一 概述

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(簡(jiǎn)稱CMF)是依靠流動(dòng)流體和測(cè)量管振動(dòng)這兩者之間相互作用的原理，用以測(cè)量質(zhì)量流量的一種儀表。密度測(cè)量也可以從測(cè)量管的振動(dòng)中被推導(dǎo)出來(lái)；還附有溫度測(cè)量。一套科里奧利質(zhì)量流量計(jì)由流量傳感器(一次裝置)和轉(zhuǎn)換器(二次裝置)組成。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)如下。

①直接測(cè)質(zhì)量流量。在計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域中，質(zhì)量同長(zhǎng)度和時(shí)間一樣，都是基準(zhǔn)量，而不是導(dǎo)出量。在過(guò)程檢測(cè)和控制中，用質(zhì)量流量來(lái)表示物質(zhì)的量是最理想、最準(zhǔn)確的。在化學(xué)反應(yīng)和其他生產(chǎn)過(guò)程中，物質(zhì)的反應(yīng)和處理幾乎都是以質(zhì)量為基礎(chǔ)進(jìn)行的；在流體產(chǎn)品或半成品的貿(mào)易交接和經(jīng)濟(jì)核算中，大部分是以質(zhì)量為基準(zhǔn)的；在很多過(guò)程中，如某些價(jià)格昂貴的添加劑，要求高精確度的質(zhì)量檢測(cè)和控制，不僅涉及生產(chǎn)成本的計(jì)算，并且直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)?yōu)劣。

為了解決質(zhì)量流量的測(cè)量，數(shù)十年來(lái)人們嘗試了各種方法，如稱重法、推導(dǎo)法，采用各種直接測(cè)取質(zhì)量流量的裝置等，但均不理想。自1978年美國(guó)James E. Smith推出商品化的CMF以來(lái)，使得工業(yè)上質(zhì)量流量測(cè)量技術(shù)出現(xiàn)了一個(gè)全新的局面。CMF直接測(cè)量質(zhì)量流量，其結(jié)構(gòu)緊湊，基本不受溫度、壓力、黏度等影響(有的經(jīng)補(bǔ)償而保持很高的準(zhǔn)確度)。

②應(yīng)用范圍廣。CMF可用于一般流量?jī)x表較難測(cè)量的工業(yè)介質(zhì)，無(wú)論是導(dǎo)電或非導(dǎo)電液體均可測(cè)量，如非牛頓流體、各種漿液、懸浮液、液化氣等，其廣泛用于石油、石油化工、化學(xué)、食品、造紙、制藥、橡膠等行業(yè)。

③無(wú)可動(dòng)部件及任何接觸式探測(cè)元件。測(cè)量管本身的振動(dòng)極微，不會(huì)造成對(duì)流體的干擾，以及這種干擾對(duì)于流量傳感器帶來(lái)的影響。可用于高黏稠流體及液——固兩相測(cè)量。

④精確度高。在一定范圍內(nèi)精確度可這±0.15% ~±0.3%左右；范圍度為(20:1)~(lOO:1)。

⑤安裝要求不高。不受上游管內(nèi)流速分布的影響，一般對(duì)上、下游直管段沒(méi)有什么要求，對(duì)安裝空間的適應(yīng)性強(qiáng)。但對(duì)有些傳感器，兩端需加防振支撐，并避免兩臺(tái)CMF安裝過(guò)近。

⑥多功能。同一臺(tái)CMF可測(cè)質(zhì)量流量、密度、溫度、雙組分流濃度、體積流量等。

⑦適合雙向流測(cè)量。

⑧ 較低的維修率。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)缺點(diǎn)如下。

①初購(gòu)置費(fèi)較高。但由于它直接測(cè)質(zhì)量流量、精確度高、使用簡(jiǎn)便、可靠性好，使它總費(fèi)用(包括儀表費(fèi)用、泵送費(fèi)用、維修費(fèi)用、測(cè)量誤差造成的損失費(fèi)用等)并不過(guò)高，總體來(lái)說(shuō)是經(jīng)濟(jì)的。

②有的產(chǎn)品因結(jié)構(gòu)關(guān)系，壓力損失較大。

③彈性常數(shù)對(duì)溫度影響靈敏，溫度補(bǔ)償措施有可能不盡完善。

④用于漿液測(cè)量時(shí)，有可能造成測(cè)量管堵塞，要注意清洗措施的可靠。

⑤只能用于壓力較高的氣體。

CMF作為流量測(cè)量領(lǐng)域中的一種新技術(shù)，一種直接測(cè)量質(zhì)量流量的高精確度儀表，已逐步為用戶所接受，21世紀(jì)初有人估計(jì)，世界上安裝使用的CMF己有50萬(wàn)臺(tái)。近年開(kāi)發(fā)出適度降低性能的、價(jià)格較低的儀表，以及對(duì)應(yīng)用過(guò)程中的各影響因素改善， CMF必將進(jìn)一步為廣大用戶所接受，得到更加廣泛的應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)廠家有上海科隆光華儀器有限公司、上海羅斯蒙特公司、太原航空儀表公司流量?jī)x表廠等。

二 基本原理

當(dāng)一個(gè)位于一旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)作朝向或遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心的運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一慣性力，原理如圖5.1所示。當(dāng)質(zhì)量為δm的質(zhì)點(diǎn)以勻速v圍繞一個(gè)固定點(diǎn)P并以角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動(dòng)時(shí)，這個(gè)質(zhì)點(diǎn)將獲得兩個(gè)加速度分量；

①法向加速度ar (向心加速度)，其量值等于ω2r，方向朝向P點(diǎn)；

②切向加速度at(科里奧利加速度)，其量值等于2ωv，方向與ar垂直。

根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律(力=質(zhì)量×加速度)，產(chǎn)生科里奧利加速度at，必定在at的方向上施加一個(gè)相應(yīng)的力，其大小等于2ωvδm，這個(gè)力來(lái)自向上轉(zhuǎn)動(dòng)的管道。反向作用于管道上的力就是科里奧利力Fc=2ωvδm (簡(jiǎn)稱科氏力)。從圖5.1中可見(jiàn)，當(dāng)密度為ρ的流體以恒定速度v向前流動(dòng)時(shí)，任何一段長(zhǎng)度為 Δx的管道都將受到一個(gè)大小為 ΔFc的切向科氏力。

對(duì)于特定的旋轉(zhuǎn)管道，其頻率特性是一定的，ΔFc僅取決于δqm。因此，直接或間接測(cè)得在旋轉(zhuǎn)的管道中流動(dòng)的流體所施加的科氏力就可以測(cè)得質(zhì)量流量。這就是CMF的基本原理。

對(duì)商品化CMF設(shè)計(jì)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生慣性力是不切合實(shí)際的，而代之以使管道振動(dòng)產(chǎn)生所需的力。當(dāng)充滿流體的管道以等于或接近其自然頻率振動(dòng)時(shí)，維持管道流動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力是最小的。在多數(shù)CMF中，流體管道的兩側(cè)被固定，并在兩個(gè)固定點(diǎn)的中間位置上振動(dòng)，這就使管道的兩個(gè)半段以相反的方向振動(dòng)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)無(wú)流量時(shí)，在檢測(cè)點(diǎn)相對(duì)位移的相位是相同的；當(dāng)有流動(dòng)時(shí)，科氏力所產(chǎn)生的附加的扭曲振動(dòng)使得在檢測(cè)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有一個(gè)很小的相位差，這一相位差同質(zhì)量流量成正比

三 流量傳感器原理

以U形測(cè)量管為例，如圖5.2所示，在外力的驅(qū)動(dòng)下，U形測(cè)量管繞O-O軸按其自然頻率ω振動(dòng)。當(dāng)流體以勻速流過(guò)U形管時(shí)，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)原理，在U形管向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，入口一側(cè)產(chǎn)生向上的科氏加速度，相應(yīng)的科氏力F1向下作用在管壁上；出口一側(cè)產(chǎn)生向下的科氏加速度，相應(yīng)的科氏力F2向上作用在管壁上。Fl與F2大小相等，方向相反(F1=F2 =Fc)。

Fc=2mω × v (5.2)

此處， Fc、ω和v是矢量， "×"是矢量相乘。當(dāng)U形管沿0-0軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，科氏力繞R-R軸產(chǎn)生力矩M，轉(zhuǎn)動(dòng)力臂為r，于是

M=F1rl+F2r2 (5.3)

因F1=F2， r1=r2,由式(5.2)和式(5.3)得

M=2Fcr=4mvωr (5. 4)

質(zhì)量流量qm取決于每單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)給定點(diǎn)的質(zhì)量m。 qm =m/t， v=L/t，經(jīng)代換得 qm =mv/L，此處L是管子的長(zhǎng)度，于是式(5.4)變成

M=4ωrqL (5.5)

力矩M引起U形管扭曲，扭曲角θ為測(cè)量管繞軸R-R的夾角。由于M引起的扭曲受測(cè)量管的彈性剛度Ks的制約，扭矩

T=Ksθ (5.6)

因T=M，質(zhì)量流量qm同偏轉(zhuǎn)角θ之間的關(guān)系可通過(guò)整理式(5.5)、式(5. 6)得

(5. 7)

即 qm=k1θ (5.8)

式中， K1 =Ks/4ωrL=常數(shù)。

扭轉(zhuǎn)角θ是時(shí)間t的函數(shù)，U形管每根支管通過(guò)中心點(diǎn)，由兩側(cè)的兩個(gè)位置檢測(cè)器測(cè)取。當(dāng)沒(méi)有流量時(shí)，右面和左面的支管在向上和向下越過(guò)中心線的時(shí)差為零；而流量增大時(shí)，θ角增大，上升和下降開(kāi)關(guān)信號(hào)之間的時(shí)間差Δt也增大。設(shè)管子通過(guò)中心線的速度為vt，則

當(dāng)θ角很小時(shí)，它近似等于sineθ，即θ= sine，且此時(shí)有 T為周期，所以vt，=ωL，于是式(5. 9)變?yōu)?/p>

即

式中， K2=ωL/2r=常數(shù)。綜合式(5.7)、式(5.10)在

即

對(duì)特定的流量傳感器來(lái)說(shuō)， =常數(shù)。可見(jiàn)，質(zhì)量流量?jī)H與時(shí)間間隔 Δt和幾何常數(shù)有關(guān)，與U形管驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速ω無(wú)關(guān)，亦即與測(cè)量管的振動(dòng)頻率無(wú)關(guān)。U形測(cè)量管受力變形和振動(dòng)扭曲如圖5.3、圖5.4所示。

總之，單位時(shí)間流經(jīng)測(cè)量管的流體質(zhì)量越多，則測(cè)量管扭轉(zhuǎn)角θ越大(qm=K1θ)，而θ角越大，則左右兩管通過(guò)中心點(diǎn)的時(shí)差Δt亦越大(θ=K2Δt)，從而流量qm與時(shí)差Δt成正比(qm =K3Δt)。這樣，通過(guò)傳感器的設(shè)計(jì)，把對(duì)科里奧利力的測(cè)量轉(zhuǎn)變成對(duì)振動(dòng)管兩側(cè)時(shí)差的測(cè)量，這就是流量傳感器的工作原理。

四 信號(hào)檢測(cè)原理

用于檢測(cè)偏轉(zhuǎn)角的電磁位置檢測(cè)器設(shè)置在測(cè)量管行程的中點(diǎn)。此處管子速度最大，且可得到對(duì)稱的最大的偏轉(zhuǎn)角，而加速度近似為0。管子分別向下和向上運(yùn)動(dòng)，形成兩種時(shí)間間隔，結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生一組信號(hào)。

圖5.5和圖5.6所示分別為通過(guò)邏輯電路處理過(guò)的無(wú)流量時(shí)和有流量時(shí)的波形圖。從傳感器管的端部看過(guò)去，有左、右兩根支管，流量分別從其中流入和流出，電磁位置檢測(cè)器檢測(cè)其矩形頻率波。左、右信號(hào)交替產(chǎn)生，右面檢測(cè)器信號(hào)采用寬波形(R)，而左面的信號(hào)采用窄波形，這樣就避免了信號(hào)的重疊。

由于脈寬的差異，當(dāng)管子上升過(guò)程中通過(guò)中心點(diǎn)時(shí)，右面的檢測(cè)器信號(hào)總是先于左面的發(fā)生。相反，當(dāng)管子在下降過(guò)程中通過(guò)中心點(diǎn)時(shí)，左面信號(hào)總是先于右面的被檢測(cè)出來(lái)。

差異波形D是右邊和左邊兩支管子在上升和下降過(guò)程中通過(guò)中心點(diǎn)的時(shí)差信號(hào)。這些脈沖被送至線性積分器，并且對(duì)上升的一對(duì)作負(fù)積分，對(duì)下降的一對(duì)作正積分。當(dāng)沒(méi)有流量通過(guò)時(shí)，這種差異脈寬(波形D)在兩個(gè)方向上是相等的(圖5.5)。當(dāng)有流量通過(guò)時(shí)，在上行時(shí)有一個(gè)反時(shí)針的扭曲，而在下行時(shí)有一個(gè)順時(shí)針扭曲，這引起兩支管子在上升過(guò)程中跨越中心點(diǎn)時(shí)間更接近，而在下降過(guò)程中跨越中心點(diǎn)時(shí)間拉長(zhǎng)。這樣，差值脈寬(波形D)就不再相等(圖5.6)。

由于積分的斜率相等且恒定，在正常方向流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一基本的正的脈沖輸出，它被送至一采樣和保持電路。積分輸出恰在參比電平恢復(fù)之前被采樣，在同期的其他時(shí)段內(nèi)處于保持狀態(tài)。這樣的信號(hào)是同時(shí)差Δt成線性比例關(guān)系，因而同質(zhì)量流量成正比。

經(jīng)處理的信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)O~lOOO0Hz脈沖輸出，被送至頻率和(或者)模擬輸出電路板。頻率板將脈沖信號(hào)量化用以顯示、控制和積算。模擬板把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流信號(hào)輸出(O~20mA， 4~20mA或O~5V， 1~5V)。

在圖5.5和圖5.6中，R是來(lái)自右位置檢測(cè)器經(jīng)過(guò)初步處理的信號(hào)波形；L是來(lái)自左位置檢測(cè)器經(jīng)初步處理后的信號(hào)波形；D是R和L反相比較后的差波信號(hào)波形； I是線性積分后的波形 。

五 流量傳感器結(jié)構(gòu)

1、總體結(jié)構(gòu)

目前世界上有約20家公司先后推出原理相同、結(jié)構(gòu)各異的CMF?？趶阶钚?.5mm，最大150mm，測(cè)量范圍從最小0~27kg/h到最大~680t/h。不管哪種型號(hào)，流量傳感器結(jié)構(gòu)一般均包含如下幾個(gè)部分。

(1)測(cè)量管(振動(dòng)管)是傳感器的敏感部件

(2)驅(qū)動(dòng)裝置 產(chǎn)生電磁力，驅(qū)動(dòng)測(cè)量管以接近諧振的頻率振動(dòng)。

(3)位置檢測(cè)器 用于檢測(cè)測(cè)量管的扭曲變化。

(4)支撐結(jié)構(gòu) 如圖5.7中的橋架。

(5)溫度傳感器 用于檢測(cè)溫度、補(bǔ) 償測(cè)量管材料楊氏模量的溫度系數(shù)。

(6)殼體 對(duì)傳感器保護(hù)(有的產(chǎn)品有第二層保護(hù)外殼)。

另外，有加熱保溫型、防爆型、衛(wèi)生型等結(jié)構(gòu)。

2、測(cè)量管

測(cè)量管從結(jié)構(gòu)形狀來(lái)分，有彎管式和直管式兩大類。目前大多數(shù)產(chǎn)品為彎管式，其形狀有U形、運(yùn)動(dòng)跑道形、B形、S形、 Ω 形、雙梯形、螺旋形、 Δ形等。不管什么形狀，又有單管、雙管(雙環(huán))、多管(多環(huán))幾種。其中，大多數(shù)產(chǎn)品是采用兩根平行的管子，而多管(多環(huán))式，其用于測(cè)量的部分也是兩根管(環(huán))。從結(jié)構(gòu)上看，雙管結(jié)構(gòu)目前大多數(shù)采用并聯(lián)式，在入口處有分流器，把來(lái)自法蘭接口的流量對(duì)稱地分成兩部分流入兩根測(cè)量管，在出口處又有一個(gè)匯流器，將兩根管中流體重新匯集在一起通過(guò)出口法蘭送出。這樣的結(jié)構(gòu)要求分流器完全對(duì)稱，兩根支管也必須對(duì)稱，出廠前要嚴(yán)格調(diào)試好動(dòng)態(tài)平衡。另一種是采用單管串聯(lián)雙環(huán)的型式，用于測(cè)量的支管看起來(lái)仍是兩根(雙環(huán))，由于它是用一根管子串聯(lián)組成的，入口和出口沒(méi)有分流器和匯流器，因分流而造成的不對(duì)稱的缺點(diǎn)得到了克服，圖5.7所示的CORIMASS MFS-1000就是單管串聯(lián)雙環(huán)結(jié)構(gòu)。大多數(shù)雙管并聯(lián)式產(chǎn)品在其精確度規(guī)定中有" ± 零點(diǎn)穩(wěn)定性"一項(xiàng)(數(shù)值有指標(biāo)控制)。而單管雙環(huán)式，因其零點(diǎn)穩(wěn)定性好，在精確度指標(biāo)中沒(méi)有"零點(diǎn)穩(wěn)定性"這一項(xiàng)。U形測(cè)量管的改進(jìn)型 Δ形測(cè)量管較U形靈敏度性能均有提高。單管直管型質(zhì)量流量計(jì)目前已具有一定的市場(chǎng)占有率，與傳統(tǒng)的雙管型結(jié)構(gòu)相比有很大的優(yōu)越性，如流通能力大、壓損更小、更易清洗等。單管直管形結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上要很好解決抗振性問(wèn)題。Promass M型流量計(jì)(圖5.9）是該種類型產(chǎn)品之一。毫無(wú)疑問(wèn)，單管直管型式是今后質(zhì)量流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)和方向。圖5.10列舉了幾種典型的測(cè)量管的結(jié)構(gòu)形式。

從設(shè)計(jì)的角度分析，彎管與直管相比，彎管振動(dòng)較容易，但頻率較低，一般80~100Hz;直管振動(dòng)難，但頻率較高，有高達(dá)700~1100Hz。對(duì)避免外界機(jī)械振動(dòng)干擾有利。管子尺寸加長(zhǎng)，有利振動(dòng)，科氏力和扭轉(zhuǎn)角增加，應(yīng)力減小，但這樣便增大了重量和壓力損失，因而形狀和尺寸要綜合考慮擇優(yōu)而定。管子壁厚涉及到靈敏度和耐壓強(qiáng)度，需合理計(jì)算，一般其最大工作壓力至少應(yīng)取破壞應(yīng)力的1/4。

3、驅(qū)動(dòng)裝置

大多數(shù)采用電磁驅(qū)動(dòng)器，所產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)測(cè)量管以接近諧振頻率的頻率振動(dòng)。用于測(cè)量黏度或密度較高的介質(zhì)時(shí)，要考慮對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置增加輔助電源。多數(shù)流量傳感器采用兩管平行的結(jié)構(gòu)，那么驅(qū)動(dòng)器的線圈固定在一根管子上(或相關(guān)聯(lián)的支架上)。而磁鐵則固定在另一根管子上(或相關(guān)聯(lián)的支架上)。有的傳感器，如雙梯形，采用雙驅(qū)動(dòng)器，這是結(jié)構(gòu)形式所要求的 。

4、位置檢測(cè)器

位置檢測(cè)器多數(shù)采用電磁式的，把線圈固定在一根管子上，磁鐵固定在另一根管子上，一般以驅(qū)動(dòng)器為中心，左右對(duì)稱各安裝一只，兩根支管的振動(dòng)扭曲程度直接反映在位置檢測(cè)器中，信號(hào)送至轉(zhuǎn)換電路加以處理。還有一種光電式檢測(cè)器，在測(cè)量管兩端各有一對(duì)小平板焊在兩根測(cè)量管上，之間有一定間隙，間隙(快門)寬度依兩根測(cè)量管扭曲程度而變化，由發(fā)光二極管發(fā)射的紅外光線經(jīng)藍(lán)寶石傳導(dǎo)系統(tǒng)通過(guò)快門間隙在另一側(cè)被高靈敏度光敏二極管接收，并轉(zhuǎn)換成交流電信號(hào)。如圖5.11所示。

5、支撐結(jié)構(gòu)

CMF的測(cè)量管既是介質(zhì)流通管，又是敏感部件，支撐結(jié)構(gòu)很重要。測(cè)量管固定在支撐結(jié)構(gòu)上，作為振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)軸心，是系統(tǒng)振動(dòng)特性的起始點(diǎn)。同時(shí)它又是隔離外來(lái)振動(dòng)的一道重要屏障。在圖5.7~圖5.9所列舉的三種典型結(jié)構(gòu)中，D系列和m-Point的支撐均是剛性很好的不銹鋼圓筒，而MFS-1000則是一個(gè)不銹鋼橋架( bridg），此橋架看似笨重，實(shí)際上很好地抑制了外來(lái)振動(dòng)的干擾。

6、溫度傳感器

一般以一個(gè)100Ω的鈾電阻溫度計(jì)PtlOO貼在振動(dòng)管的某一部位上，檢測(cè)流體(同時(shí)也是測(cè)量管)的溫度，對(duì)溫度影響加以補(bǔ)償。

7、殼體

CMF的外殼，多用不銹鋼薄板全焊接密封結(jié)構(gòu)，有的內(nèi)部充以50kPa的氮?dú)?，起保護(hù)作用。防護(hù)等級(jí)一般為IP67，因此傳感器在現(xiàn)場(chǎng)是可靠的。由于CMF的測(cè)量管采用薄壁管，靠不停息地振動(dòng)的原理工作，因而其外殼不僅有保護(hù)作用，還必須有安全的考慮。為避免測(cè)量管萬(wàn)一破裂時(shí)，有有毒或腐蝕性介質(zhì)外溢造成損害，對(duì)于安全型傳感器，在第一道密封殼外面再加一個(gè)"二次容器(控制)"作為安全外殼。其設(shè)計(jì)原則是：

①最大連續(xù)控制壓力 ≥ 最大過(guò)程壓力;

②10h內(nèi)最大控制壓力≥保險(xiǎn)壓力;

③控制爆裂壓力≥工廠設(shè)計(jì)壓力。

8、材料選擇

對(duì)于溫零件，目前用316L不銹鋼、1Cr18Ni12Mo2Ti、哈氏合金C-22、Ni-Span(鎳鉻鈦鐵恒彈性系數(shù)合金)、鐵、鋯等，密封墊用氟橡膠。非浸潤(rùn)零部件用304或316不銹鋼。測(cè)量管材料的選擇和尺寸設(shè)計(jì)，既要考慮有柔性，以便產(chǎn)生足夠的撓曲和相位變化，又要充分考慮金屬疲勞、應(yīng)力腐蝕、沖蝕損壞、耐壓強(qiáng)度等各種因素。要選擇和控制管子的振幅適當(dāng)。

作為接觸介質(zhì)的零部件，對(duì)大多數(shù)CMF傳感器來(lái)說(shuō)是一種標(biāo)準(zhǔn)的選擇(用于氯化物和鹵素除外)。這種材料適應(yīng)于過(guò)程工業(yè)中大多數(shù)流體。鈦有較好的彈性、抗壓強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)和對(duì)很多腐蝕性流體的抗腐蝕能力，被直管形傳感器所選用。

對(duì)防腐蝕有特殊要求時(shí)，有的產(chǎn)品還可使用Teflon TFE作襯里或者使用Halar ECTFE涂層。

一種典型的25mm傳感器采用的是19mm內(nèi)徑的薄壁管，壁厚為1.65mm。

六 轉(zhuǎn)換電路特點(diǎn)

1、D系列轉(zhuǎn)換電路特點(diǎn)

轉(zhuǎn)換電路主要由驅(qū)動(dòng)板、信號(hào)板、隔離板、頻率板和模擬板所組成。圖5.12所示為U形管式CMF轉(zhuǎn)換電路原理圖。

驅(qū)動(dòng)板和信號(hào)板測(cè)量來(lái)自左面位置檢測(cè)器的信號(hào)，以調(diào)整驅(qū)動(dòng)放大器，這樣來(lái)控制振幅，使測(cè)量管在其驅(qū)動(dòng)下振動(dòng)。此輸出信號(hào)連接到傳感器單元內(nèi)的驅(qū)動(dòng)線圈來(lái)加強(qiáng)振動(dòng)，按接近其諧振頻率的頻率振動(dòng)。

來(lái)自左面和右面的位置檢測(cè)器的流量信號(hào)是由傳感器測(cè)量管運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。信號(hào)板通過(guò)對(duì)兩個(gè)位置檢測(cè)器的信號(hào)作時(shí)間積分來(lái)確定扭轉(zhuǎn)角，從而產(chǎn)生流量信號(hào)。這個(gè)信號(hào)實(shí)際上就是左、右兩邊的信號(hào)分別對(duì)一個(gè)負(fù)的和正的參比電平比較而產(chǎn)生的。兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間積分是由信號(hào)倍加器和信號(hào)分離器來(lái)確定的。相位則是通過(guò)左面的位置檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)?？偟牧髁啃盘?hào)經(jīng)采樣、RC濾波和幅值放大后送至驅(qū)動(dòng)板。流量信號(hào)送至驅(qū)動(dòng)板的V/f轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動(dòng)板同時(shí)還利用來(lái)自溫度傳感器的信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)換標(biāo)定予以控制，從而補(bǔ)償了溫度對(duì)測(cè)量管的剛性系數(shù)的影響。流體流動(dòng)方向決定了流量信號(hào)的極性。流量信號(hào)和補(bǔ)償信號(hào)被送入隔離板。隔離板上有兩個(gè)光學(xué)耦合器，分別接收流量信號(hào)和方向信號(hào)，相應(yīng)產(chǎn)生兩脈沖信號(hào)以符合下一級(jí)處理要求。這些耦合器有效地把輸出信號(hào)同儀表的其他電子部分隔離，防止電流信號(hào)由安全區(qū)進(jìn)入到危險(xiǎn)區(qū)。另外，每個(gè)耦合器靠齊納二極管和熔斷絲來(lái)保護(hù)不受倒流脈沖(電涌)的影響。

送到頻率和(或者)模擬輸出板是O~ 10000Hz信號(hào)，與質(zhì)量流量成正比。 頻率板將信號(hào)量化(定標(biāo))后同外部設(shè)備連接。模擬板把頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)送至外部設(shè)備。

2、MFS-IOOO系列轉(zhuǎn)換電路的特點(diǎn)

MFS-1000是具有數(shù)字信號(hào)處理功能 的轉(zhuǎn)換器，具有高容量的操作系統(tǒng)，并提供范圍寬、靈活多樣的軟件，最多數(shù)據(jù)可達(dá)16位。對(duì)輸入和輸出信號(hào)具有自檢查和自診斷功能。

來(lái)自傳感器的信號(hào)在輸入級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，并在每個(gè)周期內(nèi)密集采樣(如圖5.13所示)，輸送至第一個(gè)微處理器，把兩個(gè)檢測(cè)器(A、B)測(cè)得的時(shí)間差換算成為科氏力位移之差，從而給出與質(zhì)量流量成正比的信號(hào)。這種數(shù)字信號(hào)處理電路的特點(diǎn)如下。

①在每個(gè)測(cè)量周期內(nèi)密集采樣，減少了偶然干擾因素的影響。

②對(duì)于傳感器信號(hào)的基本頻率有一極狹的帶通濾波器，因而得以減少噪聲的影響，如圖5.14所示。

第二個(gè)微處理器實(shí)現(xiàn)溫度計(jì)算和頻率補(bǔ)償，它有一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量和編程同步?？山o出測(cè)量、試驗(yàn)和錯(cuò)誤三種不同狀態(tài)，并能自診斷。