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科氏�(zhì)量流量計(jì)
閱讀�21849�(shí)間:2011-02-16 09:03:31

  科氏�(zhì)量流量計(jì)是質(zhì)量流量直接式�(cè)量方法的一種流量測(cè)量裝�,它能夠高準(zhǔn)確度的直接測(cè) 量管道內(nèi)流體的質(zhì)量流�,而且�(wěn)定度�,可靠性好,量程比大, 又適合應(yīng)用于高粘度流�,已�(jīng)受到各方面用�(hù)的青睞,成為目前研究最多、最有前途的直接式質(zhì)量流量測(cè)�?jī)x��

原理

  下面�(jié)合圖1�(jiǎn)要地�(shuō)明科氏質(zhì)量流量計(jì)的工作原�。圖1(a)描述了傳輸流體的直管的�(yùn)�(dòng)。直管在力FE的作用下以一定的激�(lì)頻率�(fā)生振蕩運(yùn)�(dòng)。S1和S2是兩�(gè)傳感�,用于獲得測(cè)量信�(hào)。如�1(b)所�,當(dāng)管內(nèi)的液體開(kāi)始流�(dòng)�(shí),在科氏力FC的作用下,直管也�(huì)�(chǎn)生一�(gè)振蕩,且該振蕩和流過(guò)的質(zhì)量流量成正比。通過(guò)傳感器檢�(cè)管子的合成振�(dòng)就可以得到流體的�(zhì)量流量�

科氏質(zhì)量流量計(jì)的原理

�(jié)�(gòu)

  �2為典型的科氏�(zhì)量流量計(jì)的裝�。該裝置有兩只測(cè)量管、傳感器、激�(lì)器組成。圖2中沒(méi)有展示的是科氏質(zhì)量流量計(jì)的另外兩�(gè)組成部分外殼和用于信�(hào)處理、供電、輸入輸出控制的電子�(shè)�。一般商用的科氏�(zhì)量流量計(jì)采用磁鐵和線(xiàn)圈來(lái)提供�(qū)�(dòng)力以�(chǎn)生振�(dòng)。其振幅很小,往往只有幾十毫米。為了減小外部干�,系�(tǒng)使用兩根反向振動(dòng)的管子來(lái)平衡,或者是在一根管子上加裝特殊的平衡系�(tǒng)。由于管子的振幅很小,所以測(cè)量裝置對(duì)外部干擾非常敏感。為了減少環(huán)境的影響和穩(wěn)定零�(diǎn)的健壯測(cè)量,�(cè)量系�(tǒng)必須有準(zhǔn)確的平衡。平衡系�(tǒng)越好則測(cè)量系�(tǒng)與環(huán)境干擾的解耦也越佳。如果沒(méi)有足夠的平衡系統(tǒng),內(nèi)部的振動(dòng)可能�(huì)傳遞到環(huán)境中�,并�(dǎo)致測(cè)量的不穩(wěn)定�

科氏質(zhì)量流量計(jì)的結(jié)構(gòu)

�(shè)�(jì)介紹

  雙管式科氏質(zhì)量流量計(jì)采用�(jié)�(gòu)�(duì)�(chēng)的兩根管�。兩根管子彎成U型,流體平均地流入兩平行的管子內(nèi)。兩�(gè)管在�(qū)�(dòng)力的作用下反相振�(dòng)。為了減少能量損�,管子在諧振頻率下工�。兩根管子對(duì)�(chēng)�(shè)�(jì),不受流體密�、速度、溫度以及壓力的影響。這樣的對(duì)�(chēng)�(shè)�(jì)可使�(cè)量系�(tǒng)和外部干擾實(shí)�(xiàn)良好的解��

  單管式的和雙管式的相比更緊湊,更易于清潔,并且流體的壓力損失也比雙管的要�。不�(guò)單管式的需要另外設(shè)置特殊的平衡系統(tǒng),這也在無(wú)形中增加了其�(fù)雜度和成�??偟�?lái)�(shuō),單管式的有兩種�(shè)�(jì)。種�(shè)�(jì)是將管子彎成兩�(gè)�,這和雙管式的非常�(lèi)�,只不過(guò)其是串聯(lián)的而雙管式的是并聯(lián)�。這種彎曲的設(shè)�(jì)帶來(lái)的好處是更寬的溫度范�。但這種�(shè)�(jì)的缺陷是排水不易。另一種單管式的設(shè)�(jì)是直管式�。這種�(shè)�(jì)更易于清洗且能適�(yīng)各種流體密度�

  在雙管式和單管式之間,還有一�(gè)折中的設(shè)�(jì)是雙直管式。其兩�(gè)管子的設(shè)�(jì)自然地提供了平衡而不需要額外添加平衡機(jī)�(gòu),從而降低了成本也減輕了儀器的重量。和單直管類(lèi)似,雙直管結(jié)�(gòu)緊湊且易于清�。不�(guò)由于分流的影�,流體的壓力損失比較��

信號(hào)處理

  科氏�(zhì)量流量計(jì)的驅(qū)�(dòng)電路�(chǎn)生特定驅(qū)�(dòng)脈沖讓管子以一定的幅度振動(dòng)。當(dāng)流體的性質(zhì)�(fā)生改變時(shí),驅(qū)�(dòng)電路必須能快速響�(yīng)。比如當(dāng)流體中混入氣泡時(shí),阻尼會(huì)迅速增�,這要求系�(tǒng)迅速提供更多的激�(lì)能量,以保證振蕩幅度平穩(wěn)� 激�(lì)頻率要和系統(tǒng)的諧振頻率一�,這要求驅(qū)�(dòng)電路不僅能控制振蕩幅度,還要能控制振蕩頻�??剖腺|(zhì)量流量計(jì)的動(dòng)�(tài)響應(yīng)性能在一些應(yīng)用如快速控制操�、周期流量波�(dòng)、快速批灌是十分重要的因��

  傳感器獲得的是微弱的正弦信號(hào),其在�(jìn)一步的信息處理前需要�(jìn)行放�。所用到的放大器要有很大的帶寬以減小額外的零�(diǎn)誤差。在科氏�(zhì)量流量計(jì)的相位差�(cè)量中。幅值比�(cè)量法和時(shí)間差的直接測(cè)量法,主要是依靠模擬電路�(lái)�(shí)�(xiàn),可�(chēng)為模擬式的。模擬電路的�(wěn)定性較�。易受環(huán)境溫度等因素的影�,最終影響到其計(jì)量精�。采用傅里葉變換算法,輔以鎖相環(huán)技�(shù),使用雙通道高速高精度的A/D芯片�(duì)兩路傳感器信�(hào)同步采樣后.以數(shù)字信�(hào)處理器DSP為運(yùn)算核�,實(shí)�(shí)精確地計(jì)算出兩路信號(hào)的相位差和頻�,從而得到流體的�(zhì)量流量和密度等信息,�(shí)�(xiàn)了從模擬式到�(shù)字式的轉(zhuǎn)�。與傳統(tǒng)的模擬式的相比.減少了模擬電路對(duì)相位差測(cè)量的影響。采用傅里葉算法把信�(hào)從時(shí)域變換到頻域�(jìn)行頻譜分析,可以�(duì)信號(hào)更加�(zhǔn)�、有效、快速地分析與處�,有效地抑制了高次諧波和噪聲的干擾,提高了相位差和頻率的�(cè)量精�,�(jìn)而提高了科氏�(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量精��

�(yōu)�(diǎn)

  1)其抗腐蝕,抗污,防爆,耐磨等問(wèn)題已�(jīng)�(mǎn)意地得到解決,因此可以�(cè)量范圍廣� 的介�(zhì),如油�,化工介質(zhì),造紙黑液,漿體,氣體,固體顆粒的流體以及高粘度的物�.

  2)管道�(nèi)�(wú)障礙�,�(wú)可動(dòng)部件,故障因素�,便于清洗,維護(hù)和保�(yǎng).

  3) 安裝�(jiǎn)�, 各種尺寸的傳感器管子的�(jìn)出口方向可隨意調(diào)�(dòng)安裝: �(diào)�, 使用方便, 不必配置�(jìn)出口的直管段.

  4)能較容易地測(cè)量多相流�.

  5)多參�(shù)�(cè)�,在測(cè)量質(zhì)量流量的同時(shí),可以同時(shí)獲取體積流量,溫度及密度等;�(duì) 于影響量,如壓�,溫度,密度和粘度以及流速分布等不敏�.

�(yīng)�

  近十幾年�(lái),人們對(duì)科氏�(zhì)量流量計(jì)的興趣在�(wěn)步增�??剖腺|(zhì)量流量計(jì)在食�、飲�、化�、制�、石�、天然氣等行�(yè)獲得了廣泛的�(yīng)用。隨著人們的�(guān)�,科氏質(zhì)量流量計(jì)的性能也在不斷地發(fā)展。其的優(yōu)�(diǎn)是能夠直接地�(cè)量質(zhì)量流量,而其他的儀器只能測(cè)量體積流�??剖腺|(zhì)量流量計(jì)的高精度、寬量程、重�(fù)性也是其在工�(yè)�(lǐng)域中獲得廣泛地應(yīng)用和快速地�(fā)展的�(jìn)一步原��

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