[实用新型]断开式平行管科里奥利质量流量计

说明书

属于一种测量流体质量流量的流量计。

流量测量是工业生产和商品计量中的一个重要参数，通常人们比较容易测得一个容积流量，然而很多场合更需要连续地、高精度测量质量流量，于是往往在测得容积流量的基础上，进一步检测出流体介质的温度、压力或者密度，对容积流量值进行补偿修正运算后，间接确定质量流量，但精度较低。

为了能够直接测出质量流量，美国Micro    motion公司率先在市场上推出了U形管科里奥利流量计（参见美国专利        US4422338），随后日本东京计器株式会社于82年8月公开了一种单根直管式科里奥利流量计，该流量计将一根整直管    固定在支架的两端上，使其中间悬空，再用电磁振荡驱动器驱动直管使其产生正弦振荡。设一假想中心线把直管分为左管和右管两段，左管内流体是从定点流向动点，即可视为从旋转或振动中心向外流出，在右管内的流体则是流向另一个旋转或振动中心，于是左右两管上感受的科里奥利力方向正好相反。假定管子由上向下振动，那么其通过水平轴线时，左管尚在轴线上，右管就已过轴线。然后通过两个由触发器组成的时间差检测器，测量它们之间的相位差，即可得知被测质量流量。这种直管式科里奥利流量计，在振动过程中整个直管受到科里奥利力（以下简称科氏力）作用时，左、右两段半管产生变形方向相反，必然是半段管子（如左管），向某一方向变形时，不可避免地受到另半段管子与之相反 方向变形的牵制，使其达不到最大变形点（指直管中心位置）便改变了变形方向。此外，直管变形时，会使管子长度延长△l，于是使管子沿轴向产生一个应变ε＝ (Δl)/(l) ，由此产生的应变力阻碍管子的继续变形，显然，管子感受的科氏力愈大，变形愈大，则ε＝ (Δl)/(l) 也愈大，阻碍管子变形力也就增加。其次，上述直管即要感受科氏力产生的变形，以便通过检测变形确定流量，同时管子还承受着被测流体的压力，保证流体不能外溢，这样，管壁须保持一定厚度，而厚度愈大，同样大小的科氏力产生的变形也愈小。

综上所述，这种科里奥利流量计的直管在科氏力作用下，所产生的位移或变形很小，这就限制了流量计的灵敏度，特别是对于密度小的气体，其质量流量小，故科氏力小，变形不够大，因此无法检测，故限制了流量计的测量下限。

本发明的目的，就是要设计一种测量范围宽，灵敏度高，抗干扰性强的测量流体质量流量的流量计。

为此，本设计采用如下技术方案：

本设计包括了两组相互平行、且从中间断开的测量管，将其安装在中空的护管内，本设计的驱动与检测装置分别是机械振荡驱动装置和时间差检测电路，而传感部件采用8片压电传感元件，固定装置是两个基座，最外部是1个壳体。上述机械振荡驱动装置包括4块扇形永久磁铁、电压放大器、可控增益放大器、功率驱动器、AGC取样放大器即自动增益控制取样放大器、以及采用内开放外封闭式磁路的电磁铁，此电磁铁中有两个相互串联的线圈L₁、L₂。上述8片压电传感元件中的1片，将机械振荡信号转变为电信号输送到电压放大器的输入端，电压放大器输出端接可控增益放大器的输入端，而可控增益放大器输出端又接功率驱动器的输入端，功率驱动器输出端分别和AGC取样放大器的输入端以及电磁铁中串联的两个线圈L₁、L₂输入端相联，而串联的L₁、L₂另一端接地。上述的时间差检测电路包括信号放大器和逻辑运算器。压电传感元件还将电信号输送到时间差检测电路中的信号放大器进行放大。上述的两组断开的平行测量管实际上是两根相互平行的直管，使其从中间断开后，变为左、右两对相互平行的管子，它们安放在1根中空的护管内，然后安装在上述的两个基座中间，并使其两端分别与两个基座相互固结。此外，此两组平行测量管位于中间断开的4个端部分别安装4块扇形永久磁铁。而上述的电磁铁则安装在4块永久磁铁对应的护管外。

上述电磁铁设计成内开放外封闭式磁路，是为减少漏磁对测量电路的影响。当电磁铁中线圈L₁、L₂通以正弦交流电时，其磁化方向随之周期性地改变，交替地吸引和排斥4块永久磁铁，带动平行测量管产生机械正弦振荡。

科里奥利流量计的工作原理是基于科里奥利力原理：当一个物体在旋转系统中以速度V沿径向运动时，将受到科里奥利力：

其中：

m－受力物体质量

－物体在旋转坐标系中的速度矢量

－旋转角速度矢量。