就是θ=Sinθ、Vt=ωL，這樣式（7）變成：

ω·L·△tθ=（8）2r綜合式（6）和（8）得出：

K·ω·L·△tKqm==△t（9）8r2ω·L8r2CMF測量原理——CMF測量原理由于θ很小，它幾乎等于Sinθ,對(duì)于小的旋轉(zhuǎn)角Vt是ω94這樣質(zhì)量流量計(jì)qm只與時(shí)間差△t和幾何常數(shù)成比例，qm與ω?zé)o關(guān)，所以說與測量管的振動(dòng)頻率無關(guān)。質(zhì)量流量通過用電磁感應(yīng)器測量偏轉(zhuǎn)角θ獲得，如圖3.3.6所示，在橫穿于測量管的中心軸線上的感應(yīng)器，按一個(gè)時(shí)間函數(shù)測量θ，當(dāng)沒有流量時(shí)，在測量和軸線左右之間轉(zhuǎn)角θ為零，時(shí)間差△t即是0。而隨著流量的增加引起θ增加，時(shí)間差△t也增加。而這個(gè)時(shí)間差△t可以通過安裝在U形管端部的兩個(gè)位移檢測器所輸出的電壓的相位差測量出來，傳送到儀表的變送器進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換。

CMF測量原理——CMF測量原理這樣質(zhì)量流量計(jì)qm只與時(shí)間差△t和幾95圖3.3.6測量管扭轉(zhuǎn)的完整周期

CMF測量原理——CMF測量原理CMF測量原理——CMF測量原理96CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)

3、信號(hào)處理系統(tǒng)

在流量傳感器工作過程中，測量管彈性系統(tǒng)始終處于諧振狀態(tài)。沒有測量管的振動(dòng)，就沒有科氏力的發(fā)生，質(zhì)量流量傳感器就停止了工作。

CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)3、信號(hào)處理系統(tǒng)97CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)大多采用電磁法檢測相位差的變化。其原理如圖3.3.7所示，兩個(gè)檢測線圈分別位于其中一根測量管兩側(cè)對(duì)成位置上，在另一根測量管響應(yīng)位置上固定著兩塊永久磁鐵。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，測量管震動(dòng)過程中在檢測線圈回路里形成相對(duì)速度變化的交變電勢。當(dāng)測量管中無流體流動(dòng)時(shí)，測量管進(jìn)出口側(cè)通過振動(dòng)中心位置的時(shí)間相同，其產(chǎn)生的交變電勢相位亦相同；當(dāng)測量管中有流體流動(dòng)時(shí)，測量管進(jìn)、出口側(cè)通過振動(dòng)中心位置的時(shí)間不同步，因而產(chǎn)生的交變電勢的相位便有了一個(gè)差值。CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)大98質(zhì)量流量計(jì)測量原理與應(yīng)用課件99CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)

除圖3.3.7所示的信號(hào)處理電路之外，目前大多數(shù)彎管型質(zhì)量流量計(jì)也都采用了以微處理器為核心的信號(hào)處理電路，其電路框圖的一般形式如圖3.3.8所示．在圖3.3.8中，由左、右側(cè)電磁式檢測器L、R的測得二列電壓正弦信號(hào)分別經(jīng)本安電路到隔離放大器A1、A2進(jìn)行放大。

CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)除圖3.3.7所示的信號(hào)100CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)同時(shí)，由左側(cè)信號(hào)檢測器L輸出的電壓正弦信號(hào)經(jīng)隔離放大器A2放大，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大器放大后，給驅(qū)動(dòng)線圈提供激勵(lì)電流，由電磁驅(qū)動(dòng)器激勵(lì)測量管振蕩。而該振動(dòng)信號(hào)又被信號(hào)檢測器所拾取，從而有信號(hào)檢測器、放大器和電磁驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成一個(gè)正反饋回路，維持測量管振動(dòng)系統(tǒng)的自激振蕩。為了保持測量管的穩(wěn)幅振動(dòng)，在驅(qū)動(dòng)放大器上接有負(fù)反饋AGC自動(dòng)增益控制電路,在AGC自動(dòng)增益控制電路中u2與基準(zhǔn)電平相比較，輸出一幅值穩(wěn)定的控制信號(hào)到激勵(lì)線圈，使電磁驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)測量管以激勵(lì)頻率振動(dòng)。CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)同時(shí)，101CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)

左、右側(cè)電磁式檢測器L、R的檢測信號(hào)，經(jīng)隔離放大器A1、A2放大后，進(jìn)入信號(hào)處理電路，信號(hào)處理電路在微處理器的配合下，得到左右檢測信號(hào)的相位差或時(shí)間差△t，這個(gè)時(shí)間差與質(zhì)量流量成線性關(guān)系。同時(shí)，信號(hào)處理電路根據(jù)其輸入信號(hào)u1和u2得測量管的振動(dòng)頻率信號(hào)。測量管的振動(dòng)頻率是流體密度的函數(shù)，隨流體密度增大而減小。微處理器根據(jù)檢測信號(hào)的時(shí)間差△t和檢測信號(hào)的頻率f，解算出流體的質(zhì)量流量和密度。

CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)左、右側(cè)102CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)此外，質(zhì)量流量傳感器中的溫度檢測元件一般為帖附在測量管進(jìn)口端管壁上的鉑電阻。鉑電阻由恒流源供電，并取會(huì)鉑電阻的端電壓，由電壓變換電路處理產(chǎn)生電壓UR

。微處理器根據(jù)電壓UR

解算出測量管的溫度值，并對(duì)由測量管管材的彈性模量隨溫度變化所引起的質(zhì)量流量和密度測量的溫度結(jié)構(gòu)誤差予以修正。由微處理器直接驅(qū)動(dòng)電流環(huán)和頻率環(huán)部件，分別輸出0/4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)和頻率信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)電流和頻率信號(hào)所代表的被測量和范圍均可以組態(tài)。

CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)此外103CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)圖3.3.8信號(hào)處理系統(tǒng)框圖

CMF測量原理——信號(hào)處理系統(tǒng)圖3.3.8信號(hào)處理104科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用

(一)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢(二)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)選型

(三)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定

(四)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)安裝和調(diào)試

(五)結(jié)束語科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用(一)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)105

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢(一)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢

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高精度流量測量：目前世界