科里奥利质量流量计的现状与未来
2012-12-21
质量流量计现在受到用户的青睐，是由于它能直接测量管道内流体的质量流量，而不必像过去那样，分别测量被测流体的体积流量和密度，然后计算求得。此外，它的精度和稳定度较高，量程比也比较大，但是其性能价格比太高。对制造厂商而言，这是个利润颇丰的产品，所以对此产品的开发、试制和推销，一直是积极的。
柯氏质量流量计的原理，实质是利用一个弹性体的共振特性：队友流体流动和无流体流动的振动（在共振区附近）的金属管元件，测定其动态响应特性，求出此谐振系统的相位差（时间差）与质量流量之间的关系。而有流体流动的金属管元件谐振的动态响应特性，与无流体流动的金属管的动态响应特性之间的差别，是由于Coriolis效应引起的。所谓柯氏效应，是指当质点在一个转动参考系内作相对运动时，会产生一种不同于通常离心力的惯性力作用在此质点上。其大小与方向可用2mvXw(公式)来表示。这是法国科学家Coriolis首先发现的。利用上述原理的弹性元件构成的流量计又称为柯氏质量流量计。所以要在理论上分析、发展质量流量计，其难点实质上是来计算弹性金属管的动态谐振特性。这主要是靠固体力学理论对弹性体作振动分析来确定。现有的文献报道，一种是对挠性管进行动态响应分析。
从力学角度来看，对质量流量计进行设计，首先要选择合适的一次感受元件，以便尽可能提高一次元件的Coriolis效应。这包括感受元件最佳形状的选择，以及弹性金属管的最佳材料和壁厚的选择。元件的形状，大体上可以归纳为四类，即：弯管形和直管形；单管形和多管形（双管形）。在选形时，其原则主要是要平衡所选的一次元件的性能，最佳使用范围和成本这三个因素。一般地讲，所选的形状愈复杂，其Coriolis效应就愈高，但生产工艺和技术就愈复杂，因而其成本就愈高。通常一次元件总是归属于上述的四类中的两类形式的结合：如弯管形和双管形的结合。
在我国国内生产柯氏质量流量计，由于我国即将成为GATT的成员国，首先要注意知识产权问题，以避免引起法律纠纷。目前质量流量计的弹性元件之所以有各式各样的形状，主要是前一种几何形状出现后，后来发展的一次元件的形状，必须避开已申请专利的这一形状。在二次仪表的电路设计思想上，也要注意其中某些关键部分，有关生产厂家是否已申请专利备案，在二次仪表的外形设计和电路布置上也一定要赶在我国加入GATT前，尽快摆脱照抄或仿制阶段，否则会引起知识产权的法律纠纷。此外，产品只有在形成一定的批量后，才能降低成本，具有竞争力，所以在我国国内独立生产柯氏质量流量计问题，是任重而道远的。
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