质量流量计中的测量技术
流量测量
流量测量原理
? 简介
? 质量流量测量的秘密
? 传感器敏感管为什么 要 振动？
? 传感器如何检测质量流量？
? 什么是流量标定因数？质量流量与其
是如何相关联的？
简介
? 什么是流量？
瞬时流量
累计流量
简介
? 质量流量与体积流量
由于流体的密度随工况条件而变化，
即当温度和压力等变化时，其密度也发生
变化，则体积流量也随之发生变化。而质
量是国际标度，质量流量是不随工况条件
变化的，因此质量流量是表示流量的最好
方法。
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简介
? 流量的主要检测方法
体积式：节流式、速度式、容积式等
质量式：直接式、间接式、补偿式等
质量流量测量的秘密
? 质量流量测量秘密 —— 科氏效应
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流量计如何测量质量流量
? 质量流量测量的基本条件：
转动
速度
传感器敏感管为什么 要 振动？
实际中，旋转的参考系是由
传感器敏感管的振动来实现的，
因此工作中传感器的敏感管是上
下振动的。
传感器敏感管为什么 要 振动？
? 基本结构与管振动
连接、分流体、支撑
管、敏感管、附件、
保护外壳
进入传感器的过程流
体被分成两部分，通
过每一根敏感管。
工作时，驱动线圈被
激励一电压，这个驱
动线圈使管子上下相
互振动。
传感器敏感管为什么 要 振动？
? 信号的产生
被叫做拾振器的磁
铁线圈组件被安装
在敏感管上。其中，
线圈被安装在一根
敏感管的支架侧面
上，磁铁被安装在
对应敏感管的支架
侧面上 。
传感器敏感管为什么 要 振动？
? 流量敏感管的自然振
动频率
拾振器线圈在相邻磁极
的一致磁场中运动时
所产生的电压形成了
一正弦波。
因为磁铁被安装在一敏
感管，而线圈被安装
在相对应敏感管上，
则产生的正弦波代表
一个敏感管相对另一
个敏感管的运动。
传感器敏感管为什么 要 振动？
（ 传感器敏感管的振动过程）
传感器如何检测质量流量？
? 无流量时敏感管的运动
敏感管与另一个敏感管相对振荡，一
管向下运动，另一根管向上运动，反
之亦然。
当敏感管振荡时,两对拾振器其中一
对在入口一侧，另一对在出口一侧，
都产生连续的正弦波信号。
没有流量时两个正弦波是同相的。
无流量时敏感管的运动
传感器如何检测质量流量？
? 没有流量 ―― 没有科
氏效应
没有流量就意味着，
无流动速度。
没有流量情况下，
没有科氏效应
正弦波相互间是同
相的。
传感器如何检测质量流量？
? 有流量时科氏效应产生
当流体通过传感器敏感
管时, 引起科氏力 。
由于同一敏感管两直管
段内流体流动方向相反,
管壁受到的作用力方向
也相反, 即受到一扭转
力矩的作用, 从而使敏
感管之间相对产生扭曲 。
传感器如何检测质量流量？
（ 有流量时 ―― 科氏力作用分解）
传感器如何检测质量流量？
传感器如何检测质量流量？
? 直管段的微元所受到的扭转力矩
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）流体速度（—
内的流体质量微元管道长度—
律变化）旋转角速度（以正弦规—
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传感器如何检测质量流量？
直管段长度—L
LQrdMM
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m
m
?
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4
4)/(4
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传感器如何检测质量流量？
? 假定在该力矩的作用下，敏感管产生扭
转角。由于该扭转角很小，有：
Lr
k
Q
k
kM
s
m
s
s
?
?
?
?
4
??
?
扭转角—
敏感管的弹性模量—
传感器如何检测质量流量？
即质量流量与扭转角成正比
假设管端通过振动中心位置的时间差为 △ T
TkT
r
k
Lr
TLk
Q
r
TL
v
vrT
ss
m
p
p
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?
?
?
?
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＝
则：
＝
直方向的速度管端通过中心位置时垂—
22
88
2
/2
?
?
?
?
?
传感器如何检测质量流量？
? 流量与时间差 △ T
作为敏感管中扭曲的
直接结果：从信号器
检出的正弦波现在就
有了相移，输入的一
边落后输出的一边
△ T 与质量流量成正比，
质量流量变大,△ T就
变大。
什么是流量标定因数？质量流量与其是
如何相关联的？
? 流量标定因数
上式中的 k即为流量
标定因数。
? 流量标定因数的获得
—— 基准传递
起停法
换相器法
标准表法
什么是流量标定因数？质量流量与其是
如何相关联的？
? 起停法标定装置
什么是流量标定因数？质量流量与其是
如何相关联的？
? 换相器法
什么是流量标定因数？质量流量与其是
如何相关联的？
? 标准表比对法
什么是流量标定因数？质量流量与其是
如何相关联的？
? 每一台传感器都有一个单独标定因数
? 标度因数乘以给定的 △ T（ 测量得到, 单位 us）,
得到质量流量 （ g/s）
? 例如,△ T=5us； 流量零点 △ T0=0.1us;流量标定
因数 =4.2745。
流量 为,4.2745 X(5-0.1) = 20.94505 g/s
? 当一台变送器与一台精确传感器组态使用时，
流量标定因数被存在变送器的存储器中。
