科里奥利质量流量计的基本介绍

在生产过程中，为有效指导生产操作，监视和控制生产过程，流量测量是必不可少的。流量测量在日常生活中也经常遇到，如气、水、油的耗量都直接用流量来计量。科里奥利质量流量计（以下简称科氏质量流量计）是一种基于处于旋转系中的流体在直线运动时产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理而制成的新型质量流量计，是可以直接测量流体质量流量的工业仪表，其测量精度高，并可同时获取流体密度值，是当前发展最为迅速的流量计之一，已广泛应用于石化、造纸、食品及制药等行业。科氏质量流量计分为机械部分、传感器与电气部分、变送器部分，其结构图如图8-1所示。科氏质量流量计正常工作时，变送器需要提供一激励信号（一般为正弦信号）驱动传感器，使传感器部分的流量管振动；流量管振动后，传感器部分会输出两路正弦信号，该两路正弦信号间的相位差（时间差）与流经流量管的质量流量成正比。另外，流量管的振动频率与管内流体的质量有关，因此通过检测传感器信号的频率，即可计算出流体的密度。

图8-1 科氏质量流量计结构图(www.xing528.com)

随着工业的不断发展，工业应用对流量测量提出了更高的测量要求，比如要求微小流量的高精度测量以及两相流、多相流、批料流等复杂流量的精确测量。而国内科氏仪表多数采用的是模拟的信号处理方法，易受噪声干扰，测量精度低，并且在驱动方式上采用的仍然是模拟驱动方法，在复杂流体情况下，无法维持流量管的振动进而导致无法测量。国外公司早已将数字信号处理方法和数字驱动方法应用于科氏质量流量计，生产的数字式科氏仪表测量精度高，并可测量两相流等复杂流量，但同时价格昂贵，并垄断着国内市场。

针对国内科氏质量流量计目前存在的问题，我们课题组分别研究了多种数字信号处理方法及驱动方法，并基于TMS320F28335芯片研制了数字式科氏质量流量变送器，实现了科氏质量流量计信号的数字处理及驱动的数字控制，提高了流量的测量精度，并实现对两相流等复杂流量的测量^[20-27]。