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西門子SIEMENS科里奧利質(zhì)量流量計(jì)原理
西門子SIEMENS科里奧利質(zhì)量流量計(jì)原理
科里奧利力是以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的。1835年，法國氣象學(xué)家科里奧利（Gaspard-Gustave Coriolis）提出，為了描述旋轉(zhuǎn)體系的運(yùn)動(dòng)，需要在運(yùn)動(dòng)方程中引入一個(gè)假想的力，這就是科里奧利力。引入科里奧利力之后，人們可以像處理慣性系中的運(yùn)動(dòng)方程一樣簡單地處理旋轉(zhuǎn)體系中的運(yùn)動(dòng)方程，大大簡化了旋轉(zhuǎn)體系的處理方式。由于人類生活的地球本身就是一個(gè)巨大的旋轉(zhuǎn)體系，因而科里奧利力很快在流體運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用。
科里奧利力來自于物體運(yùn)動(dòng)所具有的慣性，在旋轉(zhuǎn)體系中進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，由于慣性的作用，有沿著原有運(yùn)動(dòng)方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的趨勢，但是由于體系本身是旋轉(zhuǎn)的，在經(jīng)歷了一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后，體系中質(zhì)點(diǎn)的位置會(huì)有所變化，而它原有的運(yùn)動(dòng)趨勢的方向，如果以旋轉(zhuǎn)體系的視角去觀察，就會(huì)發(fā)生一定程度的偏離。
如下圖所示，當(dāng)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于慣性系做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體系，其軌跡是一條曲線。立足于旋轉(zhuǎn)體系，我們認(rèn)為有一個(gè)力驅(qū)使質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡形成曲線，這個(gè)力就是科里奧利力。
質(zhì)量流量計(jì)讓被測量的流體通過一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)或者振動(dòng)中的測量管，流體在管道中的流動(dòng)相當(dāng)于直線運(yùn)動(dòng)，測量管的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)角速度，由于轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)是受到外加電磁場驅(qū)動(dòng)的，有著固定的頻率，因而流體在管道中受到的科里奧利力僅與其質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，而質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度即流速的乘積就是需要測量的質(zhì)量流量，因而通過測量流體在管道中受到的科里奧利力，便可以測量其質(zhì)量流量。
在質(zhì)量流量計(jì)中，測量管一般制作成彎管或盤管，盡量人為地形成流向相反的兩個(gè)管段，當(dāng)流體在測量管中流動(dòng)起來后，流向相反的兩個(gè)管段就會(huì)受到方向不同的科里奧利力，造成管道的扭曲變形，流速越快，扭曲越大，也就是相位差越大，兩個(gè)信號(hào)拾取探頭檢測相位差，間接地測量出質(zhì)量流量。
管道的振動(dòng)頻率和管道內(nèi)的介質(zhì)密度具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖，密度越大，頻率越低。通過測量管道的諧振頻率，就可以測量出流體的密度。
