质量流量计测量原理与应用
质量流量计的结构和原理
质量流量计的结构和原理
质量流量计的结构和工作原理可以概括为以下几点:
一、结构
质量流量计主要由测量管、流量传感器、温度传感器、控制回路等部分组成。
二、工作原理
1. 热量脉冲法
向流体传输微小的热量脉冲,检测上下游温度变化,计算热容和流速。
2. 冷热线法
一个探头加热,一个探头测量上下游温差,结合热容计算质量流率。
3. 波束法
传感器发射声波或微波穿过管道,根据传播时间计算流速。
4. 测温法
在管道设置温度探头,流体吸热使温度改变,测量时间计算流量。
5. 冲量法
设置具有惯性的击块,流体冲击产生力移动击块,计算流量。
三、计算流程
1. 测量过程参数:密度、温度、压力、波束传播时间等。
2. 将各参数输入计算机控制回路。
3. 通过特定算法计算获得质量流量值。
4. 显示或输出质量流量结果。
四、特点
测量准确、响应快、可靠性高、使用寿命长。
通过以上结构和原理,质量流量计实现了对流体流量准确的测定,具有重要的工业
应用价值。
简述质量流量计的测量原理
简述质量流量计的测量原理
质量流量计是一种用于测量流体质量流量的仪器，其测量原理主要基于两个主要因素：质量和时间。
质量流量计利用流体通过仪器的质量来测量流体的质量流量，而不是使用体积流量。
标准的质量流量计通常由流体传感器和质量转换器组成。
测量质量流量的主要步骤如下：
1. 流体传感器：流体传感器是实时监测流体质量的装置。
它通常由薄膜、压力传感器或振动器等组成。
当流体通过传感器时，传感器会感知到流体对其产生的压力或振动，并将其转换为电信号。
2. 质量转换器：质量转换器是将传感器输出的电信号转换为质量流量的装置。
它通常由一个电子计算器和一个显示器组成。
电子计算器会根据传感器输出的信号计算流体的质量，并根据计算结果显示流体的质量流量。
3. 温度和压力补偿：为了获得更准确的质量流量测量结果，质量流量计通常还会进行温度和压力的补偿。
通过测量流体的温度和压力，并将其纳入计算公式中，可以对实际流体质量进行校正。
总之，质量流量计的测量原理是基于流体通过传感器产生的压力或振动信号来计
算流体的质量，并通过温度和压力的补偿来获得准确的质量流量测量结果。
质量流量计的工作原理
质量流量计的工作原理
质量流量计（mass flow meter）是一种用于测量流体质量流量的仪器，其工作原理基于质量守恒定律和波动理论。
质量流量计通常由两个基本组件组成：传感器和转换器。
传感器通常包括测量管道（或流道）和多个传感器，用于测量流体质量流量。
转换器则用于将传感器产生的信号转换成可读取的质量流量数值。
在工作时，流体通过测量管道或流道流动，同时传感器对流体进行测量。
传感器通常使用压力传感器、温度传感器和密度传感器等来获取相关的测量数据。
首先，通过压力传感器测量流体中的压力变化情况，然后通过温度传感器测量流体中的温度变化情况。
这些测量数据与流体的密度相关联，因此需要使用密度传感器来测量流体的密度。
通过对压力、温度和密度等测量数据的获取和计算，质量流量计能够准确地计算出流体的质量流量。
转换器会将这些计算结果转换为可读取的质量流量数值，并在显示屏上显示出来。
需要注意的是，质量流量计的工作原理与体积流量计（如流量计和涡轮流量计）有所不同。
质量流量计主要依据流体的密度变化来测量流体的质量流量，而体积流量计则是基于流体容积的变化来测量流体的体积流量。
总的来说，质量流量计通过测量压力、温度和密度等参数的变
化，能够准确地计算出流体的质量流量，提供了一种可靠和精确的流量测量方式。
科里奥利质量流量计原理与应用
46一、科里奥利质量流量计原理当质量为m的质点以速度υ在对p 轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受到两个分量的加速度及其力。
1）、法向加速度即向心力加速度αr，其量值等于ω2r，方向朝向P轴；2）、切向加速度αt 即科里奥利加速度，其量值等于2ωυ，方向与αr垂直。
由于复合运动，在质点的αt方向上作用着科里奥利Fc=2ωυm，管道对质点作用着一个反向力-Fc= -2ωυm。
当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度υ流动时，任何一段长度Δx的管2道都将受到一个ΔFc的切向科里奥利力。
（1）式中 A——管道的流通内截面积。
由于质量流量计流量即为δm，δm=ρυA，所以（2）因此，直接或间接的测量在旋转管道中的流动流体产生的科里奥利力就可以测的得质量流量，这就是CMF的基本原理。
二、影响质量流量计准确度的因素1.工艺温度对质量流量计准确度的影响。
科氏力质量流量计的质量流量测量原理都是基于下面公式【1】: (1)式中： 为质量流量;K 为传感管的扭转弹性模量;为左右传感管的时间差;为左右传感管的半径。
当K、r为常数时，仅与时间差 成正比。
然而与金属弹性变化有关的杨氏弹性模量是温度的函数。
当温度发生变化时，传感管的钢性也随之变化，K就不再是一个常数，从而影响质量流量计的准确度；当温度变化时，还会引起传感器的几何结构的不均衡, 从而影响到质量流量计的零点稳定度。
当流量较大时,工艺温度变化对流量测量准确度的影响不是很大。
就CMF200型来说,在额定流量时,每变化1度才影响准确度±0.0001%。
但流量较小时,工艺温度对准确度的影响就不可忽视了。
2.工艺压力对质量流量计准确度的影响。
从公式（1）我们知道，当r即左右传感管的半径发生变化，也会影响到质量流量计的测量准确度。
在实际应用中，我们知道传感管是一个弹性元件，一般管壁较薄,当压力增大时，r值也会随着增大，从而影响准确度。
压力对测量准确度的影响：当工艺压力增大，会使流量计产生一个负向偏差，表现为流量显示值比实际值偏小；当压力减小时；会使流量计产生一个正向偏差，表现为流量显示值比实际值偏大。
罗斯蒙特质量流量计测量原理及应用
罗斯蒙特质量流量计测量原理及应用摘要：本文主要介绍了罗斯蒙特科氏力质量流量计（CMF）传感器、变送器的工作原理，详细介绍了流量计的质量流量测量原理和密度的测量原理、变送器的信号特性、DSP数字信号处理器特性以及应用。
质量流量测量原理一台质量流量计的计量系统包括一台传感器和一台用于信号处理的变送器。
Rosemount质量流量计依据牛顿第二定律：力=质量×加速度（F=ma）如图1所示，当质量为m的质点以速度V在对P轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受两个分量的加速度及其力：（1）法向加速度，即向心加速度αr，其量值等于2ωr，朝向P轴；（2）切向角速度αt，即科里奥利加速度，其值等于2ωV，方向与αr垂直。
由于复合运动，在质点的αt方向上作用着科里奥利力Fc=2ωVm，管道对质点作用着一个反向力-Fc=-2ωVm。
当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度V流动时，任何一段长度Δx的管道将受到一个切向科里奥利力ΔFc：ΔFc=2ωVρAΔx （1）式中，A—管道的流通截面积。
由于存在关系式：mq=ρVA 所以：ΔFc =2ωqmΔx （2）因此，直接或间接测量在旋转管中流动流体的科里奥利力就可以测得质量流量。
传感器内是U型流量管（图2），在没有流体流经流量管时，流量管由安装在流量管端部的电磁驱动线圈驱动，其振幅小于1mm，频率约为80Hz，流体流入流量管时被强制接受流量管的上下垂直运动。
在流量管向上振动的半个周期内，流体反抗管子向上运动而对流量管施加一个向下的力；反之，流出流量管的流体对流量管施加一个向上的力以反抗管子向下运动而使其垂直动量减少。
这便导致流量管产生扭曲，在振动的另外半个周期，流量管向下振动，扭曲方向则相反，这一扭曲现象被称之为科里奥利(Coriolis)现象，即科氏力。
根据牛顿第二定律，流量管扭曲量的大小完全与流经流量管的质量流量大小成正比，安装于流量管两侧的电磁信号检测器用于检测流量管的振动。
质量流量计工作原理
质量流量计工作原理质量流量计是一种用于测量流体质量流量的仪器，它通过测量流体的质量来确定流体的流量。
质量流量计的工作原理基于质量守恒定律和动量守恒定律，通过测量流体的质量和速度来计算流体的流量。
本文将介绍质量流量计的工作原理及其应用。
质量流量计的工作原理基于质量守恒定律，质量守恒定律是指在封闭系统内，系统的质量不会发生变化。
质量流量计利用这一原理来测量流体的质量流量。
当流体通过质量流量计时，流体的质量不会发生变化，因此可以通过测量流体的质量来确定流体的流量。
质量流量计的工作原理还基于动量守恒定律，动量守恒定律是指在封闭系统内，系统的动量不会发生变化。
质量流量计利用这一原理来测量流体的流速，通过测量流体的流速和质量来计算流体的流量。
质量流量计通常配有流速传感器，用于测量流体的流速，然后根据流速和质量来计算流量。
质量流量计通常包括质量传感器和流速传感器。
质量传感器用于测量流体的质量，流速传感器用于测量流体的流速。
质量传感器通常采用压力传感器或者称为质量平衡传感器，通过测量流体对传感器的压力来确定流体的质量。
流速传感器通常采用涡街流量传感器或者超声波流量传感器，通过测量流体的流速来确定流体的流量。
质量流量计的工作原理可以简单概括为：通过测量流体的质量和流速来确定流体的流量。
质量流量计可以用于测量液体、气体甚至固体的流量，因此在工业生产、环境监测、实验室研究等领域有着广泛的应用。
质量流量计的工作原理使其具有许多优点，例如精度高、稳定性好、可靠性高、适用范围广等。
因此，质量流量计在工业生产、环境监测、实验室研究等领域得到了广泛的应用。
总之，质量流量计是一种用于测量流体质量流量的仪器，其工作原理基于质量守恒定律和动量守恒定律，通过测量流体的质量和流速来确定流体的流量。
质量流量计具有精度高、稳定性好、可靠性高、适用范围广等优点，在工业生产、环境监测、实验室研究等领域有着广泛的应用。
质量流量计工作原理
质量流量计工作原理
质量流量计是一种用于测量流体质量流量的仪器，它的工作原理基于质量守恒定律和热力学原理。
质量流量计主要由传感器和信号处理单元组成。
工作原理如下：
1. 传感器：质量流量计的传感器通常由两个主要部分组成：流道和热敏电阻。
流道是流体通过的通道，热敏电阻则位于流道上方或者内部。
当流体通过流道时，流体会带走部分热量，热敏电阻会受到流体温度的影响而发生变化。
2. 热敏电阻：热敏电阻是一种电阻值随温度变化的传感器，其电阻值与温度呈反比关系。
热敏电阻通常由铂制成，称为热敏电阻铂热敏电阻。
在质量流量计中，热敏电阻的电阻值随着流体通过流道带走的热量而发生变化。
3. 测量原理：当流体通过流道时，流体会带走流道和热敏电阻的热量。
测量过程中，控制系统通过恒定的加热电流，维持热敏电阻的温度始终高于流体温度。
流体通过时，热敏电阻的温度发生变化，并通过测量瞬时电阻值的变化，来获取流体质量流量的信息。
4. 信号处理：测得的瞬时电阻值变化将被传输至信号处理单元，该单元负责根据预先设定的电阻变化与质量流量的关系进行计算处理。
最后，信号处理单元将质量流量输出作为结果。
通过以上工作原理，质量流量计可以准确测量流体的质量流量，广泛应用于工业自动化控制、流体传递过程中的计量等领域。
科隆质量流量计简介PPT
（2）原理总结： 当测量管是空管，两个传感器检测到相 同的正弦波，无相位偏差；一旦满管工作 时，作用在流动介质中科氏力使测量管产生 形变，传感器检测到相位偏差，相位偏差和 质量流量成正比。
二、质量流量计类型及应用
二、质量流量计类型及应用
1.类型及结构：
转换器+传感器的组合； MFC300/010C型转换器可以自由组合OPTIMASS系列中的通用 设备；MFC400仅能用在OPTIMASS6000上。
（1）OPTIMASS 1000型：
OPTIMASS 1000型特点： 创新的双直测量管； 易于排污，易于清洗； 不受安装条件和工艺工程影响； 工作寿命长； 优化的分流器使压损降低； 高精度意味着优异的性价比； 数据冗余的模块化电子机芯-“即插即用”； 行业： 水和废水处理； 化学； 食品和饮料； 造纸和纸浆； 石化； 制药； 应用： 使用于所有标准应用可达到130°C； 卫生连接使其非常适用于食品/饮料应用。
二、质量流量计类型及应用
3.传感器类型及其应用：
（2）OPTIMASS 2000型：
二、质量流量计类型及应用
3.传感器类型及其应用：
（2）OPTIMASS 2000型：
OPTIMASS 2000型特点： 大流量测量； 新颖的直管测量设计：测量管口径大，流通能力优异； 易于排污，易于清洗； 可选伴热夹套； 高精度测量，适合贸易交接； 优化的分流器使压力损失降低； 模块化电子机芯的概念-电子部件和传感器易于替换； 超级双相钢材质提供最大180 barg的操作压力； 二级压力保护腔体爆破压力达到150 barg； 行业： 油气； 废水； 化工； 造纸和纸浆； 食品和饮料； 制药； 淡水； 应用： 大流量装车/卸车；体积及质量的贸易交接；大容量。
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质量流量计测量原理与应用
科里奥利质量流量计典型结构和工作原理-CMF基本结构
3、流量传感器的测量管结构形式
科里奥利质量流量传感器的测量管有各种不同的结构 形式：
质量流量计测量原理与应用
CMF测量原理——CMF测量原理
F=2mω V
（1）
式中F和ω是矢量,m包含在长度L测量管中的质量(即半管中的流体质量)。
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图3.3.4测量管转动示意图
流体的入口和出口的速度矢量在方向上是相反的，如果从尾端观看这 个测量管是两个引线（在图3.3.4中从R—R轴线看进去），由在入口与出 口管线上的流体产生的力F1和F2在方向上是相反的，而大小相等。
科里奥利质量流量计典型结构和工作原理-CMF基本结构
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图3.2.3 典型的测量管管型图
质量流量计测量原理与应用
科里奥利质量流量计典型结构和工作原理-CMF测量原理
CMF测量原理
1 、基本理论 2、 CMF测量原理 3、信号处理系统
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质量流量计测量原理与应用
CMF测量原理——基本理论
从1950年开始，科学家和工程师们花费了许多年试验、开发 质量流量仪表，借此消除容积测量的误差及昂贵不便的称重法。在 1970年后James.E.Smith—美国高准（Micro Motion）公司的创 始人成功地开发了第一个可应用于工业的质量流量计，科里奥利质 量流量计，它是根据科里奥利[Coriolis]效应原理研制而成的。 1984年James.E.Smith将所发明的“U”型振动管式的科里奥利质 量流量计(Coriolis Mass Flow—CMF)投入市场。
Fc=2ωV·△m Fc=Coriolis力 ω=旋转体的角速度
V=质点在旋转体中的经向速度
△m=质点的质量
上式表明,在旋转角速度一定的条件下,一个质点的Coriolis力 的大小与该质量的流速成正比。因此直接或间接测量在旋转管道中 的流体所施加的科里奥利力就可以测得质量流量。这就是CMF的基 本原理。
质量流量计测量原理与应用
CMF测量原理——CMF测量原理
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2、 CMF测量原理
以Micromotion的U型振动管为例，对Coriolis质量流量计的 测量做定量分析：
Micromotion的U型振动管，通常振幅小于1mm，
频率大约为80Hz.图3.3.3为振动中的测量管,流体
被强制接受管子的垂直动量,在管子向上运动的
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质量流量计测量原理与应用
质量流量计基本概念——仪表分类
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1、间接式质量流量计
（1） 压力温度补偿式差压流量计
（2） 压力温度补偿式体积流量计
2、直接式质量流量计
（1） 热式质量流量计（TMF）
a、 托马斯流量计
b、 边界层流量计
c、 旁路管流量计
（2） 冲量式质量流量计（冲板）
质量流量计测量原理与应用
质量流量计基本概念—仪表测量的不确定度
1、测量误差组成
流量测量误差出现的特点可分为系统误差、随机误差和疏忽误差。
2、测量的不确定度
（1） （2） （3） （4）
标准不确定度的A类评定 标准不确定度的B类评定 合成标准不确定度 扩展不确定度
（5） 测量不确定度计算与表示
3、流量测量的不确定度
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图3.3.5 由测量管尾端所显示泊流体力
质量流量计测量原理与应用
CMF测量原理——CMF测量原理
然而，由M产生的偏转被测量管的伸展弹力K所抵制，总之， 对于任何的扭转弹力，扭矩T定义为T=Kθ（5）由于T=M，现在通 过子。组合（4）与（5）式，质量流量qm能与偏转角度θ联系成相关式
（3） 差压式质量流量计（孔板+定流量泵）
（4） 双涡轮式质量流量计
（5） 科里奥利式
质量流量计测量原理与应用
质量流量计基本概念——仪表的测量特性
仪表的测量特性(静态特性和动态特性)
静态特性 ：
是指被测量的值处于稳定状态时的输入与输出的关 系。对静态特性的基本要求是：输入为零输出亦为零， 输出与输入成惟一的对应关系。
振动半周期时,流入仪表的流体向下压,抵抗管子
向上的力.反之,流出仪表流体存在向上的力,抗 图3.3.3振动中的测量管
拒管子对其垂直量的减少而把管子向上推。两个反作用力合成引起 流量测量管扭曲；这就是Coriolis效应。在振动的另外半周期，管 子向下运动而扭曲方向就相反。图3.3.4显示一个流体，经过一个测 量管，有一个质量m和速度V，它以相对O—O轴线的角速度ω旋转。 因而产生Coriolis：
（1）按照测量管的数量可将其分为单管型、双管型和连 续管型三种结构。
（2）按照测量管的形状可分为直管型和弯管型两大类。
目前，科里奥利质量流量传感器的检测振动管管形已 发展到二十多种。无论振动管形状如何，基本原理是一致 的，都是根据Coriolis效应原理测量流量质量的。
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质量流量计测量原理与应用
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1、基本理论
Coriolis效应是一种自然现象，于1835年在巴黎可尔[Ecole]工业 大学的数学教授Gaspard.Gustave de Coriolis定量的。Coriolis效
应可解释在地球表面上自由运动的物质为什么会看似弯曲运行在一
个转动参照系中当一个物体相对于该系而平移时，除了向心力外还 有另一个附加力作用在该物体上，这个力称为Coriolis力。例如设 参照系是一个以恒定角速度绕轴O而转动的圆盘（图3.3.1），其转 动方向图中矢量所示，当一个物体以速度V’沿半径运动时，就有一 个“惯性力”FK=2 V’ ·ωm作用于该物体上， 此力的方向垂直于V’，力FK就是 Coriolis力，此力即依赖于物体相对于
质量流量测量技术发展的重点是质量流量直接式测量方法，以 提高测量准确度，实现对各种介质在复杂环境条件下的高准确度、 高可靠的测量。在质量流量直接式测量方法中，科里奥利质量流量 计已经受到各方面用户的青睐。这是因为它能够高准确度的直接测 量管道内流体的质量流量，而且稳定度高，可靠性好，量程比大， 又适合应用于高粘度流体。
质量流量计测量原理与 应用
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2020/12/18
质量流量计测量原理与应用
质量流量计测量原理与应用
一、质量流量计基本概念 二、质量流量测量技术的发展 三、科里奥利质量流量计典型结构和工作原理 四、科里奥利质量流量计的应用
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质量流量计测量原理与应用
质量流量计测量原理与应用 ——质量流量计基本概念
当一个位于旋转体内的质 点作朝向或远离旋转中心的运 动时，将产生一惯性力， 图3.2.2表示这一原理。
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图3.3.2 旋转管道中的科氏
质量流量计测量原理与应用
CMF测量原理——基本理论
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当质量为m的质点以匀速V在一个围绕固定点O并以角速度ω旋 转的管道移动时，将沿着旋转的法线方向存在一个向心力 FFrc==ω2ω2rV··△△mm；，沿这着个切力线就方是向Co质ri点oli对s力管 壁 也 产 生 一 个 反 作 用 力 ，
(一) 仪表定义 (二) 仪表分类 (三) 仪表的测量特性 (四) 仪表测量的不确定度
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质量流量计测量原理与应用
质量流量计基本概念——仪表定义
质量流量计是对被测介质的流量进行连续 测量，测量结果是以公斤或吨等工程单位显示 出来的流量仪表。
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质量流量计测量原理与应用
质量流量计基本概念——仪表分类
转动参照系的速度V’，也依赖于参照
系转动的角速度ω。
图3.3.1
传动系
质量流量计测量原理与应用
CMF测量原理——基本理论
Coriolis质量流量计就是将 永恒的旋转运动变成了振动在 检测器有一个电磁驱动系统， 它驱动测量管以它固有的频率 振动，这就形成了一个转动参 照系，它的振动与调谐振音叉 相类似。
首先求的各参数A类和B类不确定度，然后进行合成标准不确定度和扩 展不确定度的计算。
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质量流量计测量原理与应用
质量流量测量技术的发展
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流量测量技术的发展与应用和需求是相互依存的，应用和需求 是推动流量测量技术发展的动力。
目前，质量流量的各种测量方法，包括间接式和直接式测量方 法，都有一定的应用。质量流量间接测量方法，因为引入了多个中 间参数的测量，然后进行运算和修正，因而积累误差较大，但因其 具有传统方式的继承性，用户又比较熟悉，在一些测量准确度要求 不高的场合，应用仍比较多。尤其是采用补偿式方式测量气体的质 量流量或气体标况体积方面的应用十分广泛。
表征静态特性的参数有：静态变换函数、静态特性曲线、 仪表系数、流出系数、流量范围（量程）、线性度、灵 敏度、迟滞、稳定性、零漂、重复性、精确度和压力损 失等。
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质量流量计测量原理与应用
质量流量计基本概念——仪表的测量特性
动态特性
是指被测量对象的输入值瞬态快速变化时，输出值 的时间响应或频率响应特性。
之后各国仪表厂相继开发生产。我国CMF的应用起步较晚， 设计生产CMF的厂家仅有太行仪表厂等，还有几家制造厂组建合资 企业采用国外技术组装生产销售质量流量仪表。
质量流量计测量原理与应用
科里奥利质量流量计典型结构和工作原理-CMF基本结构
科里奥利质量流量计一般由流量传感器和流量变送器组成。 1、流量传感器 流量传感器是一种基于科里奥利力效应的相位敏感 型谐振式传感器。该传感器由振动管、信号检测器、震 荡驱动器、支撑结构和壳体所组成。